信號(hào)與系統(tǒng)引論

前言

　　1978年撰寫《信號(hào)與系統(tǒng)》（第一版）初稿至今已歷經(jīng)30年，在此期間，曾改寫第二版，于2000年與讀者見面。從第一版到第二版讀者對(duì)該書的需求量逐步增多。我們結(jié)識(shí)了大批有志于學(xué)習(xí)或教授信號(hào)與系統(tǒng)課程的朋友，眾多學(xué)生和教師對(duì)這一學(xué)科領(lǐng)域的強(qiáng)烈興趣與研究熱情是對(duì)作者最珍貴的鼓勵(lì)與厚愛，在此深致謝意。　　回顧10年前開始撰寫第二版初稿時(shí)確定的追求目標(biāo)以及近年來使用該書授課的實(shí)踐感受，作者認(rèn)識(shí)到以下諸方面的思考很值得認(rèn)真分析與反復(fù)研究：　　（1）由于確定性信號(hào)經(jīng)線性時(shí)不變系統(tǒng)傳輸與處理的研究方法已相當(dāng)成熟，本課程的教學(xué)要求和基本內(nèi)容相對(duì)穩(wěn)定。雖然在某些方面受到最新技術(shù)發(fā)展的沖擊，然而，尚未構(gòu)成大幅度更新和重組課程體系的新局面，因而，本課程的發(fā)展前景可表述為：在相對(duì)穩(wěn)定中逐步追求變革。　?。?）要處理好穩(wěn)定與變革的關(guān)系，必須在講授傳統(tǒng)內(nèi)容的過程中充分體現(xiàn)時(shí)代氣息，注重經(jīng)典理論的講述與引入最新技術(shù)的相互融合。以當(dāng)代信息科學(xué)的觀點(diǎn)理解、審視、組織和闡述傳統(tǒng)內(nèi)容。所謂課程更新往往體現(xiàn)在應(yīng)用領(lǐng)域的演變，而已經(jīng)成熟的經(jīng)典理論卻仍然適用。第二版教材特別注重結(jié)合基本概念介紹各類應(yīng)用實(shí)例（如PCM通信、CDMA通信、碼速與帶寬、匹配濾波器、小波變換以及人口增長估測、宏觀經(jīng)濟(jì)模型、住房貸款償還計(jì)算等）。這些討論有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)志趣和熱情，推動(dòng)他們靈活、深入地掌握基本概念，給讀者留下深刻印象，這是該書最重要的特色?！　。?）增寫信號(hào)的矢量空間分析一章，取得了很好的教學(xué)效果。這里涉及的基本概念在許多后續(xù)課程中需要引用，而按照以往的習(xí)慣，尚未見到國內(nèi)外哪種教材或哪門課程對(duì)此進(jìn)行系統(tǒng)的入門介紹。本章的撰寫成功地改變了這種狀況。　　教學(xué)改革必須注重結(jié)合國情。我們的學(xué)生從高中到大學(xué)歷經(jīng)系統(tǒng)深入的數(shù)學(xué)課程學(xué)習(xí)，承受了嚴(yán)格而艱苦的訓(xùn)練，他們對(duì)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)及其實(shí)際應(yīng)用問題的興趣要明顯超過國外的同齡學(xué)生。而本課程的核心任務(wù)正是要構(gòu)建一座從數(shù)學(xué)到物理和工程技術(shù)的橋梁，引導(dǎo)學(xué)生從理論學(xué)習(xí)過渡到專業(yè)工程訓(xùn)練。

