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信号与系统

中国水利水电出版社
    【作 者】周涛 【I S B N 】978-7-5084-2043-8 【责任编辑】杨元泓 【适用读者群】高职高专 【出版时间】2012-05-25 【开 本】16开 【装帧信息】平装(光膜) 【版 次】第1版第1次印刷 【页 数】284 【千字数】389 【印 张】17.75 【定 价】24 【丛 书】21世纪高职高专新概念教材 【备注信息】
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    本书主要讲述信号、系统的基本特性,介绍信号与系统的基本概念、基本分析方法。全书共分6章:信号与系统的概述、连续时间信号与系统的时域分析、连续时间信号与系统的频域分析、连续时间信号与系统的复频域分析、离散时间信号与系统的时域分析、离散时间信号与系统的z域分析。各章均有小结及习题,并附有习题答案。

    本书可以作为通信、电子信息、电子工程、自动化、计算机等专业高职高专、函授和成人教育的教材,也可供有关专业技术人员参考。

    信号与系统是通信技术、电子信息工程技术、应用电子技术、自动控制、计算机网络技术等专业的主要技术基础课。通过本课程的学习,不仅使学生掌握信号与系统的基本概念、线性时不变系统的基本特性、信号通过线性系统的基本分析方法,还培养学生的抽象思维能力,提高分析问题和解决问题的能力,为后续课程的学习以及从事实际工作打下良好的基础。

    根据教育部对高职高专教育的要求,基础理论教学要以“应用为目的,以必须够用为度,以掌握概念、强化应用为教学重点”为原则,在编写过程中,根据信号与系统课程内容的特点和学生接受知识的规律,在保持教学大纲内容和基本要求的基础上,注重以下几个方面:

    1.在基本理论上重点突出基本概念、基本分析方法的理解和应用,不贪多求深。即通过对基本信号特性的分析以及对简单线性时不变系统的分析,充分地理解信号在产生、传输和加工处理等过程中自身特性的变化以及对系统特性的要求。

    2.在应用上强调对抽象数学理论的物理概念和工程概念的理解,不强调纯数学运算与推导,而是注重结果的分析与应用。掌握信号与系统的基本分析方法,学会运用数学工具对简单线性时不变系统进行分析。

    3.在结构上先信号后系统,先连续后离散,先时域后变换域(频域、复频域和z域)。这样由浅入深,循序渐进,便于知识的接受、理解和掌握。另外,在内容上力求紧凑、合理;在文字上力求通俗易懂,概念叙述清晰、准确。

    4.虽然不强调数学推导,但是,为了保持内容的完整性和连续性,仍然保留了一些推导和证明,这样便于读者自学。同时将一些常用的数学结论绘制成图表,使学生学会直接利用图表完成对信号与系统的基本分析,这样易于培养学生的工程意识。

    本书共分6章。第1章为信号与系统的概述;第2章为连续时间信号与系统的时域分析;第3章为连续时间信号与系统的频域分析;第4章为连续时间信号与系统的复频域分析;第5章为离散时间信号与系统的时域分析;第6章为离散时间信号与系统的z域分析。

    本书第3章和第6章由周涛编写;第1章和第5章由王俊红编写;第4章由周涛和薛瑞共同编写;第2章由王俊红和周涛共同编写。周涛任主编并统稿全书,王俊红任副主编。参加本书编写工作的还有李利、李朝辉、齐建玲、张增良。李国洪、陈刚对本书的编写大纲进行了仔细的审阅,并提出了宝贵的修改意见,在此表示衷心的感谢!

