信號(hào)與系統(tǒng)（上冊(cè)）

前言

　　21世紀(jì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展對(duì)信息技術(shù)教育提出了更高的要求，作為信息技術(shù)教育的重要課程，“信號(hào)與系統(tǒng)”和“數(shù)字信號(hào)處理”的教學(xué)得到了業(yè)界高度的重視?！　∮捎凇靶盘?hào)與系統(tǒng)”和“數(shù)字信號(hào)處理”是電子信息類本科生必修的主干課程，其教學(xué)內(nèi)容在理論和實(shí)踐上有著密切的內(nèi)在聯(lián)系。本書是在總結(jié)長期的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和吸納同類教材優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，對(duì)“信號(hào)與系統(tǒng)”和“數(shù)字信號(hào)處理”兩門課的內(nèi)容進(jìn)行了歸納、整合而成的。該書集這兩門課程的精華于一體，去掉了以往兩本教材中的重疊部分，加強(qiáng)了重點(diǎn)部分，通過有機(jī)整合，科學(xué)地構(gòu)建了新的課程體系。具體來說，有以下4個(gè)特點(diǎn)：　　1.在教材內(nèi)容的組織上，將原有的《信號(hào)與系統(tǒng)》、《數(shù)字信號(hào)處理》兩本教材進(jìn)行重新梳理，歸納出信號(hào)分析-信號(hào)處理-系統(tǒng)分析-系統(tǒng)綜合這樣一條主線。如果在《信號(hào)與系統(tǒng)》中將信號(hào)和系統(tǒng)并行來寫，再把離散信號(hào)與系統(tǒng)放到數(shù)字信號(hào)處理中寫，這樣兩本書中就難免有重復(fù)部分，導(dǎo)致每本書在一個(gè)學(xué)期都難以完成。本書分為上、下兩冊(cè)，上冊(cè)講信號(hào)分析與處理（共5章），從物理意義和數(shù)學(xué)表達(dá)方面對(duì)各種信號(hào)進(jìn)行了詳盡的分析；下冊(cè)講系統(tǒng)分析與綜合，以系統(tǒng)綜合為目的，闡述了系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)，使讀者通過學(xué)習(xí)，掌握對(duì)實(shí)際信號(hào)進(jìn)行數(shù)字分析、處理的方法。學(xué)生上一學(xué)期學(xué)信號(hào)，下一學(xué)期學(xué)系統(tǒng)，所學(xué)知識(shí)連貫，一氣呵成。由于信號(hào)與系統(tǒng)、數(shù)字信號(hào)處理在同一套教材中，符號(hào)統(tǒng)一，變量的名稱統(tǒng)一，學(xué)生不易混淆?！　?.在教材體系上，本教材配備了同步的實(shí)踐教程。學(xué)生在學(xué)習(xí)理論的同時(shí)，通過加強(qiáng)實(shí)踐，能夠?qū)χR(shí)理解得更透徹。實(shí)踐教程既有基礎(chǔ)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，又有綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，從而全面提高學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力。本教材還精心選編了大量的例題和習(xí)題，使之與正文有機(jī)結(jié)合，有利于培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。　　3.在輔助工具上，注重計(jì)算機(jī)仿真軟件的運(yùn)用，從根本上將學(xué)生從簡單的習(xí)題計(jì)算轉(zhuǎn)移到基本概念、基本原理和基本方法的理解和應(yīng)用上，提高學(xué)習(xí)效率和效果。實(shí)踐教程引入了具有強(qiáng)大計(jì)算功能的Matlab軟件，給出了很多問題的Matlab求解方法。

內(nèi)容概要

　　《信號(hào)與系統(tǒng)：信號(hào)分析與處理（上冊(cè)）》根據(jù)當(dāng)前信息和電子技術(shù)的發(fā)展，結(jié)合高校教學(xué)改革的形勢(shì)和要求，綜合近10年來的教學(xué)實(shí)踐，整合原“信號(hào)與系統(tǒng)”和“數(shù)字信號(hào)處理”兩門課程的教學(xué)內(nèi)容精心編寫而成。　　《信號(hào)與系統(tǒng)：信號(hào)分析與處理（上冊(cè)）》全面系統(tǒng)地論述了信號(hào)與系統(tǒng)的基本理論和基本分析方法，按照先信號(hào)后系統(tǒng)、先連續(xù)后離散、先時(shí)域后頻域的順序，分上、下兩冊(cè)，共12章。上冊(cè)講述信號(hào)分析與處理，下冊(cè)講述系統(tǒng)分析與綜合。上冊(cè)的具體內(nèi)容是：緒論、信號(hào)及信號(hào)的時(shí)域分析、時(shí)域連續(xù)信號(hào)的頻域分析、時(shí)域連續(xù)信號(hào)的復(fù)頻域分析、時(shí)域離散信號(hào)的頻域分析、離散傅里葉變換和快速傅里葉變換?！　　缎盘?hào)與系統(tǒng)：信號(hào)分析與處理（上冊(cè)）》可作為普通高等學(xué)校電氣信息類專業(yè)本科生的教材使用，也可作為科技人員的參考書。

