信號與系統(tǒng)

前言

　　第4版前言　　“信號與系統(tǒng)”課程主要研究確定性信號和線性時不變系統(tǒng)的基本概念和基本理論，包括信號的時域與頻域分析，以及確定性信號經(jīng)線性時不變系統(tǒng)傳輸與處理的基本分析方法。該課程是通信工程、電子信息工程、自動化及計算機等專業(yè)的一門重要的學(xué)科基礎(chǔ)課。近幾年來，這些學(xué)科的理論與實踐都得到迅速的發(fā)展，分析方法也不斷的更新。但是，據(jù)我們對國內(nèi)外許多高等院校的調(diào)查，以及與國內(nèi)外知名專家和同行的相互交流中，發(fā)現(xiàn)就本科生課程—信號與系統(tǒng)而言，其教學(xué)基本要求及教學(xué)內(nèi)容上是相對穩(wěn)定的，而市面上的同類教材所包含的內(nèi)容、組織也大體相同，只是在結(jié)構(gòu)框架、知識點排列次序以及對問題的闡述方法有所不同而已?！　∧暇├砉ご髮W(xué)“信號與系統(tǒng)”課程于2008年被評為江蘇省精品課程，本書是該課程的配套教材。在前3版教材使用的基礎(chǔ)上，我們根據(jù)教學(xué)反饋情況，進行了進一步的修訂，從而使教材不斷適應(yīng)學(xué)科的發(fā)展，使教材體系更加具有合理性和科學(xué)性。與第3版教材相比，第4版教材在教學(xué)目的、教學(xué)要求及大部分教學(xué)內(nèi)容等方面基本相同，但在某些內(nèi)容、結(jié)構(gòu)安排等方面做了如下修訂：　?。?）內(nèi)容的組織和選取有了一些調(diào)整和變化。例如：在第3版的2.4節(jié)，介紹卷積積分時只是引出了卷積積分的計算公式，而將卷積積分的計算方法放在了第4章中介紹；同樣在7.1.3節(jié)，介紹卷積和時也是只介紹卷積和的計算公式，而將卷積和的計算方法放在了第8章中介紹。這樣的編排存在著計算公式與計算方法脫節(jié)的現(xiàn)象，為了彌補這方面的不足，在第4版教材中，對這方面的內(nèi)容進行了整合，將卷積積分的計算方法放在了第2章敘述，同樣將卷積和的計算方法放在了第7章敘述。　?。?）糾正了第3版中的一些錯誤及不足之處，并修改了某些詞語、語句及表述，使得語句更加精煉，更加具有可讀性。　?。?）對部分例題和習(xí)題做了修改?！　”緯傮w特點如下：　?。?）信號部分與系統(tǒng)部分分開敘述　　多數(shù)教材在結(jié)構(gòu)上采用的是先連續(xù)、后離散，先時域、后變換域，先輸入輸出分析、后狀態(tài)變量分析的分析方法，但不管是連續(xù)部分還是離散部分，都是將信號與系統(tǒng)穿插在一起分析的。而本教材雖然在大線條上也是按上述次序安排的，但在各板塊中則是將信號與系統(tǒng)分開來敘述，采用先信號分析再系統(tǒng)分析的方法，這樣使得信號與系統(tǒng)的脈絡(luò)更加清晰?！　。?）初步使用MATLAB驗證信號和系統(tǒng)的基本分析　　將計算機語言應(yīng)用到“信號與系統(tǒng)”課程的教學(xué)中去，對課程的各知識點進行驗證與仿真，大大提高了教學(xué)效率。目前，在國際流行的科技應(yīng)用軟件中，MATLAB是應(yīng)用最廣泛的語言之一。它的特點是操作簡單，人機交互性能好?；谶@些原因，我們在本教材中補充了MATLAB在信號和系統(tǒng)應(yīng)用方面的內(nèi)容?！　。?）突出了傅里葉變換的應(yīng)用　　傅里葉變換是信號處理的核心內(nèi)容之一，本教材為了強調(diào)傅里葉變換應(yīng)用的重要性和具體問題具體分析的科學(xué)工作態(tài)度，單獨列出一章“傅里葉變換的應(yīng)用”?！　。?）