信號(hào)與系統(tǒng)

前言

　　信號(hào)與系統(tǒng)的概念已經(jīng)滲透到了信息科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)及控制領(lǐng)域的各個(gè)方面，應(yīng)用領(lǐng)域極其廣泛，尤其是隨著現(xiàn)代通信技術(shù)和多媒體技術(shù)的發(fā)展，信號(hào)的傳輸和處理技術(shù)已經(jīng)得到越來越多的應(yīng)用。目前，“信號(hào)與系統(tǒng)”是電子信息工程、通信工程、自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)、測控技術(shù)等專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課，該課程主要介紹對確定信號(hào)與線性系統(tǒng)進(jìn)行分析、處理的基本理論和方法，在所有專業(yè)課程中起著承前啟后的作用。　　作者參閱了大量國內(nèi)外同類教材和相關(guān)文獻(xiàn)資料，采用深入淺出的方法全面系統(tǒng)地論述了信號(hào)與系統(tǒng)分析的基本理論和方法，并在理論講述中列舉了部分應(yīng)用實(shí)例，以加深學(xué)生對基本理論的理解，提高學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析、解決實(shí)際問題的能力。在結(jié)構(gòu)和體系的處理上，本書按照由連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)到離散時(shí)間系統(tǒng)、由時(shí)域分析到變換域分析的順序安排，以便將一些基本分析方法和基本概念逐步引出、逐步鞏固、逐步擴(kuò)大，使讀者較易接受。在內(nèi)容上，本書力爭做到突出重點(diǎn)、分解難點(diǎn)。具體來講，對于本書的撰寫，作者主要從以下幾個(gè)方面作了努力和探索，這也是本書的特色.　　本書的第一大特點(diǎn)是大大簡化了時(shí)域中求解系統(tǒng)響應(yīng)方法的講解.多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)告訴我們，時(shí)域系統(tǒng)的講解和學(xué)習(xí)都非常困難，繁瑣的數(shù)值計(jì)算、多而雜的知識(shí)點(diǎn)，攪亂了本來十分明了的時(shí)域求響應(yīng)的思路。時(shí)域中求解系統(tǒng)的響應(yīng)需要進(jìn)行微分方程或差分方程的求解，教師和學(xué)生陷入求解方程的“泥潭”，與起始點(diǎn)的跳變、卷積積分的區(qū)間討論等計(jì)算問題處于“膠著”狀態(tài)。更為重要的是，隨著計(jì)算機(jī)的推廣和使用，利用數(shù)值計(jì)算的方法求系統(tǒng)的響應(yīng)在實(shí)際中已經(jīng)很少應(yīng)用。因此，本書省略了利用沖激函數(shù)匹配法求系統(tǒng)起始狀態(tài)的跳變、復(fù)雜信號(hào)卷積的數(shù)值計(jì)算等內(nèi)容，力爭從整體上講明時(shí)域求解系統(tǒng)響應(yīng)的方法，即將系統(tǒng)全響應(yīng)分解為零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)，利用系統(tǒng)的單位沖激響應(yīng)（或單位樣值響應(yīng)）與輸入信號(hào)的卷積求得系統(tǒng)零狀態(tài)響應(yīng)的基本思路。

內(nèi)容概要

　　《信號(hào)與系統(tǒng)》全面系統(tǒng)地論述了信號(hào)與線性系統(tǒng)分析的基本理論和方法，強(qiáng)調(diào)了信號(hào)的分解特性與系統(tǒng)的線性時(shí)不變性，建立了兩者之間的邏輯聯(lián)系。全書分為四部分，共8章，內(nèi)容分別包括信號(hào)與系統(tǒng)的基本概念、線性時(shí)不變系統(tǒng)的時(shí)域分析、傅里葉級(jí)數(shù)與傅里葉變換、連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的頻域分析、拉普拉斯變換、連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的s域分析、Z變換、離散時(shí)間系統(tǒng)的Z變換分析。《信號(hào)與系統(tǒng)》可作為高等學(xué)校電子信息工程、通信工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、測控技術(shù)與儀器、光信息科學(xué)與技術(shù)、電氣工程及自動(dòng)化等專業(yè)的教材，也可作為相關(guān)專業(yè)科技工作人員的參考書?！缎盘?hào)與系統(tǒng)》配有電子教案，需要者可登錄西安電子科技大學(xué)出版社網(wǎng)站，免費(fèi)下載。

