信號與系統(tǒng)分析

目 錄
上篇 信號分析 （1）
第1章 信號 （2）
1．1 信號的定義 （2）
1．2 信號的分類 （3）
1．2．1 連續(xù)時間信號和離散時間
信號 （3）
1．2．2 周期信號和非周期信號 （5）
1．2．3 能量信號和功率信號 （7）
1．2．4 信號的其他分類 （8）
練習(xí)題 （9）
1．3 本章小結(jié) （9）
練習(xí)題答案 （10）
本章習(xí)題 （10）
第2章 連續(xù)信號的時域分析 （12）
2．1 連續(xù)信號的基本運算 （12）
2．1．1 加（減）法和乘法 （12）
2．1．2 微分和積分 （13）
2．1．3 反轉(zhuǎn) （13）
2．1．4 平移 （13）
2．1．5 尺度變換（橫坐標展縮） （15）
練習(xí)題 （17）
2．2 典型連續(xù)信號 （17）
2．2．1 階躍信號 （18）
2．2．2 沖激信號 （19）
2．2．3 其他常見連續(xù)信號 （25）
練習(xí)題 （26）
2．3 連續(xù)信號的卷積積分 （27）
2．3．1 卷積積分定義 （27）
2．3．2 卷積的圖解過程 （28）
2．3．3 相關(guān)函數(shù) （30）
練習(xí)題 （31）
2．4 卷積積分的性質(zhì) （31）
2．4．1 卷積的代數(shù)運算性質(zhì) （31）
2．4．2 奇異信號的卷積性質(zhì) （32）
2．4．3 卷積的微積分性質(zhì) （33）
2．4．4 幾個重要性質(zhì) （34）
練習(xí)題 （38）
2．5 本章小結(jié) （38）
練習(xí)題答案 （39）
本章習(xí)題 （40）
第3章 連續(xù)信號的頻域分析 （42）
3．1 信號的正交分解 （42）
3．1．1 矢量正交與正交分解 （42）
3．1．2 信號正交與正交函數(shù)集 （43）
3．1．3 信號的正交分解 （43）
3．2 周期信號的傅里葉級數(shù) （44）
3．2．1 三角型傅里葉級數(shù) （45）
3．2．2 特殊信號的傅里葉級數(shù) （47）
3．2．3 指數(shù)型傅里葉級數(shù) （50）
3．2．4 周期信號的頻譜 （53）
3．2．5 周期信號的功率 （58）
練習(xí)題 （60）
3．3 非周期信號的傅里葉變換 （61）
練習(xí)題 （68）
3．4 傅里葉變換的性質(zhì) （69）
3．4．1 線性性質(zhì) （69）
3．4．2 奇偶虛實性 （69）
3．4．3 對偶性 （71）
3．4．4 尺度變換性質(zhì) （72）
3．4．5 時移特性 （73）
3．4．6 頻移特性 （74）
3．4．7 卷積定理 （75）
3．4．8 時域微分和積分定理 （77）
3．4．9 頻域微分和積分定理 （80）
3．4．10 相關(guān)定理 （82）
練習(xí)題 （84）
3．5 信號的能量譜和功率譜 （85）
3．5．1 信號的能量譜 （85）
3．5．2 信號的功率譜 （86）
練習(xí)題 （86）
3．6 周期信號的傅里葉變換 （87）
3．6．1 周期信號的傅里葉變換 （87）
3．6．2 傅里葉系數(shù)與傅里葉變換的
關(guān)系 （90）
練習(xí)題 （91）
3．7 本章小結(jié) （91）
練習(xí)題答案 （91）
本章習(xí)題 （93）
第4章 連續(xù)信號的復(fù)頻域分析 （96）
4．1 拉普拉斯變換 （96）
4．1．1 雙邊拉普拉斯變換 （96）
4．1．2 單邊拉普拉斯變換 （98）
練習(xí)題 （100）
4．2 拉普拉斯變換的性質(zhì) （100）
4．2．1 線性性質(zhì) （100）
4．2．2 尺度變換 （101）
4．2．3 時移特性 （102）
4．2．4 復(fù)頻移特性 （104）
4．2．5 共軛特性 （104）
4．2．6 時域微分特性 （105）
4．2．7 時域積分特性 （105）
4．2．8 卷積定理 （107）
4．2．9 復(fù)頻域微分和積分特性 （108）
4．2．10 初值定理和終值定理 （109）
練習(xí)題 （112）
4．3 拉普拉斯逆變換 （112）
練習(xí)題 （122）
4．4 單邊拉普拉斯變換與傅里葉變換 （122）
練習(xí)題 （125）
4．5 本章小結(jié) （125）
