书名信号与系统

书号978-7-118-09034-5

作者宋家友主编

出版时间2013年10月

译者

版次1版1次

装帧

出版基金

页数300

字数434

中图分类TN911.6

丛书名

定价39.00

本书主要阐述确定性信号的时域分析和变换域分析，线性时不变系统的描述、性质以及信号通过线性时不变系统的时域分析和变换域分析，同时信号与系统的分析中引入了MATLAB仿真工具。

本教材採用连续和离散并行、先时域后变换域的体系结构，全面系统地论述了信号与系统的基本概念、基本理论和基本分析方法，主要内容包括信号与系统概述，连续系统的时域分析，离散时间信号与系统的时域分析，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复频域分析和系统的状态变数分析。

本书可作为高等学校电子信息工程、通信工程、计算机科学与技术、光电信息工程、测控技术与仪器、物联网工程及自动化等专业“信号与系统”课程的教材，也可供相关科技工作者自学参考使用。

第1章信号与系统概述1

1.1信号与系统基本概念1

1.1.1信号基本概念1

1.1.2系统基本概念2

1.2连续时间信号及分类3

1.2.1确定性信号和随机信号3

1.2.2连续和分段连续时间信号4

1.2.3实信号与覆信号5

1.2.4周期信号与非周期信号7

1.2.5能量信号和功率信号8

1.2.6MATLAB实现常见标準信号波形9

1.3连续时间信号的基本运算12

1.3.1信号的加、减、乘运算12

1.3.2信号的时间变换运算12

1.3.3尺度变换（横坐标展缩）14

1.3.4微分与积分运算16

1.3.5MATLAB实现信号的时域运算和变换17

1.4奇异信号20

1.4.1阶跃函式20

1.4.2冲激函式22

1.5连续系统描述方法28

1.5.1系统的解析描述——建立微分方程28

1.5.2系统的框图描述——物理模型30

1.6系统的分类及性质33

1.6.1连续系统与离散系统33

1.6.2动态系统与即时系统33

1.6.3线性系统与非线性系统33

1.6.4时不变系统与时变系统35

1.6.5因果系统与非因果系统36

1.6.6稳定系统与不稳定系统36

1.6.7LTI系统的微分特性和积分特性36

*1.7LTI系统分析概述37

本章小结39

习题一40

第2章连续系统的时域分析44

2.1LTI连续系统的全回响44

2.1.1微分方程的形式与全回响44

2.1.20-和0+初始值47

2.2LTI连续系统的零输入回响和零状态回响48

2.3系统的单位冲激回响和单位阶跃回响及其求解50

2.3.1单位冲激回响50

2.3.2单位阶跃回响52

2.4LTI连续系统时域分析的MATLAB实现53

2.4.1用MATLAB实现LTI连续系统的时域波形仿真53

2.4.2用MATLAB实现LTI连续系统的冲激回响56

2.4.3用MATLAB实现LTI连续系统的单位阶跃回响58

2.5卷积积分59

2.5.1卷积积分的概念59

2.5.2卷积积分的图解法61

2.5.3卷积积分的性质64

2.5.4用MATLAB实现卷积积分69

本章小结71

习题二72

第3章离散时间信号与系统的时域分析76

3.1离散时间信号76

3.1.1离散时间信号76

3.1.2常用离散信号78

3.1.3离散信号的基本运算82

3.1.4基于MATLAB的离散信号分析85

3.2离散时间系统86

3.2.1离散时间系统的描述86

3.2.2差分方程的求解88

3.2.3零输入回响和零状态回响91

3.2.4单位脉冲回响h(n)92

3.2.5基于MATLAB的离散系统分析93

3.3离散系统的零状态回响—卷积和95

3.3.1卷积和的定义95

3.3.2卷积和的解法96

3.3.3卷积和的性质98

3.3.4MATLAB求解卷积和99

3.4离散LTI系统因果性与稳定性的判断100

本章小结101

习题三102

第4章时间信号和系统的频域分析104

4.1连续时间周期信号的频谱分析——傅立叶级数104

4.1.1三角形式的傅立叶级数104

4.1.2指数形式的傅立叶级数105

4.1.3傅立叶级数的MATLAB仿真106

