信號與系統(tǒng)實用教程

第1章信號與系統(tǒng)概述
本章學(xué)習(xí)目標
1.1信號與系統(tǒng)
1.1.1廣義信號與系統(tǒng)
1.1.2信號的傳輸與處理
1.1.3信號與系統(tǒng)的分析
1.2信號的概念及分類
1.2.1消息、信息和信號的概念及其相互關(guān)系
1.2.2信號的分類
1.2.3信號的描述及特性
1.3系統(tǒng)的概念及分類
1.3.1系統(tǒng)的定義及表示
1.3.2系統(tǒng)的分類及特性
1.3.3系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型描述
1.4線性時不變系統(tǒng)分析方法概述
1.4.1輸入輸出法(inputoutput method)（外部法）
1.4.2狀態(tài)變量法(state variable method)（內(nèi)部法）
本章學(xué)習(xí)小結(jié)
習(xí)題練習(xí)1
基礎(chǔ)練習(xí)
綜合練習(xí)
自測題
第2章連續(xù)信號與系統(tǒng)的時域分析
本章學(xué)習(xí)目標
2.1引言
2.2典型的基本信號
2.2.1奇異信號
2.2.2指數(shù)信號
2.2.3正弦信號
2.2.4復(fù)指數(shù)信號
2.2.5抽樣信號
2.2.6斜坡信號
2.2.7門信號
2.2.8符號函數(shù)
2.3信號的基本運算
2.3.1信號的代數(shù)運算
2.3.2信號的微分與積分運算
2.3.3信號的反褶或反轉(zhuǎn)
2.3.4信號的平移
2.3.5信號的尺度變換
2.3.6信號的綜合變換
2.3.7周期信號的對稱性
2.3.8信號的分解與合成
2.4線性時不變（LTI）連續(xù)系統(tǒng)的描述
2.4.1LTI連續(xù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
2.4.2LTI連續(xù)系統(tǒng)的時域模型（模擬）圖
2.5LTI連續(xù)系統(tǒng)的響應(yīng)
2.5.1LTI連續(xù)系統(tǒng)響應(yīng)的經(jīng)典法
2.5.2LTI連續(xù)系統(tǒng)響應(yīng)的分類及其意義
2.5.3LTI連續(xù)系統(tǒng)零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)
2.6沖激響應(yīng)和階躍響應(yīng)
2.6.1沖激響應(yīng)
2.6.2階躍響應(yīng)
2.6.3單位沖激響應(yīng)和單位階躍響應(yīng)的關(guān)系
2.7疊加積分法求零狀態(tài)響應(yīng)
2.7.1卷積積分和杜阿美爾積分求零狀態(tài)響應(yīng)
2.7.2卷積、卷積圖解法
2.7.3卷積的性質(zhì)與應(yīng)用
2.8LTI連續(xù)系統(tǒng)時域分析實例
本章學(xué)習(xí)小結(jié)
習(xí)題練習(xí)2
基礎(chǔ)練習(xí)
綜合練習(xí)
自測題
第3章連續(xù)信號與系統(tǒng)的頻域分析
本章學(xué)習(xí)目標
3.1引言
3.2周期信號的分解與合成——傅里葉級數(shù)
3.2.1傅里葉級數(shù)的三角函數(shù)形式
3.2.2傅里葉級數(shù)的指數(shù)形式
3.2.3周期信號的諧波分析及吉伯斯現(xiàn)象
3.2.4周期信號的對稱性與諧波分量的關(guān)系
3.3周期信號的頻譜及特點
3.3.1周期信號頻譜的概念
3.3.2周期信號的頻譜特點
3.3.3周期T、脈寬τ與頻譜的關(guān)系
3.4非周期信號的頻譜——傅里葉變換
3.4.1非周期信號的傅里葉變換
3.4.2單個矩形脈沖信號gτ（t）的頻譜
3.4.3常用信號的傅里葉變換
3.5傅里葉變換的性質(zhì)及應(yīng)用——信號的時域特性與頻域特性的關(guān)系
3.6周期信號的傅里葉變換
3.7信號的功率譜和能量譜
3.7.1周期信號的功率譜
3.7.2非周期信號的能量譜
3.8調(diào)幅波及其頻譜
3.8.1調(diào)制的概念
3.8.2調(diào)制的目的
3.8.3調(diào)制定理
3.8.4解調(diào)原理
3.8.5調(diào)幅波的頻譜
3.8.6調(diào)制與解調(diào)的實際應(yīng)用
3.9LTI連續(xù)系統(tǒng)的頻域分析
3.9.1頻域系統(tǒng)函數(shù)的定義及物理意義
3.9.2系統(tǒng)函數(shù)的求法
3.9.3周期信號通過線性系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)（分析）
3.9.4非周期信號通過線性系統(tǒng)的暫態(tài)響應(yīng)（分析）
3.9.5系統(tǒng)不失真?zhèn)鬏斝盘柕臈l件
3.9.6理想濾波器與實際濾波器及其響應(yīng)
本章學(xué)習(xí)小結(jié)
習(xí)題練習(xí)3
基礎(chǔ)練習(xí)
綜合練習(xí)
自測題
第4章連續(xù)信號與系統(tǒng)的復(fù)頻域分析
