信號與系統(tǒng)分析

前言

　　信號與系統(tǒng)分析是高等院校電子信息類專業(yè)本科生的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課程，其內(nèi)容是研究信號與系統(tǒng)的基本概念和基本分析方法。通過本課程的學習，學生可初步認識如何建立信號與系統(tǒng)的數(shù)學模型、如何求解系統(tǒng)響應(yīng)，并對所得結(jié)果予以物理意義?！　”緯鶕?jù)高等院校電子信息類專業(yè)基礎(chǔ)課教學指導(dǎo)委員會對該門課程的基本要求編寫，參考學時數(shù)為64學時。本書內(nèi)容精選、加強基礎(chǔ)、例題典型、重點突出；在文字論述上力求簡潔明了、通俗易懂；在方法上力求使學生在學習信號與系統(tǒng)分析的基本理論和方法的同時，深入掌握MATLAB的使用，將大量繁雜數(shù)學運算用計算機實現(xiàn)，并將課程中的重點、難點及課后練習用MATLAB進行形象、直觀的計算機模擬與仿真實現(xiàn)，從而加深對信號與系統(tǒng)基本原理、方法及應(yīng)用的理解，從基本理論過渡到實際應(yīng)用?！　”緯晒鹆蛛娮涌萍即髮W徐亞寧、桂林電子科技大學信息科學院李和擔任主編，廣西大學行健學院趙玲峰、廣西工學院鹿山學院曹乃文、桂林理工大學博文管理學院雷亞平參加了部分章節(jié)的編寫，桂林電子科技大學信息科技學院唐璐舟、周斌參加了部分程序的編寫?！　∠抻诰幷咚?，書中還會存在疏漏和差錯，懇請讀者批評指正！

內(nèi)容概要

本書系統(tǒng)論述了信號與系統(tǒng)分析的基本理論和方法，以及利用MATLAB進行信號與系統(tǒng)分析的方法。全書共7章，內(nèi)容包括緒論、連續(xù)時間信號與系統(tǒng)的時域分析、連續(xù)時間信號與系統(tǒng)的頻域分析、連續(xù)時間信號與系統(tǒng)的復(fù)頻域分析、離散時間信號與系統(tǒng)的時域分析、離散時間信號與系統(tǒng)的z域分析、系統(tǒng)的信號流圖和模擬。    本書力求使學生在學習信號與系統(tǒng)分析的基本理論和方法的同時，深入掌握MATLAB的使用，將大量繁雜數(shù)學運算用計算機實現(xiàn)，并將課程中的重點、難點及課后練習用MATLAB進行形象、直觀的計算機模擬與仿真實現(xiàn)，從而加深對信號與系統(tǒng)基本原理、方法及應(yīng)用的理解，從基本理論過渡到實際應(yīng)用。本書各章均附有相應(yīng)的上機練習題，供讀者在學習完各章內(nèi)容后進行上機實踐。    本書構(gòu)思新穎，實踐性強，內(nèi)容敘述清楚，深入淺出，所有應(yīng)用實例均通過MATLAB上機調(diào)試。    本書可作為普通高等學校電氣信息類及相關(guān)專業(yè)的教材，也可作為?？?、高職及函授教材和相關(guān)專業(yè)工程技術(shù)人員的參考書。