書籍目錄

第一部分 時(shí)域分析第1章 信號(hào)與系統(tǒng)的基本概念1.1 引言1.1.1 信號(hào)及其分類1.1.2 系統(tǒng)的表示方法及其分類1.2 自變量的變換1.3 基本連續(xù)時(shí)間信號(hào)1.3.1 單位階躍信號(hào)1.3.2 單位沖激信號(hào)1.3.3 周期信號(hào)1.3.4 復(fù)指數(shù)信號(hào)1.4 基本離散時(shí)間信號(hào)1.4.1 抽樣1.4.2 單位階躍序列1.4.3 單位脈沖序列1.4.4 周期離散信號(hào)1.4.5 離散時(shí)間的矩形信號(hào)1.5 系統(tǒng)實(shí)例1.5.1 連續(xù)系統(tǒng)實(shí)例1.5.2 離散系統(tǒng)實(shí)例1.6 系統(tǒng)的基本性質(zhì)1.6.1 線性廣1.6.2 時(shí)不變性1.6.3 因果性1.7 小結(jié)習(xí)題第2章 線性時(shí)不變系統(tǒng)的時(shí)域分析2.1 系統(tǒng)建模及其求解2.1.1 連續(xù)系統(tǒng)的微分方程及其求解2.1.2 差分方程及其求解2.2 零輸入響應(yīng)與零狀態(tài)響應(yīng)2.3 連續(xù)時(shí)間LTI系統(tǒng)：卷積積分2.3.1 用單位沖激函數(shù)表示連續(xù)時(shí)間信號(hào)2.3.2 單位沖激響應(yīng)及零狀態(tài)響應(yīng)的卷積積分表示2.4 離散時(shí)間LTI系統(tǒng)：卷積和2.4.1 用單位樣值函數(shù)表示離散時(shí)間信號(hào)2.4.2 單位樣值響應(yīng)及零狀態(tài)響應(yīng)的卷積和表示2.5 卷積積分的計(jì)算及其性質(zhì)(補(bǔ)充內(nèi)容)2.6 小結(jié)習(xí)題第二部分 頻域分析第3章 傅里葉級(jí)數(shù)與傅里葉變換3.1 周期信號(hào)的傅里葉級(jí)數(shù)展開3.1.1 周期信號(hào)的傅里葉級(jí)數(shù)3.1.2 周期信號(hào)的頻譜3.1.3 吉布斯現(xiàn)象3.2 傅里葉變換3.2.1 基本信號(hào)的傅里葉變換3.2.2 傅里葉變換的性質(zhì)3.2.3 周期信號(hào)的傅里葉變換3.3 小結(jié)習(xí)題第4章 連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的頻域分析4.1 系統(tǒng)與輸入、輸出信號(hào)在頻域內(nèi)的關(guān)系4.2 LTI系統(tǒng)的頻率響應(yīng)4.3 濾波器4.3.1 理想低通濾波器4.3.2 濾波器應(yīng)用舉例4.4 抽樣和恢復(fù)4.4.1 抽樣定理4.4.2 信號(hào)的恢復(fù)4.4.3 實(shí)際應(yīng)用中的信號(hào)抽樣及恢復(fù)4.5 調(diào)制與解調(diào)4.6 小結(jié)習(xí)題第三部分 S域分析第5章 拉普拉斯變換5.1 從傅里葉變換到拉普拉斯變換5.2 拉普拉斯變換的收斂域5.3 拉普拉斯變換的性質(zhì)5.4 拉普拉斯反變換5.4.1 有理拉普拉斯反變換5.4.2 拉普拉斯反變換的計(jì)算5.5 小結(jié)習(xí)題第6章 連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的5域分析6.1 連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù)6.1.1 微分方程的拉普拉斯變換6.1.2 系統(tǒng)函數(shù)的直接構(gòu)造6.1.3 方框圖的系統(tǒng)函數(shù)6.2 利用系統(tǒng)函數(shù)求系統(tǒng)的響應(yīng)6.2.1 零狀態(tài)響應(yīng)與零輸入響應(yīng)6.2.2 沖激響應(yīng)與階躍響應(yīng)6.2.3 系統(tǒng)函數(shù)的零極點(diǎn)對時(shí)域響應(yīng)的影響6.3 頻率響應(yīng)函數(shù)6.3.1 一階系統(tǒng)6.3.2 二階系統(tǒng)6.3.3 最小相移網(wǎng)絡(luò)與全通網(wǎng)絡(luò)6.4 系統(tǒng)的穩(wěn)定性6.4.1 穩(wěn)定性的定義6.4.2 