作者簡介

　　程耕國，1947年生，男，安徽績溪人。1982年1月畢業(yè)于武漢鋼鐵學(xué)院自動(dòng)化系，1984年在武漢鋼鐵學(xué)院獲得碩士學(xué)位并留校任教，1997年3月在日本東北大學(xué)獲得博士學(xué)位。武漢科技大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師。中國自動(dòng)化學(xué)會(huì)專家咨詢工作委員會(huì)會(huì)員、南方九省電工理論學(xué)會(huì)常務(wù)理事、湖北自動(dòng)化學(xué)會(huì)理事。近5年來，發(fā)表學(xué)術(shù)論文60余篇，獲省級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)6項(xiàng)，出版專著1部，主編并出版教材2部。主要研究領(lǐng)域：工業(yè)自動(dòng)化、智能材料、故障檢測(cè)和數(shù)字信號(hào)處理等。

書籍目錄

前言緒論第1章 信號(hào)及信號(hào)的時(shí)域分析1.1 信號(hào)及信號(hào)的分類1.1.1 連續(xù)信號(hào)與離散信號(hào)1.1.2 確定信號(hào)與隨機(jī)信號(hào)1.1.3 周期信號(hào)與非周期信號(hào)1.1.4 能量信號(hào)與功率信號(hào)1.1.5 實(shí)信號(hào)與復(fù)信號(hào)1.2 常用信號(hào)及其性質(zhì)1.2.1 常用連續(xù)信號(hào)及其性質(zhì)1.2.2 常用離散信號(hào)及其性質(zhì)1.3 信號(hào)的基本運(yùn)算1.3.1 信號(hào)的相加和相乘1.3.2 信號(hào)的平移1.3.3 信號(hào)的尺度變換與反轉(zhuǎn)1.3.4 信號(hào)的時(shí)域分解1.3.5 信號(hào)的卷積積分與卷積和1.4 小結(jié)1.5 習(xí)題參考文獻(xiàn)第2章 時(shí)域連續(xù)信號(hào)的頻域分析2.1 信號(hào)的正交分解2.1.1 正交函數(shù)集2.1.2 信號(hào)的正交分解2.2 周期信號(hào)的頻譜分析——傅里葉級(jí)數(shù)2.2.1 三角形式的傅里葉級(jí)數(shù)2.2.2 指數(shù)形式的傅里葉級(jí)數(shù)2.2.3 信號(hào)的性質(zhì)與傅里葉系數(shù)之間的關(guān)系2.2.4 周期信號(hào)的頻譜2.3 非周期信號(hào)的頻譜分析——傅里葉變換2.3.1 傅里葉變換的定義2.3.2 傅里葉變換的物理意義——頻譜和頻譜密度函數(shù)2.3.3 常用信號(hào)的傅里葉變換2.4 傅里葉變換的基本性質(zhì)2.4.1 線性2.4.2 奇偶性2.4.3 對(duì)稱性2.4.4 時(shí)移特性2.4.5 頻移特性2.4.6 尺度變換特性2.4.7 時(shí)域微分2.4.8 時(shí)域積分2.4.9 頻域微分2.4.1 0頻域積分2.4.1 1時(shí)域卷積定理2.4.1 2頻域卷積定理2.4.1 3帕塞瓦爾定理2.5 周期信號(hào)的傅里葉變換2.5.1 正、余弦信號(hào)的傅里葉變換2.5.2 一般周期信號(hào)的傅里葉變換2.6 時(shí)域采樣定理2.6.1 信號(hào)的采樣2.6.2 時(shí)域采樣定理2.6.3 信號(hào)盼恢復(fù)2.7 小結(jié)2.8 習(xí)題參考文獻(xiàn)第3章 時(shí)域連續(xù)信號(hào)的復(fù)頻域分析3.1 拉普拉斯變換3.1.1 拉普拉斯變換的定義3.1.2 拉普拉斯變換的收斂域3.1.3 常用信號(hào)的拉普拉斯變換3.2 拉普拉斯變換的基本性質(zhì)3.2.1 線性3.2.2 尺度變換3.2.3 時(shí)移特性3.2.4 復(fù)頻移特性3.2.5 時(shí)域卷積定理3.2.6 復(fù)頻域卷積定理3.2.7 時(shí)域微分特性3.2.8 時(shí)域積分特性3.2.9 復(fù)頻域微分特性3.2.10 復(fù)頻域積分特性3.2.11 初值定理3.2.12 