規(guī)范了教材中的某些符號，與后續(xù)課程保持一致　　針對目前國內(nèi)相關(guān)教材和國外教材的不同譯本，存在著符號使用上的混亂現(xiàn)象，我們覺得有必要用科學(xué)的一致的方式，將這些符號給予清晰，并統(tǒng)一起來，這樣就方便了大家的使用。例如：　?、?關(guān)于周期信號與非周期信號，本書中將周期信號用 來表示，而非周期信號仍用 來表示，這樣從符號上就能清楚地區(qū)分周期信號與非周期信號?！　、?將連續(xù)角頻率的符號定義為 ，而數(shù)字頻率的符號定義為 ，與后續(xù)課程“數(shù)字信號處理”的教材保持一致。　?。?）習(xí)題按知識點次序排列并按難易程度分類　　首先，各章習(xí)題部分按照知識點的先后次序排列，使讀者可以按照所學(xué)知識點來方便地選擇相應(yīng)的習(xí)題。其次，還將習(xí)題按難易程度進行分類，分為基本題、綜合題和提高題三類，其中在題號前不加任何符號的為基本題，在題號前加（*）的為綜合題，在題號前加（**）的為提高題，其中基本題和綜合題附有參考答案，大部分提高題除了附有參考答案之外，還列出關(guān)鍵步驟或解題提示?！　∮捎诓煌膶W(xué)校和不同的專業(yè)“信號與系統(tǒng)”課程學(xué)時數(shù)不盡一致，一般課堂講授的學(xué)時為32～64學(xué)時。因此，教師可根據(jù)實際學(xué)時數(shù)，選擇不同的章節(jié)來進行授課。　　與本教材相配套的電子課件與部分習(xí)題答案，可以登錄電子工業(yè)出版社的華信教育資源網(wǎng)免費下載。　　本教材由徐天成統(tǒng)稿。其中第1，2，3，4，6章由徐天成執(zhí)筆，第7～9章由谷亞林執(zhí)筆，第5章及全部的MATLAB內(nèi)容由錢玲執(zhí)筆。本書作者所在教研室的各位同仁對本書提出了許多寶貴意見，在此表示誠摯的謝意?！　【幹摺　?/pre>


內(nèi)容概要
徐天成、谷亞林、錢玲編著的《信號與系統(tǒng)（第4版）》系統(tǒng)論述了確定性信號與線性時不變系統(tǒng)的基本概念、基本理論與分析方法。從信號分析到系統(tǒng)分析、從連續(xù)到離散、從時域到變換域、從輸入輸出分析到狀態(tài)變量分析，共包括9章內(nèi)容。第1章引言，介紹信號與系統(tǒng)的基本概念及應(yīng)用領(lǐng)域，第2、3章介紹連續(xù)時間信號的時域與變換域（傅里葉變換和拉普拉斯變換）分析，第4、5章介紹連續(xù)時間系統(tǒng)的時域與變換域分析，第6章介紹傅里葉變換的應(yīng)用，第7、8章介紹離散時間信號與系統(tǒng)的時域與變換域分析，第
9章介紹連續(xù)時間系統(tǒng)與離散時間系統(tǒng)的狀態(tài)變量分析。每章最后介紹了與該章內(nèi)容相關(guān)的MATLAB的內(nèi)容。書中有較豐富的例題與習(xí)題，書后附有參考答案。
《信號與系統(tǒng)（第4版）》敘述通俗易懂、條理清晰，可作為高等院校通信工程、電子信息工程、自動控制及計算機等專業(yè)的信號與系統(tǒng)課程的教材，也可供有關(guān)科技人員參考。



書籍目錄
第1章 引言
第2章 連續(xù)時間信號的時域分析
 2.1 信號的分類
 2.2 常用連續(xù)時間信號
 2.3 奇異信號
 2.3.1 單位斜變信號
 2.3.2 單位階躍信號
 2.3.3 單位沖激信號
 2.3.4 沖激偶信號
 2.4 信號的運算
 2.5 信號的分解
 2.6 MATLAB的操作界面及連續(xù)信號的表示
 習(xí)題
第3章 連續(xù)時間信號的變換域分析
 3.1 周期信號的頻譜分析——傅里葉級數(shù)
 3.1.1 三角形式的傅里葉級數(shù)
