信號(hào)與系統(tǒng)

前言

　　第4版前言　　“信號(hào)與系統(tǒng)”課程主要研究確定性信號(hào)和線性時(shí)不變系統(tǒng)的基本概念和基本理論，包括信號(hào)的時(shí)域與頻域分析，以及確定性信號(hào)經(jīng)線性時(shí)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(dòng)化及計(jì)算機(jī)等專業(yè)的一門重要的學(xué)科基礎(chǔ)課。近幾年來(lái)，這些學(xué)科的理論與實(shí)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(duì)國(guó)內(nèi)外許多高等院校的調(diào)查，以及與國(guó)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(hào)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(duì)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(shí)點(diǎn)排列次序以及對(duì)問(wèn)題的闡述方法有所不同而已?！　∧暇├砉ご髮W(xué)“信號(hào)與系統(tǒng)”課程于2008年被評(píng)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(jìn)行了進(jìn)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：　　（1）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(shí)只是引出了卷積積分的計(jì)算公式，而將卷積積分的計(jì)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(shí)也是只介紹卷積和的計(jì)算公式，而將卷積和的計(jì)算方法放在了第8章中介紹。這樣的編排存在著計(jì)算公式與計(jì)算方法脫節(jié)的現(xiàn)象，為了彌補(bǔ)這方面的不足，在第4版教材中，對(duì)這方面的內(nèi)容進(jìn)行了整合，將卷積積分的計(jì)算方法放在了第2章敘述，同樣將卷積和的計(jì)算方法放在了第7章敘述?！　。?）糾正了第3版中的一些錯(cuò)誤及不足之處，并修改了某些詞語(yǔ)、語(yǔ)句及表述，使得語(yǔ)句更加精煉，更加具有可讀性?！　。?）對(duì)部分例題和習(xí)題做了修改?！　”緯傮w特點(diǎn)如下：　?。?）信號(hào)部分與系統(tǒng)部分分開(kāi)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(shí)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(hào)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(hào)與系統(tǒng)分開(kāi)來(lái)敘述，采用先信號(hào)分析再系統(tǒng)分析的方法，這樣使得信號(hào)與系統(tǒng)的脈絡(luò)更加清晰?！　。?）初步使用MATLAB驗(yàn)證信號(hào)和系統(tǒng)的基本分析　　將計(jì)算機(jī)語(yǔ)言應(yīng)用到“信號(hào)與系統(tǒng)”課程的教學(xué)中去，對(duì)課程的各知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行驗(yàn)證與仿真，大大提高了教學(xué)效率。目前，在國(guó)際流行的科技應(yīng)用軟件中，MATLAB是應(yīng)用最廣泛的語(yǔ)言之一。它的特點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單，人機(jī)交互性能好。基于這些原因，我們?cè)诒窘滩闹醒a(bǔ)充了MATLAB在信號(hào)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(hào)處理的核心內(nèi)容之一，本教材為了強(qiáng)調(diào)傅里葉變換應(yīng)用的重要性和具體問(wèn)題具體分析的科學(xué)工作態(tài)度，單獨(dú)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(hào)，與后續(xù)課程保持一致　　針對(duì)目前國(guó)內(nèi)相關(guān)教材和國(guó)外教材的不同譯本，存在著符號(hào)使用上的混亂現(xiàn)象，我們覺(jué)得有必要用科學(xué)的一致的方式，將這些符號(hào)給予清晰，并統(tǒng)一起來(lái)，這樣就方便了大家的使用。例如：　?、?關(guān)于周期信號(hào)與非周期信號(hào)，本書中將周期信號(hào)用 來(lái)表示，而非周期信號(hào)仍用 來(lái)表示，這樣從符號(hào)上就能清楚地區(qū)分周期信號(hào)與非周期信號(hào)?！　、?將連續(xù)角頻率的符號(hào)定義為 ，而數(shù)字頻率的符號(hào)定義為 ，與后續(xù)課程“數(shù)字信號(hào)處理”的教材保持一致?！　。?）習(xí)題按知識(shí)點(diǎn)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(shí)點(diǎn)的先后次序排列，使讀者可以按照所學(xué)知識(shí)點(diǎn)來(lái)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(jìn)行分類，分為基本題、綜合題和提高題三類，其中在題號(hào)前不加任何符號(hào)的為基本題，在題號(hào)前加（*）的為綜合題，在題號(hào)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(hào)與系統(tǒng)”課程學(xué)時(shí)數(shù)不盡一致，一般課堂講授的學(xué)時(shí)為32～64學(xué)時(shí)。因此，教師可根據(jù)實(shí)際學(xué)時(shí)數(shù)，選擇不同的章節(jié)來(lái)進(jìn)行授課?！　∨c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(fèi)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(duì)本書提出了許多寶貴意見(jiàn)，在此表示誠(chéng)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(hào)與系統(tǒng)（第4版）》系統(tǒng)論述了確定性信號(hào)與線性時(shí)不變系統(tǒng)的基本概念、基本理論與分析方法。從信號(hào)分析到系統(tǒng)分析、從連續(xù)到離散、從時(shí)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(hào)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(shí)間信號(hào)的時(shí)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(shí)間系統(tǒng)的時(shí)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(shí)間信號(hào)與系統(tǒng)的時(shí)域與變換域分析，第
