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編輯推薦

　　《信號與係統》著重“信號與係統”的知識體係和理論框架的搭建。　　每章開篇的“引言”對本章內容進行導引、設問；結尾的“結語”是本章知識內容的核心點睛。　　中間內容穿插“問題思考”“深層分析”“提示”以及“訣竅”等，引導對問題的主動思考，對概念的深入理解，以及對一些難以演算的問題形成“傻瓜解法”。　　本書深入淺齣，盡量從物理概念的角度分析問題，通過精編例題，對“信號與係統”的概念和分析方法進行詳細透徹的解析。　　結閤日常生活中的案例，通過一些生活化的語言，增加本書的可讀性和易於理解性。

內容簡介

　　《信號與係統》深入係統地闡述信號與係統的基本理論和分析方法。全書共10章,內容包括信號與係統的一般概念,連續時間信號與係統的時域分析、頻域分析、復頻域分析,連續時間信號的采樣,離散時間信號與係統的時域分析、z 域分析、頻域分析,以及係統的狀態空間分析。全書突齣信號與係統的基本概念、分析方法以及知識脈絡。大量的例題著重於強化概念、分析思路。每章開篇的引言和結尾的結語形成本課程的整體知識框架,穿插於內容中的問題思考、深入分析、提示、訣竅等能幫助讀者更好地理解並掌握相關知識,增加可讀性。

　　本書可作為電子信息類、自動化類、電氣類以及計算機類等專業“信號與係統”課程的本科生教材，也可作為相關專業“信號與係統”課程的研究生入學考試復習參考書，或從事相關領域工作的科技人員的基礎理論參考書。

　　與本書配套的學習輔導書——《信號與係統學習及解題指導》已由清華大學齣版社齣版，後續即將齣版《信號處理實驗及應用（MATLAB、C/C++版）》。另外，製作瞭多媒體電子教案和“信號與係統電子課堂教學網站”，形成立體化的教材建設。

作者簡介

　　許淑芳，北京信息科技大學信息與通信工程學院教師。長期從事信號與係統的教學研究工作，對信號與係統有著較深的理解。曾獨立開發信號與係統的網絡教學平颱，製作信號與係統的多媒體課件，齣版瞭信號與係統的教材（作者，一種全新的敘述模式），閤作翻譯過網絡安全方麵的書籍。參加過學校首屆教學、實驗基本功比賽，分獲一等奬、二等奬及佳教案奬，發錶過有關信號處理方麵的論文，參加過國傢重大專項和自然基金項目。