 3.1.2 指數(shù)形式的傅里葉級數(shù)
 3.1.3 周期信號的頻譜及其特點
 3.1.4 波形的對稱性與諧波特性的關(guān)系
 3.1.5 吉伯斯現(xiàn)象
 3.2 典型周期信號的頻譜
 3.2.1 周期矩形脈沖信號
 3.2.2 周期鋸齒脈沖信號
 3.2.3 周期三角脈沖信號
 3.2.4 周期半波余弦信號
 3.2.5 周期全波余弦信號
 3.3 非周期信號的頻譜分析——傅里葉變換
 3.3.1 傅里葉變換及傅里葉逆變換
 3.3.2 傅里葉變換的物理意義——頻譜和頻譜密度函數(shù)
 3.4 典型非周期信號的頻譜
 3.5 傅里葉變換的基本性質(zhì)
 3.6 周期信號的傅里葉變換
 3.7 拉普拉斯變換
 3.7.1 從傅里葉變換到拉普拉斯變換
 3.7.2 拉普拉斯變換的收斂域
 3.7.3 典型信號的拉普拉斯變換
 3.8 拉普拉斯變換的基本性質(zhì)
 3.9 拉普拉斯逆變換
 3.9.1 部分分式展開法
 3.9.2 留數(shù)法
 3.10 連續(xù)信號的頻域與復(fù)頻域的MATLAB分析
 習(xí)題
第4章 連續(xù)時間系統(tǒng)的時域分析
 4.1 系統(tǒng)模型及其分類
 4.2 線性時不變系統(tǒng)及其分析方法概述
 4.2.1 線性時不變系統(tǒng)的基本特性
 4.2.2 線性時不變系統(tǒng)分析方法概述
 4.3 線性時不變系統(tǒng)響應(yīng)的經(jīng)典求解
 4.3.1 線性時不變系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
 4.3.2 微分方程的經(jīng)典求解
 4.3.3 初始條件的確定
 4.4 零輸入響應(yīng)與零狀態(tài)響應(yīng)
 4.5 沖激響應(yīng)與階躍響應(yīng)
 4.6 系統(tǒng)的卷積積分分析
 4.7 用MATLAB對連續(xù)時間系統(tǒng)的時域分析
 習(xí)題
第5章 連續(xù)時間系統(tǒng)的變換域分析
 5.1 系統(tǒng)響應(yīng)的拉氏變換求解
 5.1.1 微分方程的拉氏變換求解
 5.1.2 s域的元件模型
 5.2 系統(tǒng)函數(shù)與沖激響應(yīng)
 5.3 零、極點分布與時域響應(yīng)特性
 5.3.1 零點與極點的概念
 5.3.2 零、極點分布與時域響應(yīng)特性
 5.3.3 自由響應(yīng)與強迫響應(yīng)、暫態(tài)響應(yīng)與穩(wěn)態(tài)響應(yīng)
 5.4 零、極點分布與系統(tǒng)頻率響應(yīng)特性的關(guān)系
 5.4.1 頻率響應(yīng)特性的定義
 5.4.2 頻響特性的矢量作圖法
 5.5 典型系統(tǒng)的頻響特性
 5.6 全通系統(tǒng)和最小相位系統(tǒng)
 5.7 系統(tǒng)模擬及信號流圖
 5.7.1 系統(tǒng)的框圖
 5.7.2 信號流圖
 5.7.3 系統(tǒng)模擬
 5.8 系統(tǒng)的穩(wěn)定性
 5.9 MATLAB在連續(xù)系統(tǒng)變換域分析中的應(yīng)用
 習(xí)題
第6章 傅里葉變換的應(yīng)用
 6.1 信號的傳輸與濾波
 6.1.1 無失真?zhèn)鬏?br /> 6.1.2 理想濾波器
 6.2 模擬濾波器的基本概念與設(shè)計方法
 6.2.1 系統(tǒng)的物理可實現(xiàn)性
 6.2.2 典型模擬低通濾波器的設(shè)計方法
 6.2.3 頻率變換
 6.3 信號的采樣
 6.3.1 信號采樣的概念
 6.3.2 采樣信號的傅里葉變換
 6.3.3 采樣定理
 6.3.4 從采樣信號恢復(fù)連續(xù)信號
