信號與系統(第2版)（簡體書）

本書採用先時域後變換域的順序，以對偶和類比的方式逐章逐節、完全並行地介紹和講述連續時間和離散時間信號與系統的一系列基本概念、理論和方法，以及它們在通信、信號處理和回饋與控制等領域中的主要應用，還包含數位信號處理和系統的狀態變數描述的基本概念和方法，形成了一個“系統分析和綜合”與“信號分析和處理”兩方面知識並重、較為完整並具有鮮明特色的“信號與系統”課程內容體系。 全書共11章，次序先後為：“緒論”、“信號和系統的數學描述及性質”、“LTI系統的時域分析和信號卷積”、“用微分方程和差分方程描述的系統”、“信號和系統的頻域標記法：各種傅裡葉變換和級數”、“各種傅裡葉變換和級數的性質及其揭示的時域和頻域間的關係”、“信號與系統在通信系統和技術中的應用”、“信號和系統的複頻域標記法：拉普拉斯變換和Z變換”、“系統的變換域分析和綜合”、“信號與系統在信號分析和處理和方法的主要中的應用”和“信號與系統在回饋和控制中的應用”。各章都有足夠數量的精選例題，兼顧基本練習和解題及分析技巧，章末配有相當數量豐富多彩的習題。書末附有各章除證明題外的習題答案，大部分綜合性習題還給出瞭解題思路或基本求解過程。 本書可作為通信工程、電子工程、自動化、電腦等電子資訊類專業本科“信號與系統”課程的教材。本書內容符合國內研究生入學考試“信號與系統”科目的考試內容範圍和要求，也可作為該科目的考研參考書。本書還可以供從事資訊獲取、轉換、傳輸和處理、資訊系統等領域工作的其他專業研究生、教師和廣大科技工作者參考。