練習(xí)題答案 （125）
本章習(xí)題 （126）
第5章 離散信號的時域分析 （128）
5．1 離散信號的基本運算 （128）
5．1．1 加（減）法和乘法 （128）
5．1．2 差分 （128）
5．1．3 反轉(zhuǎn) （129）
5．1．4 平移 （130）
5．1．5 尺度變換 （131）
練習(xí)題 （132）
5．2 典型離散信號 （132）
5．2．1 階躍序列 （132）
5．2．2 單位序列 （133）
5．2．3 其他常見離散信號 （134）
練習(xí)題 （135）
5．3 離散信號的卷積和 （135）
5．3．1 卷積和 （135）
5．3．2 卷積和的圖解過程 （138）
5．3．3 列表法求卷積和 （140）
5．3．4 不進位乘法求卷積和 （141）
練習(xí)題 （141）
5．4 卷積和的性質(zhì) （141）
5．4．1 卷積和的代數(shù)運算性質(zhì) （142）
5．4．2 單位序列的卷積和特性 （142）
5．4．3 移位序列的卷積和特性 （143）
練習(xí)題 （145）
5．5 本章小結(jié) （145）
練習(xí)題答案 （146）
本章習(xí)題 （146）
第6章 離散信號的z域分析 （148）
6．1 z變換 （148）
6．1．1 z變換的定義 （148）
6．1．2 z變換的收斂域 （149）
練習(xí)題 （153）
6．2 z變換的性質(zhì) （154）
6．2．1 線性性質(zhì) （154）
6．2．2 移位特性 （154）
6．2．3 z域尺度變換 （156）
6．2．4 時域卷積定理 （157）
6．2．5 z域微分特性 （158）
6．2．6 z域積分特性 （159）
6．2．7 時域反轉(zhuǎn)特性 （159）
6．2．8 序列部分和定理 （160）
6．2．9 初值定理和終值定理 （161）
練習(xí)題 （165）
6．3 逆z變換 （165）
6．3．1 冪級數(shù)展開法 （166）
6．3．2 部分分式展開法 （168）
練習(xí)題 （175）
6．4 s域與z域的關(guān)系 （175）
練習(xí)題 （177）
6．5 本章小結(jié) （177）
練習(xí)題答案 （178）
本章習(xí)題 （179）
中篇 系統(tǒng)分析 （181）
第7章 系統(tǒng) （182）
7．1 系統(tǒng)的定義 （182）
7．2 系統(tǒng)的描述 （182）
7．2．1 系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 （182）
7．2．2 系統(tǒng)的時域框圖表示 （183）
練習(xí)題 （185）
7．3 系統(tǒng)的分類與分析方法 （185）
7．3．1 連續(xù)系統(tǒng)與離散系統(tǒng) （185）
7．3．2 動態(tài)系統(tǒng)與即時系統(tǒng) （185）
7．3．3 單輸入單輸出系統(tǒng)與多
輸入多輸出系統(tǒng) （186）
7．3．4 線性系統(tǒng)與非線性系統(tǒng) （186）
7．3．5 時變系統(tǒng)與時不變系統(tǒng) （188）
7．3．6 因果系統(tǒng)與非因果系統(tǒng) （189）
7．3．7 穩(wěn)定系統(tǒng)與不穩(wěn)定系統(tǒng) （190）
7．3．8 可逆系統(tǒng)與不可逆系統(tǒng) （190）
7．3．9 LTI系統(tǒng)分析方法 （191）
練習(xí)題 （191）
7．4 本章小結(jié) （191）
練習(xí)題答案 （192）
本章習(xí)題 （192）
第8章 LTI連續(xù)系統(tǒng)的時域分析 （194）
8．1 自由響應(yīng)與強迫響應(yīng) （194）
8．1．1 自由響應(yīng) （194）
8．1．2 強迫響應(yīng) （195）
練習(xí)題 （199）
8．2 零輸入響應(yīng)與零狀態(tài)響應(yīng) （199）
8．2．1 初始狀態(tài)和初始值 （199）
8．2．2 零輸入響應(yīng) （202）
8．2．3 零狀態(tài)響應(yīng) （202）
8．2．4 全響應(yīng) （205）
練習(xí)題 （208）
8．3 沖激響應(yīng)和階躍響應(yīng) （208）