 6.4 調(diào)制與解調(diào)
 6.4.1 調(diào)制的概念及分類
 6.4.2 調(diào)幅信號的傅里葉變換
 6.4.3 解調(diào)的概念
 6.5 MATLAB在信息處理與通信中的應(yīng)用
 習(xí)題
第7章 離散時間信號的時域與變換域分析
 7.1 離散時間信號——序列
 7.1.1 離散時間信號的表示
 7.1.2 序列的種類
 7.1.3 典型序列
 7.1.4 序列的運算
 7.2 序列的z變換
 7.2.1 z變換的定義
 7.2.2 z變換的收斂域
 7.2.3 常用因果序列的z變換
 7.2.4 s平面到z平面的映射
 7.3 z逆變換
 7.3.1 部分分式展開法
 7.3.2 圍線積分法（留數(shù)法）
 7.3.3 冪級數(shù)展開法（長除法）
 7.4 z變換的基本性質(zhì)
 7.5 序列的傅里葉變換
 7.6 離散信號時域與變換域分析的MATLAB實現(xiàn)
 習(xí)題
第8章 離散時間系統(tǒng)的時域與變換域分析
 8.1 離散時間系統(tǒng)與差分方程
 8.1.1 線性時不變離散時間系統(tǒng)
 8.1.2 線性時不變離散時間系統(tǒng)的數(shù)字模型
 8.2 常系數(shù)線性差分方程的求解
 8.2.1 線性常系數(shù)差分方程的時域經(jīng)典法求解
 8.2.2 線性常系數(shù)差分方程的零輸入響應(yīng)與零狀態(tài)響應(yīng)求解
 8.2.3 線性常系數(shù)差分方程的z變換法求解
 8.3 離散系統(tǒng)的單位樣值響應(yīng)和系統(tǒng)函數(shù)
 8.3.1 單位樣值響應(yīng)
 8.3.2 線性時不變系統(tǒng)的時域分析——卷積和
 8.3.3 系統(tǒng)函數(shù)
 8.3.4 離散系統(tǒng)的零極點分布與時域響應(yīng)特性的關(guān)系
 8.3.5 系統(tǒng)函數(shù)和系統(tǒng)的因果性與穩(wěn)定性
 8.4 離散系統(tǒng)的頻響特性
 8.4.1 頻響特性的定義
 8.4.2 頻響特性的矢量幾何作圖法
 8.5 數(shù)字濾波器的原理與結(jié)構(gòu)
 8.5.1 數(shù)字濾波器原理
 8.5.2 數(shù)字濾波器結(jié)構(gòu)
 8.6 應(yīng)用MATLAB分析離散時間系統(tǒng)
 習(xí)題
第9章 系統(tǒng)的狀態(tài)變量分析法
 9.1 系統(tǒng)的狀態(tài)變量和狀態(tài)方程
 9.2 連續(xù)時間系統(tǒng)狀態(tài)方程的建立
 9.2.1 系統(tǒng)狀態(tài)方程的直接編寫
 9.2.2 系統(tǒng)狀態(tài)方程的間接編寫
 9.3 離散時間系統(tǒng)狀態(tài)方程的建立
 9.3.1 根據(jù)給定系統(tǒng)的差分方程確定狀態(tài)方程
 9.3.2 根據(jù)給定系統(tǒng)的框圖或流圖建立狀態(tài)方程
 9.4 連續(xù)時間系統(tǒng)狀態(tài)方程的求解
 9.5 離散時間系統(tǒng)狀態(tài)方程的求解
 9.6 由狀態(tài)方程判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性
 9.7 系統(tǒng)的狀態(tài)變量分析法的MATLAB實現(xiàn)
 習(xí)題
附錄A 常用非周期信號的傅里葉變換表
附錄B 勞斯準(zhǔn)則
習(xí)題答案
參考文獻









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