第1章緒論

1.1信號和系統

1.1.1資訊、信號和系統

1.1.2信號與系統問題

1.2系統分析和綜合、信號分析和處理

1.2.1系統分析和綜合

1.2.2信號分析和處理

1.3信號與系統的內容體系


第2章信號和系統的數學描述及性質

2.1引言

2.2信號的數學描述和分類

2.2.1信號的數學描述

2.2.2信號的分類

2.3系統的數學描述和分類

2.3.1系統的數學模型和描述方法

2.3.2系統的分類

2.4信號的基本運算和變換、基本系統

2.4.1信號的基本運算及其實現的基本系統

2.4.2引數變換導致的信號變換及其實現的基本系統

2.5基本的連續時間和離散時間信號

2.5.1單位階躍和單位衝激信號

2.5.2複指數信號和正弦信號

2.6信號的時域特性和主要特徵

2.6.1信號的週期性、週期信號和非週期信號

2.6.2信號的時域對稱特性

2.6.3信號的大小、能量和功率

2.7信號的正交和相關函數

2.7.1信號的相關係數和正交

2.7.2信號的相關函數和相關序列

2.8系統的相互連接與系統的等價和等效

2.8.1系統的基本連接方式

2.8.2系統的等價和等效

2.9系統的性質

2.9.1無記憶性和記憶性

2.9.2因果性、非因果和反因果

2.9.3穩定性

2.9.4可逆性和逆系統

2.9.5時不變性

2.9.6線性性質和增量線性系統

2.10線性時不變系統、用微分方程和差分方程描述的系統

習題


第3章LTI系統的時域分析和信號卷積

3.1引言

3.2用時移單位衝激的線性組合表示信號的方法

3.3連續時間和離散時間LTI系統的卷積關係

3.3.1卷積和與卷積積分

3.3.2卷積的計算方法

3.4卷積的性質及其在LTI系統分析中的作用

3.4.1卷積的代數運算規則

3.4.2涉及單位衝激的卷積和卷積的時移性質

3.4.3卷積積分的微分和積分性質、卷積和的差分和疊加性質

3.4.4卷積與相關函數的關係

3.5卷積的收斂和週期卷積

3.5.1卷積積分與卷積和的收斂問題

3.5.2週期卷積

3.6LTI系統的特性和單位衝激回應之間的關係

3.6.1LTI系統的單位衝激回應

3.6.2單位衝激回應表徵的LTI系統性質

3.6.3LTI系統互聯的單位衝激回應

3.7LTI系統的單位階躍回應

3.7.1用單位階躍信號分析LTI系統

3.7.2LTI系統的單位階躍回應

3.8奇異函數及其在信號與系統理論和方法中的作用

3.8.1奇異函數

3.8.2奇異函數的離散時間對偶和LTI系統磁碟區積關係的一般化

習題


第4章用微分方程和差分方程描述的系統

4.1引言

4.2系統看作遞迴系統和非遞迴系統的級聯

4.3經典的時域分析方法： 微分方程和差分方程的解法

4.3.1線性常係數微分方程所描述系統的方程解法

4.3.2線性常係數差分方程所描述系統的方程解法

4.3.3線性常係數差分方程的遞推算法

4.4用微分方程和差分方程描述的因果系統： 零狀態回應和零輸入回應

4.4.1實際因果系統的增量LTI系統結構

4.4.2起始條件轉換到初始條件

4.4.3零輸入回應和零狀態回應

4.5用微分方程和差分方程表徵的因果LTI系統的單位衝激回應

4.5.1單位衝激回應的求法

4.5.2離散時間FIR系統和IIR系統

4.5.3微分方程和差分方程表徵的因果LTI系統的穩定性和可逆性

4.6用微分方程和差分方程表徵的因果LTI系統的直接實現結構

4.6.1系統的類比和模擬

4.6.2差分方程表徵的因果LTI系統的直接實現結構

4.6.3微分方程表徵的因果LTI系統的直接實現結構

4.7實際動態系統的狀態變數描述

4.7.1連續時間和離散時間因果動態線性系統的狀態變數描述

4.7.2因果動態線性系統狀態變數描述的直接編寫法

習題


第5章信號和系統的頻域標記法

5.1引言

5.2LTI系統對複正弦信號的回應

5.3週期信號的頻域標記法： 連續和離散傅裡葉級數

5.3.1連續和離散傅裡葉級數

5.3.2連續和離散傅裡葉級數的收斂

5.3.3週期信號和序列的頻譜

5.3.4LTI系統對週期輸入的回應

5.4非週期函數和序列的頻域標記法： 連續和離散時間傅裡葉變換

5.4.1連續和離散時間傅裡葉變換

5.4.2傅裡葉變換的收斂

5.4.3連續時間和離散時間傅裡葉變換的典型例子

5.4.4非週期信號的頻譜和LTI系統的頻率回應

5.4.5傅裡葉變換的極座標表示與波特圖

5.5週期信號和奇異函數及其離散時間對偶的傅裡葉變換

5.5.1週期信號和序列的傅裡葉變換表示

5.5.2奇異函數及其離散時間對偶的傅裡葉變換

5.6有限長序列的離散傅裡葉變換（DFT）標記法

5.7快速傅裡葉變換（FFT）

5.7.1快速傅裡葉變換（FFT）演算法

5.7.2FFT演算法的矩陣表示

習題


第6章傅裡葉變換和傅裡葉級數的性質及其揭示的時域和頻域間的關係

6.1引言

6.2線性性質

6.3卷積性質

6.3.1時域卷積性質

6.3.2頻域卷積性質

6.4時移和頻移性質

6.4.1時移性質

6.4.2頻移性質

6.5時域的微分和差分與積分和累加性質、頻域的微分和積分性質

6.5.1連續時域的微分和積分、離散時域的差分和累加性質

6.5.2頻域的微分和差分與積分和累加性質

6.6抽樣和抽樣定理

6.6.1連續時間的時域和頻域抽樣定理

6.6.2離散時間的時域和頻域抽樣定理

6.7對稱性質

6.7.1傅裡葉變換和級數的對稱性質

6.7.2時域和頻域上的對稱分佈特性之間的關係

6.8尺度比例變換性質

6.8.1連續時間尺度比例變換性質、時寬頻寬乘積

6.8.2離散時間的尺度變換特性： 抽取和內插的頻域特性

6.9相關定理和帕什瓦爾定理、能量譜與功率譜

6.10希爾伯特變換

6.10.1因果時間函數和序列傅裡葉變換的實部或虛部自滿性