書籍目錄

第1章  緒論  1.1  信號與系統(tǒng)  1.2  信號的描述與分類  1.3  系統(tǒng)的描述與分類  1.4  信號與系統(tǒng)分析方法概述  1.5  MATLAB基本知識    1.5.1  MATLAB簡介    1.5.2  MATLAB快速入門  習題第2章  連續(xù)時間信號與系統(tǒng)的時域分析  2.1  常用信號及信號的基本運算    2.1.1  常用信號    2.1.2  信號的基本運算    2.1.3  常用信號及其運算的MATLAB實現(xiàn)  2.2  單位階躍信號和單位沖激信號    2.2.1  單位階躍信號    2.2.2  單位沖激信號    2.2.3  沖激信號的性質(zhì)    2.2.4  階躍信號和沖激信號的MATLAB表示  2.3  連續(xù)系統(tǒng)及其描述  2.4  連續(xù)系統(tǒng)的零輸入響應(yīng)    2.4.1  連續(xù)系統(tǒng)的零輸入響應(yīng)求解    2.4.2  連續(xù)系統(tǒng)的零輸入響應(yīng)的MATLAB實現(xiàn)  2.5  沖激響應(yīng)和階躍響應(yīng)    2.5.1  沖激響應(yīng)和階躍響應(yīng)的定義及計算    2.5.2  沖激響應(yīng)和階躍響應(yīng)的MATLAB實現(xiàn)  2.6  連續(xù)系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng)——卷積積分    2.6.1  卷積積分    2.6.2  卷積積分的圖解法    2.6.3  卷積積分的MATLAB實現(xiàn)  2.7  連續(xù)系統(tǒng)的時域分析    2.7.1  連續(xù)系統(tǒng)的時域分析    2.7.2  利用MATLAB求解零狀態(tài)響應(yīng)  習題  上機練習第3章  連續(xù)時間信號與系統(tǒng)的頻域分析  3.1  周期信號的傅里葉級數(shù)分析    3.1.1  三角函數(shù)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  周期信號頻譜的特點    3.1.4  周期信號頻譜分析的MATLAB實現(xiàn)  3.2  非周期信號的傅里葉變換分析    3.2.1  從傅里葉級數(shù)到傅里葉變換    3.2.2  頻譜函數(shù)F(jω)的特性    3.2.3  典型非周期信號的傅里葉變換    3.2.4  非周期信號頻譜的MATLAB求解  3.3  傅里葉變換的性質(zhì)    3.3.1  線性特性    3.3.2  對稱特性    3.3.3  時移特性    3.3.4  頻移特性    3.3.5  時頻展縮特性    3.3.6  時域微分特性    3.3.7  頻域微分特性    3.3.8  時域積分特性    3.3.9  卷積特性(卷積定理)  3.4  連續(xù)系統(tǒng)的頻域分析    3.4.1  系統(tǒng)頻域分析法    3.4.2  系統(tǒng)頻域分析法舉仇    3.4.3  連續(xù)信號頻域分析的MATLAB實現(xiàn)    3.4.4  用MATLAB計算連續(xù)系統(tǒng)的頻率響應(yīng)  3.5  連續(xù)系統(tǒng)頻域分析應(yīng)用舉例    3.5.1  無失真?zhèn)鬏斚到y(tǒng)    3.5.2  理想低通濾波器    3.5.3  調(diào)制與解調(diào)  3.6  抽樣及抽樣定理    3.6.1  信號的抽樣    3.6.2  時域抽樣定理  習題  上機練習第4章  連續(xù)時間信號與系統(tǒng)的復(fù)頻域分析  4.1  拉普拉斯變換    4.1.1  單邊拉普拉斯變換    4.1.2  拉普拉斯變換的收斂域    4.1.3  常用信號的拉普拉斯變換  4.2  單邊拉普拉斯變換的性質(zhì)    4.2.1  線性特性    4.2.2  時移特性    4.2.3  復(fù)頻移(s域平移)特性    4.2.4  尺度變換(時-復(fù)頻展縮)特性    4.2.5  時域卷積定理    4.2.6  微分定理  4.3  拉普拉斯變換的MATLAB實現(xiàn)  4.4  部分分式展開及拉普拉斯逆變換的MATLAB實現(xiàn)  4.5  連續(xù)系統(tǒng)的復(fù)頻域分析    4.5.1  微分方程的拉普拉斯變換求解    4.5.2  電路網(wǎng)絡(luò)的復(fù)頻域模型分析法    4.5.3  系統(tǒng)函數(shù)(轉(zhuǎn)移函數(shù))    4.5.4  連續(xù)系統(tǒng)復(fù)頻域分析的MATLAB實現(xiàn)    4.5.5  利用MATLAB分析H(s)的零極點與系統(tǒng)特性  習題  上機練習第5章  離散信號與系統(tǒng)的時域分析  5.1  離散信號    5.1.1  離散信號概述    5.1.2  典型的離散信號    5.1.3  典型離散信號的MATLAB表示  5.2  離散信號的基本運算及MATLAB實現(xiàn)  5.3  離散系統(tǒng)及其描述  5.4  離散系統(tǒng)的零輸入響應(yīng)    5.4.1  離散系統(tǒng)的零輸入響應(yīng)求解    5.4.2  用MATLAB求解離散系統(tǒng)的零輸入響應(yīng)  5.5  離散系統(tǒng)的單位樣值響應(yīng)    5.5.1  單位樣值響應(yīng)的定義及求解    5.5.2  用MATLAB求解離散系統(tǒng)的單位樣值響應(yīng)  5.6  離散系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng)一一卷積和    5.6.1  卷積和的定義    5.6.2  卷積和的計算    5.6.3  卷積和及系統(tǒng)零狀態(tài)響應(yīng)的MATLAB實現(xiàn)  5.7  離散系統(tǒng)響應(yīng)的時域分析    5.7.1  離散系統(tǒng)的時域分析    5.7.2  離散系統(tǒng)時域分析的MATLAB實現(xiàn)  習題  上機練習第六章  離散信號與系統(tǒng)的Z域分析  6.1  離散信號的z變換    6.1.1  z變換的定義    6.1.2  常用離散信號的單邊z變換  6.2  z變換的基本性質(zhì)    6.2.1  線性    6.2.2  移位特性    6.2.3  尺度變換特性    6.2.4  時間翻轉(zhuǎn)特性    6.2.5  z域微分(時域線性加權(quán))    6.2.6  卷積定理  6.3  利用MATLAB計算z變換和逆z變換  6.4  離散系統(tǒng)的z域分析    6.4.1  差分方程的變換解    6.4.2  系統(tǒng)函數(shù)    6.4.3  離散系統(tǒng)因果性、穩(wěn)定性與H(z)的關(guān)系    6.4.4  離散系統(tǒng)z域分析的MATLAB實現(xiàn)    6.4.5  利用MATLAB分析H(z)的零極點與系統(tǒng)特性    6.4.6  利用MATLAB求解離散系統(tǒng)的頻率響應(yīng)  習題  上機練習第7章  系統(tǒng)的信號流圖及模擬  7.1  系統(tǒng)的信號流圖  7.2  系統(tǒng)的信號流圖模擬    7.2.1  直接形式(卡爾曼形式)    7.2.2  串聯(lián)形式(級聯(lián)形式)    7.2.3  并聯(lián)形式    習題附錄A  部分分式展式  A.1  F(s)的D(s)中都是單實根  A.2  F(s)的D(s)中有重根  A.3  F(s)的D(s)中有共軛復(fù)根附錄B  卷積積分表附錄C  常用周期信號的傅里葉系數(shù)表附錄D  常用信號的傅里葉變換及其頻譜圖附錄E  傅里葉變換的性質(zhì)附錄F  常用信號的拉普拉斯變換附錄G  單邊拉普拉斯變換的性質(zhì)附錄H  常用序列單、雙邊z變換對附錄I  單、雙邊z變換的性質(zhì)參考文獻