終值定理3.3 拉普拉斯反變換3.3.1 查表法3.3.2 部分分式展開法3.4 拉普拉斯變換與傅里葉變換之間的關(guān)系3.5 小結(jié)3.6 習(xí)題參考文獻(xiàn)第4章 時(shí)域離散信號(hào)的頻域分析4.1 序列的z變換4.1.1 z變換的定義4.1.2 幾種序列的z變換及其收斂域4.2 z反變換4.2.1 冪級(jí)數(shù)展開法4.2.2 部分分式展開法4.2.3 留數(shù)法4.3 z變換的性質(zhì)和定理4.3.1 線性4.3.2 序列的移位4.3.3 z域尺度變換4.3.4 序列的反轉(zhuǎn)4.3.5 復(fù)序列的共軛4.3.6 序列的線性加權(quán)4.3.7 初值定理4.3.8 終值定理4.3.9 時(shí)域卷積定理4.3.10 復(fù)卷積定理4.3.11 帕塞瓦爾定理4.4 序列z變換與時(shí)域連續(xù)信號(hào)拉普拉斯變換、傅里葉變換的關(guān)系4.4.1 z變換與拉普拉斯變換的關(guān)系4.4.2 z變換和傅里葉變換的關(guān)系4.5 時(shí)域離散信號(hào)的傅里葉變換4.5.1 序列傅里葉變換的定義4.5.2 序列傅里葉變換的性質(zhì)4.6 周期序列的離散傅里葉級(jí)數(shù)及其傅里葉變換4.6.1 周期序列的離散傅里葉級(jí)數(shù)4.6.2 DFS的性質(zhì)4.6.3 周期序列的傅里葉變換4.7 小結(jié)4.8 習(xí)題參考文獻(xiàn)第5章 離散傅里葉變換和快速傅里葉變換5.1 離散傅里葉變換5.1.1 離散傅里葉變換的定義5.1.2 DFT與序列傅里葉變換、z變換的關(guān)系5.1.3 離散傅里葉變換的基本性質(zhì)5.2 頻域采樣定理5.3 快速傅里葉變換5.3.1 FFT算法的基本思想5.3.2 按時(shí)間抽取的基2FFT算法5.3.3 按頻率抽取的基2FFT算法5.3.4 快速傅里葉反變換5.4 FFT的應(yīng)用舉例5.4.1 利用FFT計(jì)算線性卷積5.4.2 利用FFT對(duì)信號(hào)進(jìn)行譜分析5.5 小結(jié)5.6 習(xí)題參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第1章 信號(hào)及信號(hào)的時(shí)域分析　　信號(hào)是“信號(hào)與系統(tǒng)”這門課程的主要學(xué)習(xí)內(nèi)容之一。信號(hào)是消息的表現(xiàn)形式，通常體現(xiàn)為隨若干變量而變化的某種物理量。為了有效地傳播和利用消息，常常需要將消息轉(zhuǎn)換成便于傳輸和處理的信號(hào)。在數(shù)學(xué)上，信號(hào)可以描述為一個(gè)或多個(gè)獨(dú)立變量的函數(shù)。一個(gè)實(shí)用的信號(hào)除用解析式描述外，還可用圖形、測(cè)量數(shù)據(jù)或統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)描述。通常，將信號(hào)的圖形表示稱為波形或波形圖?！　”菊略跁r(shí)域范圍內(nèi)討論信號(hào)的分類和信號(hào)的基本運(yùn)算，介紹后續(xù)課程將會(huì)大量涉及到的常用信號(hào)及其性質(zhì)，并較詳細(xì)地介紹信號(hào)的卷積運(yùn)算及其性質(zhì)，為揭示輸入、輸出信號(hào)與系統(tǒng)的物理關(guān)系及數(shù)學(xué)解析打下牢固的基礎(chǔ)?！　?.1　信號(hào)及信號(hào)的分類　　1.1.1　連續(xù)信號(hào)與離散信號(hào)　　1.連續(xù)信號(hào)　　一個(gè)信號(hào)，如果在連續(xù)時(shí)間范圍內(nèi)（除有限個(gè)間斷點(diǎn)外）有定義，就稱該信號(hào)在此區(qū)間內(nèi)為連續(xù)時(shí)間信號(hào)，簡稱連續(xù)信號(hào)?！　　?/pre>








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