6.10.2複解析信號——實信號的希爾伯特變換表示

6.11傅裡葉變換和傅裡葉級數的對偶性

6.11.1連續傅裡葉變換的對偶性

6.11.2離散傅裡葉級數（DFS）的對偶性

6.11.3離散傅裡葉變換（DFT）的對偶性

6.11.4離散時間傅裡葉變換和連續傅裡葉級數之間的對偶性

習題


第7章信號與系統在通信系統和技術中的應用

7.1引言

7.2信號的無失真傳輸和處理

7.3調製和解調

7.4正弦幅度調製和相干解調

7.5調幅和檢波

7.6單邊帶調製

7.7正弦幅度調製的其他應用

7.7.1混頻、交調和互調

7.7.2可變中心頻率的帶通濾波器

7.7.3實現低通和帶通濾波器之間的轉換

7.8脈衝載波調製和脈衝碼調制

7.8.1脈衝幅度調製

7.8.2脈衝碼調制

7.9多工

7.9.1頻分複用和時分複用

7.9.2正交複用和碼分複用

7.10信號設計

7.10.1頻帶限制條件下的信號波形設計

7.10.2匹配濾波器——相關接收條件下的信號設計

7.11均衡

7.11.1線性失真、符號間干擾和信號均衡

7.11.2頻域均衡

7.11.3時域均衡和橫向濾波器

習題


第8章信號和系統的複頻域標記法： 拉普拉斯變換和Z變換

8.1引言

8.2LTI系統對複指數信號的回應、頻域和複頻域

8.2.1複指數輸入和LTI系統的系統函數

8.2.2連續時間和離散時間頻域和複頻域

8.3雙邊拉普拉斯變換和雙邊Z變換

8.3.1雙邊拉普拉斯變換和Z變換及其與傅裡葉變換的關係

8.3.2拉普拉斯變換和Z變換的零、極點分佈

8.3.3雙邊拉普拉斯變換和Z變換收斂域的性質

8.3.4反拉普拉斯變換和反Z變換

8.4雙邊拉普拉斯變換和雙邊Z變換的性質

8.4.1線性性質

8.4.2卷積性質

8.4.3時移和複頻移性質

8.4.4時域微分和差分及積分和累加性質、複頻域微分性質

8.4.5對稱性質

8.4.6尺度變換性質

8.4.7因果函數和序列的拉普拉斯變換和Z變換之初值和終值定理

8.5拉普拉斯變換和Z變換之間的類比關係

8.6單邊拉普拉斯變換和單邊Z變換

8.6.1單邊拉普拉斯變換和單邊Z變換的定義

8.6.2單邊拉普拉斯變換和單邊Z變換的性質

習題


第9章系統的變換域分析和綜合

9.1引言

9.2LTI系統的變換域分析方法

9.2.1LTI系統的變換域分析

9.2.2LTI系統的變換域表示比其時域表示更容易得到

9.2.3用微分方程或差分方程描述的LTI系統的變換域分析

9.2.4變換域解卷積

9.2.5求反變換的部分分式展開法

9.3用微分方程或差分方程描述的因果系統的複頻域分析

9.4系統函數和頻率回應表徵的LTI系統特性

9.4.1LTI系統的性質

9.4.2LTI系統互聯的系統函數和頻率回應

9.5系統函數與LTI系統時域和頻域特性的關係

9.5.1系統函數的零、極點分佈和收斂域反映的時域特性

9.5.2系統函數的極點決定單位衝激回應組成分量的函數形式

9.5.3自由回應和強迫回應、暫態回應和穩態回應

9.5.4LTI系統的零、極點分佈確定頻域特性、頻率回應的幾何求值

9.6一階系統和二階系統

9.6.1一階系統

9.6.2二階系統

9.7全通系統和最小相移系統

9.7.1全通函數和全通系統

9.7.2最小相移系統

9.8系統的信號流圖標記法

9.9LTI系統的級聯和並聯實現結構

9.9.1級聯實現結構

9.9.2並聯實現結構

9.10狀態變數描述的級聯和並聯編寫方法

9.10.1級聯規劃法

9.10.2並聯規劃法

9.11狀態變數描述的因果系統的複頻域分析

9.11.1用狀態變數描述的因果LTI系統的系統函數

9.11.2向量微分方程和差分方程的變換域解法

9.12狀態向量的線性變換

習題


第10章信號與系統在信號分析和處理中的應用

10.1引言

10.2連續時間和離散時間信號的分析和處理

10.3連續時間信號的離散時間（數位）分析和處理

10.3.1連續時間信號和離散時間信號的相互轉換

10.3.2連續時間信號的離散時間（數位）處理

10.4離散傅裡葉變換（DFT）的應用

10.4.1信號加窗和窗函數

10.4.2利用FFT進行信號頻譜分析

10.4.3快速卷積演算法及其應用

10.5濾波和濾波器

10.5.1濾波

10.5.2理想選擇性濾波器

10.5.3用微分方程和差分方程表示的頻率選擇性濾波器

10.6濾波器的設計和實現

10.6.1模擬濾波器

10.6.2無限衝激回應（IIR）數字濾波器

10.6.3有限衝激回應（FIR）數字濾波器

10.7不同類型濾波器之間的頻率變換

10.7.1連續時間（類比）濾波器的頻率變換

10.7.2離散時間（數位）濾波器的頻率變換

10.8抽樣率的轉換和多抽樣率處理

10.8.1抽樣率轉換

10.8.2整數倍增抽樣和減抽樣

10.8.3有理比L/M的抽樣率轉換

10.8.4多抽樣率數位信號處理和多抽樣率系統

習題


第11章信號與系統在回饋和控制中的應用

11.1引言

11.2線性回饋系統的基本特性及其應用

11.2.1線性回饋系統的基本特性及有關應用

11.2.2回饋對系統穩定性的影響

11.2.3控制或跟蹤系統

11.2.4抽樣資料回饋系統

11.3線性回饋系統的根軌跡分析法

11.3.1線性回饋系統的閉環極點方程和根軌跡

11.3.2根軌跡的模準則和輻角準則

11.3.3根軌跡的性質和作圖規則

11.4奈奎斯特穩定性判據

11.4.1圍線映射及其性質

11.4.2奈奎斯特圍線和奈奎斯特圖

11.4.3連續時間和離散時間線性回饋系統的奈奎斯特判據

11.5線性回饋系統的增益裕度和相位裕度

習題


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習題答案


參考文獻