內頁插圖

目錄

第1章信號與係統的一般概念

1.1信號的描述及分類

1.1.1信號的描述

1.1.2信號的分類

1.2係統的概念及描述

1.3信號與係統的分析方法

本章結語

習題

第2章連續時間信號與係統的時域分析

2.1典型信號

2.2連續時間信號的運算規則

2.3奇異信號分析

2.3.1單位階躍信號

2.3.2符號函數

2.3.3單位衝激信號

2.3.4衝激偶函數

2.4確定性信號的時域分解

2.4.1直流分量與交流分量

2.4.2奇分量和偶分量

2.4.3按脈衝分量進行分解

2.5係統的一般特性

2.6係統的單位衝激響應

2.6.1係統的狀態——0-到0+

2.6.2係統的單位衝激響應

2.7捲積

2.7.1LTI係統的輸入輸齣關係

2.7.2捲積的性質

2.7.3捲積的求解

2.7.4周期信號的錶示

2.8用h(t)錶徵LTI係統的特性

2.9連續時間係統的數學模型

2.9.1微分方程的時域建立

2.9.2微分方程的時域經典解法

2.10因果LTI係統的零輸入響應和零狀態響應

2.10.1零輸入響應和零狀態響應的概念

2.10.2零輸入響應和零狀態響應的求解

2.10.3係統的綫性

2.10.4各對響應之間的關係

2.10.5h(t)的時域求解

本章結語

習題

第3章連續時間信號的頻域分析

3.0引言

3.1信號的正交分解

3.1.1信號的諧波分量分解

3.1.2Dirichlet條件

3.2周期信號的傅裏葉級數展開

3.2.1三角形式的傅裏葉級數

3.2.2幅度相位形式的傅裏葉級數

3.2.3指數形式的傅裏葉級數

3.2.4傅裏葉級數展開式各係數間的關係

3.3傅裏葉級數的性質

3.3.1綫性

3.3.2位移性質

3.3.3時域微分性質

3.3.4時域奇偶對稱性

3.4信號的頻譜

3.4.1信號的“譜”錶示

3.4.2周期信號的頻譜

3.4.3周期信號頻譜的特點

3.5信號的功率譜

3.6有限項和均方誤差

3.7非周期信號的傅裏葉變換

3.7.1從傅裏葉級數到傅裏葉變換

3.7.2典型信號的傅裏葉變換

3.7.3傅裏葉變換的性質

3.8周期信號的傅裏葉變換

3.8.1典型周期信號的傅裏葉變換

3.8.2一般周期信號的傅裏葉變換

本章結語

習題

第4章連續時間係統的頻域分析

4.0引言

4.1係統的頻率響應

4.2電路元器件的頻域特性

4.3係統的級聯、並聯

4.4用傅裏葉變換分析係統

4.5信號通過綫性係統不失真的條件

4.5.1無失真傳輸係統的定義

4.5.2失真分類

4.6理想濾波器

4.6.1理想低通濾波器

4.6.2理想帶通濾波器

4.6.3全通係統的頻率響應

4.7物理可實現係統頻率響應的約束條件

4.7.1物理可實現係統的頻域準則

4.7.2因果係統的頻率響應

4.8希爾伯特濾波器

本章結語

習題

第5章連續時間信號與係統的復頻域分析

5.0引言

5.1拉普拉斯變換公式推導

5.1.1從傅裏葉變換到拉普拉斯變換

5.1.2拉普拉斯變換與傅裏葉變換的比較

5.2單邊拉普拉斯變換及其性質

5.2.1單邊拉普拉斯變換

5.2.2典型信號的拉普拉斯變換

5.2.3拉普拉斯變換的性質

5.3拉普拉斯反變換

5.3.1觀察法

5.3.2部分分式展開法

5.4用拉普拉斯變換求解微分方程和分析電路

5.4.1用拉普拉斯變換求解微分方程

5.4.2用拉普拉斯變換分析電路

5.5係統函數及零極點

5.5.1係統函數

5.5.2係統的零極點分布圖

5.6係統的零極點分布與時間特性

5.6.1極點分布與時域波形

5.6.2零點影響波形的幅度和相位

5.7因果係統的穩定性

5.7.1因果穩定係統的s域特徵

5.7.2穩定性的分類

5.8由零極點分析係統的響應

5.8.1自由響應與強迫響應

5.8.2暫態響應和穩態響應

5.8.3正弦信號和單邊正弦信號通過穩定係統的響應

5.9係統的零極點分布與頻率特性

5.9.1穩定係統頻率響應的幾何確定法

5.9.2係統的頻率響應分析舉例

5.10全通係統和最小相位係統

5.10.1全通係統

5.10.2最小相位係統

5.11連續時間係統的物理模型

5.11.1係統的基本結構

5.11.2連續時間係統的模擬

5.12雙邊拉普拉斯變換

5.12.1拉普拉斯變換的收斂域

5.12.2因果係統、穩定係統的s域特徵

5.12.3雙邊拉普拉斯變換與傅裏葉變換的關係

本章結語

習題

第6章連續時間信號的抽樣

6.0引言

6.1時域均勻抽樣

6.2理想抽樣

6.3正弦信號的抽樣

6.4矩形脈衝抽樣

6.5抽樣信號的理想內插

6.6頻域抽樣

6.7連續時間信號到離散時間信號

本章結語

習題

第7章離散時間信號與係統的時域分析

7.0引言

7.1離散時間信號

7.1.1典型序列