    由于编者水平有限,书中的内容、结构和文字表述等方面难免有错误和不妥之处,恳请批评指正。


    前言
    第1章 信号与系统概述 1
    本章学习目标 1
    1.1 引言 1
    1.2 信号的描述与分类 2
    1.2.1 信号的描述 2
    1.2.2 信号的分类 3
    1.3 系统的描述与分类 8
    1.3.1 系统的描述 8
    1.3.2 系统的分类 9
    本章小结 10
    习题1 11
    第2章 连续时间信号与系统的时域分析 13
    本章学习目标 13
    2.1 基本连续时间信号 13
    2.1.1 正弦信号 13
    2.1.2 指数信号 14
    2.1.3 抽样信号 16
    2.1.4 奇异信号 16
    2.2 信号的运算与变换 21
    2.2.1 信号的代数运算 21
    2.2.2 信号的微分与积分 22
    2.2.3 信号的反褶 23
    2.2.4 信号的时移 24
    2.2.5 信号的尺度变换 24
    2.2.6 信号的分解 25
    2.3 线性时不变连续系统 27
    2.3.1 线性时不变系统的基本性质 27
    2.3.2 线性时不变系统的模拟 31
    2.4 LTI连续系统的模型 33
    2.4.1 LTI连续系统的数学模型 33
    2.4.2 LTI连续系统的框图 34
    2.5 LTI连续系统的响应 34
    2.5.1 系统的初始条件 34
    2.5.2 零输入响应与零状态响应 37
    2.5.3 系统的全响应 42
    2.6 冲激响应与阶跃响应 44
    2.6.1 冲激信号的性质 44
    2.6.2 冲激响应 47
    2.6.3 阶跃响应 51
    2.7 卷积与零状态响应 52
    2.7.1 任意信号的分解 52
    2.7.2 卷积与零状态响应 52
    2.7.3 卷积的图解法 55
    2.7.4 卷积的性质 57
    本章小结 61
    习题2 62
    第3章 连续时间信号与系统的频域分析 69
    本章学习目标 69
    3.1 周期信号的傅里叶级数 69
    3.1.1 三角函数形式的傅里叶级数 69
    3.1.2 指数形式的傅里叶级数 72
    3.2 周期信号的频谱 75
    3.2.1 周期信号的频谱 75
    3.2.2 周期信号频谱的特点及频带宽度 76
    3.3 非周期信号的傅里叶变换 80
    3.3.1 傅里叶变换 80
    3.3.2 非周期信号的频谱 82
    3.3.3 典型信号的傅里叶变换 83
    3.4 傅里叶变换的基本性质 88
    3.4.1 线性 88
    3.4.2 对称性 88
    3.4.3 尺度变换 90
    3.4.4 时移特性 91
    3.4.5 频移特性 92
    3.4.6 卷积定理 93
    3.4.7 时域微分和时域积分 96
    3.4.8 频域微分和频域积分 99
    3.5 周期信号的傅里叶变换 100
    3.6 频域系统函数 102
    3.6.1 系统函数的定义 102
    3.6.2 系统函数 的求解方法 103
    3.7 连续系统的频域分析 105
    3.7.1 复指数信号 的响应 105
    3.7.2 非正弦周期信号的响应 106
    3.7.3 非周期信号的响应 108
    3.7.4 无失真传输及其条件 112
    3.7.5 理想低通滤波器及其响应 114
    3.8 抽样定理 117
    3.8.1 连续信号的时域抽样定理 118
    3.8.2 从抽样信号恢复连续时间信号 120
    本章小结 122
    习题3 123
    第4章 连续时间信号与系统的复频域分析 130
    本章学习目标 130
    4.1 拉普拉斯变换 130
    4.1.1 从傅里叶变换到拉普拉斯变换 130
    4.1.2 拉普拉斯变换的收敛域 132
    4.1.3 常用信号的单边拉氏变换 134
    4.2 单边拉氏变换的性质 136
    4.2.1 线性 136
    4.2.2 时移(延时)特性 137
    4.2.3 尺度变换 138
    4.2.4 频移特性 139
    4.2.5 时域微分定理 139
    4.2.6 时域积分定理 140
    4.2.7 域微分定理 141
    4.2.8 域积分定理 142
    4.2.9 初值定理 142