內(nèi)容概要

作者以原著《信號(hào)與系統(tǒng)》（第二版）（2000年高等教育出版社出版）為基礎(chǔ)，改寫成這本引論教材。特點(diǎn)如下：篇幅適當(dāng)減少，以適應(yīng)不同課程學(xué)時(shí)的需求；保持了原著最重要的特色——理論與實(shí)踐密切結(jié)合，應(yīng)用實(shí)例豐富；在改寫過程中對(duì)部分實(shí)例進(jìn)行了更新或補(bǔ)充，具有強(qiáng)烈的時(shí)代感；全文保留了原著第六章信號(hào)的矢量空間分析，從而充分體現(xiàn)了本書與國內(nèi)外其他同類教材的明顯區(qū)別。    全書共9章，包括：緒論；連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的時(shí)域分析；傅里葉變換；拉普拉斯變換、連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的S域分析；傅里葉變換應(yīng)用于通信系統(tǒng)——濾波、調(diào)制與抽樣；信號(hào)的矢量空間分析；離散時(shí)間系統(tǒng)的時(shí)域分析；Z變換、離散時(shí)間系統(tǒng)的Z域分析；系統(tǒng)的狀態(tài)變量分析。    本書可作為高等院校通信電子類本科生信號(hào)與系統(tǒng)課程的教材。如果教師備課或?qū)W生自學(xué)時(shí)將本書與《信號(hào)與系統(tǒng)》（第二版）交互參考研究，可以取得更好的教學(xué)效果。

書籍目錄

第一章 緒論  1.1 信號(hào)與系統(tǒng)  1.2 信號(hào)的描述、分類和典型示例  1.3 信慌的運(yùn)算  1.4 階躍信號(hào)與沖激信號(hào)  1.5 信號(hào)的分解  1.6 系統(tǒng)模型及其分類  1.7 線性時(shí)不變系統(tǒng)  1.8 系統(tǒng)分析方法  習(xí)題第二章 連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的時(shí)域分析  2.1 引言  2.2 系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型（微分方程）的建立  2.3 用時(shí)域經(jīng)典法求解微分方程  2.4 起始點(diǎn)的跳變——從0到0狀態(tài)的轉(zhuǎn)換  2.5 零輸入響應(yīng)與零狀態(tài)響應(yīng)  2.6 沖激響應(yīng)與階躍響應(yīng)  2.7 卷積  2.8 卷積的性質(zhì)  2.9 利用卷積分析通信系統(tǒng)多徑失真的消除方法  2.10 用算子符號(hào)表示微分方程  習(xí)題第三章 傅里葉變換  3.1 引言  3.2 周期信號(hào)的傅里葉級(jí)數(shù)分析  3.3 典型周期信號(hào)的傅里葉級(jí)數(shù)  3.4 傅里葉變換  3.5 典型非周期信號(hào)的傅里葉變換  3.6 沖激函數(shù)和階躍函數(shù)的傅里葉變換  3.7 傅里葉變換的基本性質(zhì)  3.8 卷積特性（卷積定理）  3.9 周期信號(hào)的傅里葉變換  3.10 抽樣信號(hào)的傅里葉變換  3.11 抽樣定理  習(xí)題第四章 拉普拉斯變換、連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的S域分析  4.1 引言  4.2 拉普拉斯變換的定義、收斂域  4.3 拉氏變換的基本性質(zhì)  4.4 拉普拉斯逆變換  4.5 用拉普拉斯變換法分析電路、s域元件模型  4.6 系統(tǒng)函數(shù)（網(wǎng)絡(luò)函數(shù)）H（s）  4.7 由系統(tǒng)函數(shù)零、極點(diǎn)分布決定時(shí)域特性  4.8 由系統(tǒng)函數(shù)零、極點(diǎn)分布決定頻響特性  4.9 二階諧振系統(tǒng)的S平面分析  4.10 全通函數(shù)與最小相移函數(shù)的零、極點(diǎn)分布  4.11 線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性  4.12 雙邊拉氏變換  4.13 拉普拉斯變換與傅里葉變換的關(guān)系  習(xí)題第五章 傅里葉變換應(yīng)用于通信系統(tǒng)——濾波、調(diào)制與抽樣  5.1 引言  5.2 利用系統(tǒng)函數(shù)H（j co）求響應(yīng)  5.3 無失真?zhèn)鬏? 5.4 理想低通濾波器  5.5 系統(tǒng)的物理可實(shí)現(xiàn)性、佩利一維納準(zhǔn)則  5.6 利用希爾伯特變換研究系統(tǒng)函數(shù)的約束特性  5.7 調(diào)制與解調(diào)  5.8 帶通濾波系統(tǒng)的運(yùn)用  5.9 從抽樣信號(hào)恢復(fù)連續(xù)時(shí)間信號(hào)  5.10 脈沖編碼調(diào)制（PCM）  5.11 頻分復(fù)用與時(shí)分復(fù)用  5.12 對(duì)當(dāng)代電信網(wǎng)絡(luò)的初步認(rèn)識(shí)  習(xí)題第六章 信號(hào)的矢量空問分析  6.1 引言  6.2 信號(hào)矢量空間的基本概念  6.3 信號(hào)的正交函數(shù)分解  6.4 完備正交函數(shù)集、帕塞瓦爾定理  ……第七章 離散時(shí)間系統(tǒng)的時(shí)域分析第八章 Z變換、離散時(shí)間系統(tǒng)的Z域分析第九章 系統(tǒng)的狀態(tài)變量分析附錄一 卷積表附錄二 常用周期信號(hào)的傅里葉級(jí)數(shù)表附錄三 常用信號(hào)的傅里葉變換表附錄四 幾何級(jí)數(shù)的求值公式表附錄五 序列的Z變換表習(xí)題答案索引參考書目