章節(jié)摘錄

　　在人類認識和改造自然界的過程中都離不開獲取自然界的信息。所謂信息，是指存在于客觀世界的一種事物形象。千萬年來，人類用自己的感覺器官從客觀世界獲取各種信息，如語言、文字、圖像、聲音、自然景物等?？梢哉f，我們是生活在信息的海洋之中，因此獲取信息的活動是人類最基本的活動之一。　　信息和消息密切相關(guān)，所謂消息，是指用來表達信息的某種客觀對象，如電報中的電文、電話中的聲音、電視中的圖像等都是消息。通常我們把欲傳輸?shù)恼Z言、圖像、文字、數(shù)碼等統(tǒng)稱為信息。　　很久以來，人類曾尋求各種方法來傳遞信息（消息）。從利用手勢、聲音、光這類非語言傳播發(fā)展到語言傳播，是人類信息傳播史上的第一次革命；文字的出現(xiàn)，印刷術(shù)、紙張的發(fā)明和推廣使用，是人類信息傳播史上的第二次革命；第三次信息傳播革命是與電磁波傳播媒介聯(lián)系在一起的，如電報、電話、無線電廣播、電視乃至通信衛(wèi)星等一系列現(xiàn)代電磁波傳播媒介的發(fā)現(xiàn)，這是人類信息傳播史上具有劃時代意義的革命?？梢姡⒌膫魉鸵话悴皇侵苯拥?，而必須借助于一定形式的信號才便于傳輸和處理。所以，信號是指消息的表現(xiàn)形式，如電信號、光信號和聲音信號等。本課程著重研究電信號的分析、傳輸和處理。由于信號是帶有信息的某種物理量，這些物理量的變化包含著信息，因此更具體地將信號定義為帶有信息的隨時間變化的物理量。　　為了實現(xiàn)某些特定的功能（如能量轉(zhuǎn)換或處理信息），人們把若干個部件有機地組合成一個整體，這樣的一個整體就是一個系統(tǒng)。所以，我們將系統(tǒng)定義為由若干相互作用和相互依賴的事物組合而成的具有特定功能的整體。如通信系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、機械系統(tǒng)等。系統(tǒng)的概念不僅適用于自然科學領(lǐng)域，還適用于社會科學領(lǐng)域。圖1-1就是一個典型的通信系統(tǒng)示意圖。　　信號、電路與系統(tǒng)之間有著十分密切的聯(lián)系。信號作為運載信息的工具，而電路或系統(tǒng)則作為傳送信號或?qū)π盘栠M行加工處理的組合。

圖書封面

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