反饋控制6.5 勞斯判據(jù)(補(bǔ)充內(nèi)容)6.6 小結(jié)習(xí)題第四部分 Z域分析第7章 Z變換7.1 Z變換及其收斂域7.1.1 Z變換的定義7.1.2 Z變換的收斂域7.1.3 基本離散信號(hào)的Z變換7.1.4 Z變換與拉氏變換的關(guān)系7.1.5 Z變換與離散時(shí)間傅里葉變換的關(guān)系7.2 Z變換的性質(zhì)7.3 Z反變換7.4 小結(jié)習(xí)題第8章 離散時(shí)間系統(tǒng)的Z變換分析8.1 離散時(shí)間系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù)8.1.1 差分方程的Z變換和系統(tǒng)函數(shù)8.1.2 方框圖的系統(tǒng)函數(shù)8.2 利用系統(tǒng)函數(shù)求系統(tǒng)的響應(yīng)8.2.1 零狀態(tài)響應(yīng)與零輸入響應(yīng)8.2.2 單位樣值響應(yīng)與單位階躍響應(yīng)8.2.3 系統(tǒng)函數(shù)的零極點(diǎn)對時(shí)域響應(yīng)的影響8.3 離散時(shí)間系統(tǒng)的頻率響應(yīng)8.3.1 離散時(shí)間系統(tǒng)的頻率響應(yīng)及其特性8.3.2 由系統(tǒng)函數(shù)的零極點(diǎn)求頻率響應(yīng)8.4 系統(tǒng)的穩(wěn)定性8.5 朱里判據(jù)(補(bǔ)充內(nèi)容)8.6 小結(jié)習(xí)題參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　人們相互問訊，發(fā)布新聞，廣播或傳遞數(shù)據(jù)、圖像，其目的都是要把某些消息借一定形式的信號(hào)傳送出去。很久以來，人們曾尋求各種方法，以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳輸。例如，我國古代利用烽火傳送邊疆警報(bào)。另外，還有利用擊鼓鳴金的方法報(bào)送時(shí)刻或傳達(dá)命令，這是聲信號(hào)的傳輸。19世紀(jì)初，人們開始研究如何利用電信號(hào)傳送消息。1837年，莫爾斯（F.B.Morse）發(fā)明了電報(bào)，他用點(diǎn)、劃、空適當(dāng)組合的代碼表示字母和數(shù)字，這種代碼稱為莫爾斯電碼。1876年，貝爾（A.G.Bell）發(fā)明了電話，直接將語音信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)沿導(dǎo)線傳送。19世紀(jì)末，人們又致力于研究用電磁波傳送無線電信號(hào)。　　隨著信號(hào)傳輸、信號(hào)交換理論與應(yīng)用的發(fā)展，出現(xiàn)了所謂“信號(hào)處理”的新課題.信號(hào)處理可以理解為對信號(hào)進(jìn)行某種加工或變換。信號(hào)處理的應(yīng)用已遍及許多科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，例如，從月球探測器發(fā)來的信號(hào)可能被淹沒在噪聲之中，但是，利用信號(hào)處理技術(shù)進(jìn)行增強(qiáng)，就可以在地球上得到清晰的月球圖像。石油勘探、地震測量以及核試驗(yàn)監(jiān)測儀所得數(shù)據(jù)的分析都依賴于信號(hào)處理技術(shù)的應(yīng)用。此外，在心電圖、腦電圖分析，語音識(shí)別與合成，圖像數(shù)據(jù)壓縮以及經(jīng)濟(jì)形勢預(yù)測（如股票市場分析）等各種領(lǐng)域中都廣泛采用了信號(hào)處理技術(shù)?！　⌒盘?hào)傳輸、信號(hào)交換和信號(hào)處理相互聯(lián)系密切（也可認(rèn)為交換是屬于傳輸?shù)慕M成部分），但又各自形成了相對獨(dú)立的學(xué)科體系。它們共同的理論基礎(chǔ)之一是信號(hào)基本性能的研究（信號(hào)分析），包括信號(hào)的描述、分解、變換、檢測、特征提取以及為適應(yīng)指定要求而進(jìn)行的信號(hào)設(shè)計(jì)。

圖書封面

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