章節(jié)摘錄

　　第一章　緒論　　1.1　信號(hào)與系統(tǒng)　　人們相互問訊、發(fā)布新聞、廣播圖像或傳遞數(shù)據(jù)，其目的都是要把某些消息借一定形式的信號(hào)傳送出去。信號(hào)是消息的表現(xiàn)形式，消息則是信號(hào)的具體內(nèi)容?！　『芫靡詠恚藗冊鴮で蟾鞣N方法，以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳輸。我國古代利用烽火傳送邊疆警報(bào)。此后希臘人也以火炬的位置表示字母符號(hào)。這種光信號(hào)的傳輸構(gòu)成最原始的光通信系統(tǒng)。利用擊鼓鳴金可以報(bào)送時(shí)刻或傳達(dá)命令，這是聲信號(hào)的傳輸。以后又出現(xiàn)了信鴿、旗語、驛站等傳送消息的方法。然而，這些方法無論在距離、速度或可靠性與有效性方面仍然沒有得到明顯的改善。19世紀(jì)初，人們開始研究如何利用電信號(hào)傳送消息。1837年莫爾斯（F.B.Morse）發(fā)明了電報(bào)，他用點(diǎn)、劃、空適當(dāng)組合的代碼表示字母和數(shù)字，這種代碼稱為莫爾斯電碼。1876年貝爾（A.G.Be11）發(fā)明了電話，直接將聲信號(hào)（語音）轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)沿導(dǎo)線傳送。19世紀(jì)末，人們又致力于研究用電磁波傳送無線電信號(hào)。為實(shí)現(xiàn)這一理想，赫茲（H.Hertz）、波波夫（A.C.1-[onoa）、馬可尼（G.Marconi）等人分別作出貢獻(xiàn)。開始時(shí)，傳輸距離僅數(shù)百米，1901年馬可尼成功地實(shí)現(xiàn)了橫渡大西洋的無線電通信。從此，傳輸電信號(hào)的通信方式得到廣泛應(yīng)用和迅速發(fā)展。如今，無線電信號(hào)的傳輸不僅能夠飛越高山海洋，而且可以遍及全球并通向宇宙。例如，以　　衛(wèi)星通信技術(shù)為基礎(chǔ)構(gòu)成的“全球定位系統(tǒng)”（G1oba1 Positioning System，縮寫為GPS）可以利用無線電信號(hào)的傳輸，測定地球表面和周圍空間任意目標(biāo)的位置，其精度可達(dá)數(shù)十米之內(nèi)。而個(gè)人通信技術(shù)的發(fā)展前景指出：無論任何人在任何時(shí)候和任何地方都能夠和世界上其他人進(jìn)行通信。人們利用手持通信機(jī)，以個(gè)人相應(yīng)的電話號(hào)碼呼叫或被呼叫，進(jìn)行語音、圖像、數(shù)據(jù)等各種信號(hào)的傳輸。

編輯推薦

　　可作為高等院校通信電子類本科生信號(hào)與系統(tǒng)課程的教材。如果教師備課或?qū)W生自學(xué)時(shí)將本書與《信號(hào)與系統(tǒng)》（第二版）交互參考研究，可以取得更好的教學(xué)效果。

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