7.1.2正弦序列的周期性

7.1.3序列的運算規則

7.2離散時間係統

7.2.1離散時間係統的特性

7.2.2離散時間係統的數學模型

7.2.3差分方程的邊界條件和離散係統的初始狀態

7.2.4綫性常係數差分方程與係統的特性

7.2.5離散時間係統的物理模型

7.3綫性常係數差分方程的時域求解

7.3.1迭代法

7.3.2時域經典解法

7.3.3因果LTI係統的零輸入響應和零狀態響應

7.4離散係統的單位抽樣響應

7.4.1典型LTI係統的單位抽樣響應

7.4.2離散LTI係統的輸入輸齣關係

7.4.3用h(n)錶徵離散LTI係統的特性

7.5離散信號的捲積

7.5.1捲積性質

7.5.2捲積求解

7.5.3任意信號與δ(n)、u(n)的捲積

本章結語

習題

第8章離散時間信號與係統的z域分析

8.0引言

8.1z變換定義及其收斂域

8.1.1序列的z變換定義

8.1.2z變換的收斂域

8.1.3z變換的零極點

8.1.4典型序列的z變換

8.2z變換的性質

8.3z反變換

8.3.1觀察法

8.3.2部分分式展開法

8.3.3留數法

8.3.4冪級數展開法

8.4用z變換求解差分方程

8.4.1差分方程的z域求解

8.4.2用z變換求因果係統的零輸入響應和零狀態響應

8.5離散係統的係統函數

8.5.1係統函數的概念

8.5.2離散係統的零極點

8.5.3離散LTI係統的因果性和穩定性判據

8.6零極點分布與時間特性的關係

8.7由零極點分析離散係統的響應

8.7.1自由響應與強迫響應

8.7.2暫態響應和穩態響應

8.8離散係統對正弦序列的響應

8.8.1單邊正弦序列通過因果穩定係統

8.8.2正弦序列通過穩定係統

本章結語

習題

第9章離散時間信號與係統的頻域分析

9.1離散時間信號的傅裏葉變換

9.2離散時間傅裏葉反變換

9.3離散時間係統的頻域分析

9.3.1離散時間係統的頻率響應

9.3.2離散時間穩定係統頻率響應的幾何確定法

9.4離散全通係統

本章結語

習題

第10章係統的狀態空間分析

10.0引言

10.1狀態空間分析的基本概念

10.2係統的信號流圖

10.2.1由框圖到流圖

10.2.2信號流圖的組成

10.2.3係統結構的流圖錶示

10.3連續時間係統狀態方程的建立

10.3.1根據流圖建立狀態方程

10.3.2由電路圖建立狀態方程

10.4連續時間係統狀態方程的求解

10.4.1狀態變量分析法的時域求解

10.4.2狀態變量分析法的s域求解

10.4.3狀態轉移矩陣e［A］t的求解

10.5離散時間係統狀態方程的建立

10.5.1由差分方程建立狀態方程

10.5.2由方框圖或流圖建立狀態方程

10.6離散時間係統狀態方程的求解

10.6.1時域求解

10.6.2z域分析

10.6.3狀態轉移矩陣［A］n的求解

10.7狀態空間分析中的係統函數

10.7.1連續時間係統的係統函數

10.7.2離散時間係統的係統函數

10.7.3信號流圖的梅森公式

10.7.4狀態空間分析中係統的穩定性

10.8係統的可控性和可觀測性

本章結語

習題

附錄

參考文獻

精彩書摘

　　第3章連續時間信號的頻域分析

　　3．0引言

　　前兩章的內容是信號與係統的時域分析，時域分析的核心是LTI係統通過“捲積”運算求得任意輸入引起的輸齣。捲積的原理是將信號分解成基本信號的疊加，每個基本分量都對係統産生響應，而總的響應就是各分量激勵引起的響應的疊加。“捲積”中應用的基本信號是衝激信號，捲積的過程就是一個將移位和加權後的衝激響應組閤起來從而得到總響應的過程。這種方法之所以有效是因為LTI係統具有綫性和時不變性。

　　下麵思考這樣一個問題，當輸入信號為復指數信號e(t)=ejω1t時，通過單位衝激響應為h(t)的LTI係統，響應是多少？

　　我們知道，對於LTI係統，輸齣等於輸入和單位衝激響應的捲積，即

　　r(t)=e(t)�砲(t)=∫+∞－∞h(τ)ejω1(t－τ)dτ=ejω1t∫+∞－∞h(τ)e－jω1τdτ(3��1)

　　如果將∫+∞－∞h(τ)e－jω1τdτ錶示成函數H(jω1)，那麼一個有趣的現象就齣現瞭，式(3��1)將變成

　　r(t)=ejω1tH(jω1)(3��2)

　　ejω1t雖然是時間的函數，但它卻含有頻率的意義，ejω1t的角頻率為ω1。

　　因此，當以ejω1t作為輸入信號時，得到的輸齣信號與輸入信號同頻率，而且也是ejω1t的形式，隻是幅度和相位不同。

　　由此産生瞭一種新的思路： 能不能將信號進行另一種分解，分解成ejωt這種基本分量的形式，由此得到的輸齣是各復指數函數對應的輸齣之疊加？答案當然是肯定的，因為對於LTI係統，當e(t)=K1ejω1t+K2ejω2t時，

　　r(t)=K1ejω1tH(jω1)+K2ejω2tH(jω2)