8．3．1 沖激響應(yīng) （208）
8．3．2 階躍響應(yīng) （211）
練習(xí)題 （213）
8．4 卷積積分與零狀態(tài)響應(yīng) （213）
練習(xí)題 （216）
8．5 本章小結(jié) （216）
練習(xí)題答案 （216）
本章習(xí)題 （217）
第9章 LTI連續(xù)系統(tǒng)的變換域分析 （219）
9．1 LTI連續(xù)系統(tǒng)頻域分析 （219）
9．1．1 頻率響應(yīng) （219）
9．1．2 無失真?zhèn)鬏?（222）
9．1．3 理想低通濾波器 （222）
9．1．4 佩利-維納準則與物理可
實現(xiàn)低通濾波器 （224）
練習(xí)題 （226）
9．2 取樣定理及其應(yīng)用 （226）
9．2．1 信號取樣 （227）
9．2．2 時域取樣定理 （230）
9．2．3 頻域取樣定理 （232）
練習(xí)題 （233）
9．3 LTI連續(xù)系統(tǒng)復(fù)頻域分析 （233）
9．3．1 微分方程的變換解 （234）
9．3．2 系統(tǒng)函數(shù) （237）
9．3．3 系統(tǒng)的s域框圖 （239）
9．3．4 電路的s域模型 （241）
練習(xí)題 （243）
9．4 LTI連續(xù)系統(tǒng)的系統(tǒng)特性 （244）
9．4．1 系統(tǒng)函數(shù)與時域響應(yīng) （244）
9．4．2 系統(tǒng)函數(shù)與頻域響應(yīng) （247）
9．4．3 兩類特殊系統(tǒng) （249）
9．4．4 系統(tǒng)的因果性 （251）
9．4．5 系統(tǒng)的穩(wěn)定性 （252）
練習(xí)題 （254）
9．5 LTI連續(xù)系統(tǒng)的信號流圖與結(jié)構(gòu) （254）
9．5．1 信號流圖 （254）
9．5．2 梅森公式 （256）
9．5．3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) （258）
練習(xí)題 （264）
9．6 本章小結(jié) （264）
練習(xí)題答案 （265）
本章習(xí)題 （266）
第10章 LTI離散系統(tǒng)的時域分析 （270）
10．1 自由響應(yīng)與強迫響應(yīng) （270）
10．1．1 自由響應(yīng) （271）
10．1．2 強迫響應(yīng) （271）
練習(xí)題 （276）
10．2 零輸入響應(yīng)與零狀態(tài)響應(yīng) （276）
10．2．1 零輸入響應(yīng) （276）
10．2．2 零狀態(tài)響應(yīng) （277）
10．2．3 全響應(yīng) （278）
練習(xí)題 （281）
10．3 單位序列響應(yīng)和階躍響應(yīng) （281）
10．3．1 單位序列響應(yīng) （281）
10．3．2 階躍響應(yīng) （283）
練習(xí)題 （284）
10．4 卷積和與零狀態(tài)響應(yīng) （285）
練習(xí)題 （286）
10．5 本章小結(jié) （286）
練習(xí)題答案 （287）
本章習(xí)題 （287）
第11章 LTI離散系統(tǒng)的z域分析 （289）
11．1 LTI離散系統(tǒng)的z域分析 （289）
11．1．1 差分方程的z域解 （289）
11．1．2 系統(tǒng)函數(shù) （294）
11．1．3 系統(tǒng)的z域框圖 （296）
練習(xí)題 （297）
11．2 LTI離散系統(tǒng)的系統(tǒng)特性 （298）
11．2．1 系統(tǒng)函數(shù)與時域響應(yīng) （298）
11．2．2 系統(tǒng)函數(shù)與頻域響應(yīng) （301）
11．2．3 系統(tǒng)的因果性 （305）
11．2．4 系統(tǒng)的穩(wěn)定性 （306）
練習(xí)題 （308）
11．3 LTI離散系統(tǒng)的信號流圖與結(jié)構(gòu) （308）
11．3．1 信號流圖 （308）
11．3．2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) （309）