4.1.4傅立叶係数108

4.2周期信号的频谱110

4.2.1典型周期信号的频谱110

4.2.2周期信号频谱的MATLAB实现112

4.3连续时间非周期信号的频谱——傅立叶变换113

4.3.1连续时间信号的傅立叶变换113

4.3.2典型非周期信号的频谱115

4.3.3傅立叶变换的MATLAB实现122

4.4傅立叶变换的性质124

4.5抽样定理133

4.5.1信号的抽样134

4.5.2信号时域抽样的MATLAB实现137

4.5.3时域抽样定理137

4.5.4信号的频域抽样139

4.6LTI系统的频域分析140

4.6.1频率回响140

4.6.2连续周期信号通过系统回响的频域分析142

4.6.3无失真传输143

4.6.4理想低通滤波器144

4.6.5利用MATLAB分析连续时间系统的频域特性146

4.7离散时间信号的频域分析149

4.7.1周期序列的离散时间傅立叶级数(DFS)149

4.7.2非周期序列的离散时间傅立叶变换（DTFT）151

本章小结152

习题四153

第5章连续时间信号与系统的复频域分析159

5.1拉普拉斯变换159

5.1.1从傅立叶变换到拉普拉斯变换159

5.1.2收敛域160

5.1.3单边拉普拉斯变换161

5.1.4常用信号的拉普拉斯变换162

5.1.5拉普拉斯变换的MATLAB实现163

5.2拉普拉斯变换的基本性质163

5.3逆变换170

5.3.1部分分式展开法170

5.3.2结论与性质法174

5.3.3拉普拉斯逆变换的MATLAB实现175

5.4拉普拉斯变换与傅立叶变换的关係176

5.5系统的复频域分析178

5.5.1拉普拉斯变换解微分方程178

5.5.2系统的s域框图180

5.5.3电路的s域模型181

5.6系统函式184

5.6.1系统函式的概念184

5.6.2互联繫统的系统函式187

5.6.3基于MATLAB的系统函式求解188

5.7系统函式的分析189

5.7.1系统函式的零极点189

5.7.2系统函式与单位冲激回响189

5.7.3系统函式与频率回响191

5.7.4因果性192

5.7.5稳定性193

5.7.6基于MATLAB的系统函式分析194

本章小结196

习题五198

第6章离散时间信号与系统的复频域分析202

6.1Z变换的定义与收敛域202

6.1.1Z变换的定义202

6.1.2序列特性对收敛域的影响203

6.2逆Z变换207

6.2.1留数法207

6.2.2部分分式法210

6.2.3MATLAB实现信号的Z变换和逆Z变换212

6.3Z变换的性质215

6.4拉普拉斯变换、傅立叶变换与Z变换的关係220

6.4.1Z变换和拉普拉斯变换的联繫220

6.4.2Z变换与傅立叶变换的联繫222

6.5利用Z变换解差分方程222

6.5.1零输入回响的求解222

6.5.2零状态回响的求解223

6.5.3离散系统的系统函式224

6.6 系统的零、极点分布对系统特性的影响225

6.6.1系统的极点分布对离散系统因果稳定性的影响225

6.6.2系统的极、零点分布对系统频率回响特性的影响227

6.6.3用MATLAB实现求系统的频率回响函式及系统的零极点230

本章小结231

习题六232

第7章系统的状态变数分析236

7.1状态变数和状态方程236

7.1.1系统的状态和状态变数的概念236

7.1.2状态方程和输出方程238

7.2状态方程的建立241

7.2.1连续时间系统状态方程的建立241

7.2.2离散时间系统状态方程的建立249

7.3连续时间系统状态方程的求解253

7.3.1连续时间系统状态方程的时域解法253

7.3.2连续时间系统状态方程的s域解法258

7.4离散时间系统状态方程的求解262

7.4.1时域解法262

7.4.2Z变换解法265

7.5状态矢量的线性变换及系统的稳定性268

7.5.1状态矢量的线性变换268

7.5.2由状态方程判断系统的稳定性270

7.6系统的可控制性和可观测性273

7.6.1系统的可控制性274

7.6.2系统的可观测性277

本章小结279

习题七279

部分习题答案285

参考文献292