9章介紹連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)與離散時(shí)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(hào)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(dòng)控制及計(jì)算機(jī)等專業(yè)的信號(hào)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(shí)間信號(hào)的時(shí)域分析
 2.1 信號(hào)的分類
 2.2 常用連續(xù)時(shí)間信號(hào)
 2.3 奇異信號(hào)
 2.3.1 單位斜變信號(hào)
 2.3.2 單位階躍信號(hào)
 2.3.3 單位沖激信號(hào)
 2.3.4 沖激偶信號(hào)
 2.4 信號(hào)的運(yùn)算
 2.5 信號(hào)的分解
 2.6 MATLAB的操作界面及連續(xù)信號(hào)的表示
 習(xí)題
第3章 連續(xù)時(shí)間信號(hào)的變換域分析
 3.1 周期信號(hào)的頻譜分析——傅里葉級(jí)數(shù)
 3.1.1 三角形式的傅里葉級(jí)數(shù)
 3.1.2 指數(shù)形式的傅里葉級(jí)數(shù)
 3.1.3 周期信號(hào)的頻譜及其特點(diǎn)
 3.1.4 波形的對(duì)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(hào)的頻譜
 3.2.1 周期矩形脈沖信號(hào)
 3.2.2 周期鋸齒脈沖信號(hào)
 3.2.3 周期三角脈沖信號(hào)
 3.2.4 周期半波余弦信號(hào)
 3.2.5 周期全波余弦信號(hào)
 3.3 非周期信號(hào)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(hào)的頻譜
 3.5 傅里葉變換的基本性質(zhì)
 3.6 周期信號(hào)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(hào)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(kāi)法
 3.9.2 留數(shù)法
 3.10 連續(xù)信號(hào)的頻域與復(fù)頻域的MATLAB分析
 習(xí)題
第4章 連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的時(shí)域分析
 4.1 系統(tǒng)模型及其分類
 4.2 線性時(shí)不變系統(tǒng)及其分析方法概述
 4.2.1 線性時(shí)不變系統(tǒng)的基本特性
 4.2.2 線性時(shí)不變系統(tǒng)分析方法概述
 4.3 線性時(shí)不變系統(tǒng)響應(yīng)的經(jīng)典求解
 4.3.1 線性時(shí)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(duì)連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的時(shí)域分析
 習(xí)題
第5章 連續(xù)時(shí)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(diǎn)分布與時(shí)域響應(yīng)特性
 5.3.1 零點(diǎn)與極點(diǎn)的概念
 5.3.2 零、極點(diǎn)分布與時(shí)域響應(yīng)特性
 5.3.3 自由響應(yīng)與強(qiáng)迫響應(yīng)、暫態(tài)響應(yīng)與穩(wěn)態(tài)響應(yīng)
 5.4 零、極點(diǎn)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(hào)流圖
 5.7.1 系統(tǒng)的框圖
 5.7.2 信號(hào)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(hào)的傳輸與濾波
 6.1.1 無(wú)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(jì)方法
 6.2.1 系統(tǒng)的物理可實(shí)現(xiàn)性
 6.2.2 典型模擬低通濾波器的設(shè)計(jì)方法
 6.2.3 頻率變換
 6.3 信號(hào)的采樣
 6.3.1 信號(hào)采樣的概念
 6.3.2 采樣信號(hào)的傅里葉變換
 6.3.3 采樣定理
 6.3.4 從采樣信號(hào)恢復(fù)連續(xù)信號(hào)
 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(hào)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(shí)間信號(hào)的時(shí)域與變換域分析
 7.1 離散時(shí)間信號(hào)——序列
 7.1.1 離散時(shí)間信號(hào)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(yùn)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(kāi)法
 7.3.2 圍線積分法（留數(shù)法）
 7.3.3 冪級(jí)數(shù)展開(kāi)法（長(zhǎng)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(hào)時(shí)域與變換域分析的MATLAB實(shí)現(xiàn)
 習(xí)題
第8章 離散時(shí)間系統(tǒng)的時(shí)域與變換域分析
 8.1 離散時(shí)間系統(tǒng)與差分方程
 8.1.1 線性時(shí)不變離散時(shí)間系統(tǒng)
 8.1.2 線性時(shí)不變離散時(shí)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(shí)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(shí)不變系統(tǒng)的時(shí)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(diǎn)分布與時(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)間系統(tǒng)狀態(tài)方程的求解
 9.5 離散時(shí)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(shí)現(xiàn)
 習(xí)題
附錄A 常用非周期信號(hào)的傅里葉變換表
附錄B 勞斯準(zhǔn)則
習(xí)題答案
參考文獻(xiàn)









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