　　對信號進行復指數函數的分解，這就是著名的傅裏葉分析。由於復指數函數含有頻率的概念，因此這種分析方法相當於是在頻域進行，這就是信號的頻域分析，也稱為信號的傅裏葉分析。

　　根據歐拉公式

　　ejωt=cos(ωt)+jsin(ωt)

　　因此上述分解方法也相當於將信號分解成正弦函數或餘弦函數，即三角級數。

　　其實，三角級數的概念最早見於古巴比倫時代的預測天體運動中。18世紀中葉，歐拉(Leonhard Euler，1707—1783)和伯努利(D． Bernoulli)等人在振動弦的研究過程中印證瞭三角級數的概念，但他們最終卻拋棄瞭自己最初的想法。同時拉格朗日(J．L． Lagrange，1736—1813)也強烈批評，堅持“一個具有間斷點的函數是不可能用三角級數來錶示的”。1768年生於法國的傅裏葉(J．B．J． Fourier，1768—1830)在研究熱的傳播和擴散理論時，洞察齣三角級數的重大意義。1807年，他嚮法蘭西科學院提交瞭一篇論文，運用正弦麯綫來描述溫度分布。論文裏有一個在當時具有爭議性的論點： 任何周期信號都可以用成諧波關係的正弦函數級數來錶示。當時有4位科學傢評審他的論文，其中拉普拉斯和另兩位科學傢同意傅裏葉的觀點，而拉格朗日堅決反對，在近50年的時間裏，拉格朗日堅持認為三角級數無法錶示有間斷點的函數。幾經周摺直到15年後的1822年，傅裏葉纔在他的Theorie analytique de la chaleur(《熱的分析理論》)一書中以另一種方式展示瞭他的成果。誰是對的呢？拉格朗日是對的： 正弦麯綫確實無法組閤成一個帶有間斷點的信號。但是，我們可以用正弦麯綫來非常逼近地錶示它，逼近到兩種錶示方法不存在能量差彆，二者對任何實際的物理係統的作用是相同的，基於此，傅裏葉是對的。到1829年，德國數學傢狄裏赫利（Dirichlet)第一個給齣瞭三角級數的收斂條件，嚴格解釋瞭什麼函數可以或不可以由傅裏葉級數錶示。至此，傅裏葉的論點有瞭數學基礎。

　　不僅如此，傅裏葉最重要的另一個成果是，他認為非周期信號可以用“不全成諧波關係的正弦信號加權積分”錶示(即後來所謂的傅裏葉變換)。為錶彰傅裏葉的工作，科學界將這種分析方法稱為傅裏葉分析。傅裏葉分析在信號處理、物理學、光學、聲學、機械、數論、組閤數學、概率、統計、密碼學等幾乎所有領域都有著廣泛的應用，這是傅裏葉對人類的最大貢獻。

　　簡言之，傅裏葉的論點主要有兩個，一是周期函數可以錶示為諧波關係的正弦函數的加權和； 二是非周期函數可以用正弦函數的加權積分錶示。由於正弦函數的錶達式中既含有時間也含有頻率，因此，傅裏葉分析實際上揭示瞭信號的時間特性和頻率特性之間的內在聯係，是對信號的頻率特性的分析，這是傅裏葉分析的物理意義。

　　什麼是頻域？顧名思義，頻域就是頻率域，以“頻率”為自變量對信號進行分析，分析信號的頻率結構(由哪些單一頻率的信號閤成)，並在頻率域中對信號進行描述，這就是信號的頻域分析，即傅裏葉分析。

　　3．1信號的正交分解

　　兩個正交函數相乘並在某範圍內積分，所得積分值為零。由於正交函數具有這樣的特性，因此，不同的正交函數分量可以相互分離開，這是將信號分解成正交函數的好處。而且關鍵的是，時域中的任何波形都可以分解成正交函數，或者說，用完備的正交函數集可以錶示任意信號。

　　正交信號很多，埃爾米特多項式(Hermite Polynomials)、勒讓德多項式(Legendre Polynomials)、拉格朗日多項式(Laguerre Polynomials)、貝塞爾函數(Bessel Polynomials)以及正弦函數都是正交函數。尤為值得注意的是，三角函數和復指數函數是正交函數，而且，三角函數集sin(nω1t),cos(nω 信號與係統 下載 mobi epub pdf txt 電子書

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