練習(xí)題 （315）
11．4 本章小結(jié) （315）
練習(xí)題答案 （316）
本章習(xí)題 （316）
第12章 系統(tǒng)的狀態(tài)變量分析 （318）
12．1 系統(tǒng)狀態(tài)變量描述法 （318）
12．1．1 狀態(tài)與狀態(tài)變量 （318）
12．1．2 動態(tài)方程的一般形式 （319）
12．2 連續(xù)系統(tǒng)狀態(tài)方程的建立與
求解 （321）
12．2．1 由電路圖直接建立狀態(tài)
方程 （321）
12．2．2 由系統(tǒng)的信號流圖（系
統(tǒng)框圖）建立狀態(tài)方程 （323）
12．2．3 連續(xù)系統(tǒng)狀態(tài)方程的時
域解 （325）
12．2．4 連續(xù)系統(tǒng)狀態(tài)方程的s
域解 （326）
練習(xí)題 （328）
12．3 離散系統(tǒng)狀態(tài)方程的建立與
求解 （328）
12．3．1 離散系統(tǒng)狀態(tài)方程的
建立 （328）
12．3．2 離散系統(tǒng)狀態(tài)方程時
域解 （329）
12．3．3 離散系統(tǒng)狀態(tài)方程變換
域解 （330）
練習(xí)題 （331）
12．4 系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可控制性和可
觀測性 （332）
12．4．1 由狀態(tài)方程判定系統(tǒng)的
穩(wěn)定性 （332）
12．4．2 系統(tǒng)的可控制性和可
觀測性 （333）
練習(xí)題 （335）
12．5 本章小結(jié) （335）
練習(xí)題答案 （336）
本章習(xí)題 （336）
下篇 實踐提高 （338）
第13章 信號與系統(tǒng)實踐 （339）
13．1 實驗環(huán)境簡介 （339）
13．1．1 MATLAB語言簡介 （339）
13．1．2 Python語言簡介 （342）
13．2 信號表示 （344）
13．2．1 連續(xù)信號的表示 （344）
13．2．2 離散信號的表示 （350）
13．3 信號運算 （353）
13．3．1 信號的時域運算 （353）
13．3．2 信號的時間變換 （358）
13．3．3 信號的卷積 （359）
13．4 連續(xù)信號的傅里葉變換 （361）
13．4．1 連續(xù)周期信號的傅里
葉級數(shù) （361）
13．4．2 連續(xù)信號的傅里葉變換 （364）
13．5 連續(xù)信號的s域分析 （366）
13．5．1 拉普拉斯變換 （366）
13．5．2 拉普拉斯逆變換 （367）
13．5．3 s域部分分式展開 （367）
13．6 離散信號的z域分析 （368）
13．6．1 z變換 （369）
13．6．2 z域部分分式展開 （369）
13．6．3 逆z變換 （370）
13．7 LTI連續(xù)系統(tǒng)時域響應(yīng) （371）
13．7．1 零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)
和全響應(yīng) （371）
13．7．2 沖激響應(yīng)和階躍響應(yīng) （372）
13．8 LTI連續(xù)系統(tǒng)的頻率特性和頻域
分析 （373）
13．8．1 頻率特性 （373）
13．8．2 頻域分析 （375）
13．9 LTI連續(xù)系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù) （376）
13．10 LTI離散系統(tǒng)時域分析 （377）
13．10．1 零狀態(tài)響應(yīng) （377）
13．10．2 單位序列響應(yīng)和階躍
響應(yīng) （378）
13．11 LTI離散系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù)與z域
分析 （379）
13．11．1 系統(tǒng)的零、極點分析 （379）
13．11．2 系統(tǒng)的頻率特性分析 （381）
13．12 本章小結(jié) （382）
習(xí)題參考答案 （383）
參考文獻 （392）