    4.2.10 终值定理 143
    4.2.11 卷积定理 145
    4.3 单边拉氏反变换 146
    4.3.1 查表法 146
    4.3.2 部分分式展开法 147
    4.4 连续系统的复频域分析 152
    4.4.1 用拉氏变换法分析系统 152
    4.4.2 用拉氏变换法分析电路 154
    4.5 系统函数H(s) 159
    4.5.1 系统函数的定义 159
    4.5.2 系统函数 的求解方法 160
    4.6 系统函数的零、极点分布与时域响应特性的关系 162
    4.6.1 系统函数的零、极点与零、极点图 162
    4.6.2 系统函数的零、极点分布与时域响应特性的关系 163
    4.7 系统的稳定性 164
    4.7.1 稳定系统的定义 164
    4.7.2 系统稳定的条件 164
    4.8 系统函数与系统频率特性 167
    4.8.1 频率特性 167
    4.8.2 频率特性的矢量作图法 168
    本章小结 171
    习题4 171
    第5章 离散时间信号与系统的时域分析 179
    本章学习目标 179
    5.1 离散时间信号的基本概念 179
    5.1.1 离散时间信号的描述 179
    5.1.2 基本离散信号 180
    5.1.3 基本离散信号的特性 184
    5.2 离散信号的运算与变换 185
    5.2.1 相加 185
    5.2.2 相乘 186
    5.2.3 差分 186
    5.2.4 求和 186
    5.2.5 反褶 188
    5.2.6 移位 188
    5.2.7 尺度变换 188
    5.3 离散系统的基本概念 189
    5.3.1 离散系统 189
    5.3.2 线性时不变(LTI)系统 189
    5.3.3 离散系统的数学模型 192
    5.3.4 离散系统的模拟 194
    5.4 线性时不变离散系统的响应 195
    5.4.1 迭代法 195
    5.4.2 经典法 197
    5.4.3 零输入响应与零状态响应 200
    5.5 离散系统的单位样值响应 202
    5.5.1 单位样值响应 202
    5.5.2 单位阶跃响应 207
    5.6 离散卷积与零状态响应 207
    5.6.1 离散卷积和 207
    5.6.2 卷积和的性质 211
    5.6.3 零状态响应 213
    本章小结 216
    习题5 216
    第6章 离散时间信号与系统的z域分析 222
    本章学习目标 222
    6.1 离散信号的z变换 222
    6.1.1 z变换的定义 222
    6.1.2 z变换的收敛域 224
    6.1.3 常用基本离散序列的单边z变换 226
    6.2 单边z变换的性质 227
    6.2.1 线性 227
    6.2.2 移位 227
    6.2.3 z域尺度变换(序列指数加权) 229
    6.2.4 域微分(序列线性加权) 229
    6.2.5 初值定理 230
    6.2.6 终值定理 230
    6.2.7 时域卷积定理 231
    6.3 z反变换 232
    6.3.1 幂级数展开法(长除法) 232
    6.3.2 部分分式展开法 234
    6.4 离散系统的z域分析 238
    6.4.1 零输入响应的 域解 239
    6.4.2 零状态响应的 域解 240
    6.4.3 全响应的 域解 241
    6.5 系统函数H(z) 242
    6.5.1 系统函数的定义 243
    6.5.2 系统函数 的求解方法 243
    6.6 系统函数零、极点分布与时域响应特性的关系 246
    6.6.1 系统函数的零、极点与零、极点图 246
    6.6.2 系统函数的零、极点分布图与时域特性的关系 246
    6.7 域与 域的关系 248
    6.8 离散系统的稳定性 249
    6.9 离散系统的频率特性 251
    6.9.1 频率特性 251
    6.9.2 频率特性的几何确定 252
    本章小结 254
    习题6 255
    部分习题参考答案 260
    习题1 260
    习题2 260
    习题3 261
    习题4 263
    习题5 265
    习题6 267
    参考文献 270





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