本章學(xué)習(xí)目標
4.1引言
4.2拉普拉斯變換
4.2.1由傅里葉變換到拉普拉斯變換及物理意義
4.2.2拉普拉斯變換的收斂域
4.2.3常用信號的拉普拉斯變換
4.3拉普拉斯變換的性質(zhì)及應(yīng)用
4.4拉普拉斯反變換及其應(yīng)用
4.4.1查表法
4.4.2部分分式展開法
4.4.3留數(shù)法
4.5LTI連續(xù)系統(tǒng)的復(fù)頻域分析——復(fù)頻域法求系統(tǒng)響應(yīng)
4.5.1由系統(tǒng)（微積分）方程求系統(tǒng)響應(yīng)
4.5.2系統(tǒng)的s域模型
4.5.3由系統(tǒng)s域模型求系統(tǒng)響應(yīng)
4.5.4LTI連續(xù)系統(tǒng)的復(fù)頻域分析實例
4.6LTI線性系統(tǒng)的各種模擬圖
4.6.1系統(tǒng)微分方程的直接模擬圖
4.6.2系統(tǒng)的并聯(lián)模擬圖
4.6.3系統(tǒng)的級聯(lián)模擬圖
4.7信號流圖
4.7.1信號流圖的基本概念和常用術(shù)語
4.7.2信號流圖的構(gòu)筑
4.7.3信號流圖化簡規(guī)則
4.8系統(tǒng)函數(shù)
4.8.1系統(tǒng)函數(shù)的定義及物理意義
4.8.2系統(tǒng)函數(shù)的零、極點與s平面及零極圖
4.8.3系統(tǒng)函數(shù)的零、極點在s平面的分布決定系統(tǒng)的時域特性
4.8.4系統(tǒng)函數(shù)的零、極點在s平面的分布與系統(tǒng)的頻域響應(yīng)特性
4.8.5兩種典型的系統(tǒng)函數(shù)
4.8.6系統(tǒng)函數(shù)的求取方法
4.9系統(tǒng)穩(wěn)定性
4.9.1系統(tǒng)穩(wěn)定的定義
4.9.2穩(wěn)定系統(tǒng)和不穩(wěn)定系統(tǒng)
4.9.3系統(tǒng)穩(wěn)定性的判定
4.9.4反饋系統(tǒng)的穩(wěn)定性判定
4.10LTI連續(xù)系統(tǒng)復(fù)頻域分析應(yīng)用實例
本章學(xué)習(xí)小結(jié)
習(xí)題練習(xí)4
基礎(chǔ)練習(xí)
綜合練習(xí)
自測題
第5章離散信號與系統(tǒng)的時域分析
本章學(xué)習(xí)目標
5.1引言
5.2采樣信號和采樣定理
5.2.1離散信號的獲取
5.2.2采樣信號與采樣定理
5.2.3從采樣信號恢復(fù)連續(xù)時間信號
5.3離散時間信號的基本概念
5.3.1離散時間信號的定義和描述
5.3.2基本離散信號
5.3.3基本離散信號的特性
5.4離散信號的運算與變換
5.4.1加和減
5.4.2相乘
5.4.3差分
5.4.4求和
5.4.5平移
5.4.6反褶
5.4.7壓縮和擴展
5.5離散系統(tǒng)的基本概念
5.5.1離散系統(tǒng)的分類和特性
5.5.2離散系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
5.5.3離散系統(tǒng)的模擬
5.5.4離散系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型與連續(xù)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的比較
5.6LTI離散系統(tǒng)的響應(yīng)
5.6.1LTI離散系統(tǒng)的響應(yīng)經(jīng)典法求取
5.6.2零輸入響應(yīng)與零狀態(tài)響應(yīng)及全響應(yīng)
5.7離散系統(tǒng)的單位函數(shù)響應(yīng)和單位階躍響應(yīng)
5.7.1單位函數(shù)響應(yīng)
5.7.2單位階躍響應(yīng)
5.8卷積和法求零狀態(tài)響應(yīng)
5.8.1離散卷積和公式法
5.8.2離散卷積和圖解法
5.8.3離散卷積和列表法
5.8.4離散卷積和直乘法
5.8.5離散卷積和性質(zhì)
5.9LTI連續(xù)系統(tǒng)與LTI離散系統(tǒng)的平行相似性
5.10LTI離散系統(tǒng)時域分析實例
本章學(xué)習(xí)小結(jié)
習(xí)題練習(xí)5
基礎(chǔ)練習(xí)
綜合練習(xí)
自測題第6章離散信號與系統(tǒng)的z域分析
本章學(xué)習(xí)目標
6.1引言
6.2離散信號的z變換
6.2.1z變換的定義
6.2.2z變換的收斂域
6.2.3常用序列的z變換
6.3z變換的性質(zhì)與應(yīng)用
6.4反z變換
6.4.1冪級數(shù)展開法（長除法）
6.4.2部分分式展開法
6.4.3留數(shù)法或圍線積分法
6.5z變換與拉普拉斯變換的關(guān)系
6.5.1拉普拉斯變換到z變換
6.5.2z平面與s平面的對應(yīng)關(guān)系
6.6LTI離散系統(tǒng)的z域分析
6.6.1零輸入響應(yīng)的z域求取
6.6.2零狀態(tài)響應(yīng)的z域求取
6.6.3全響應(yīng)的z域求取
6.7系統(tǒng)函數(shù)及其系統(tǒng)特性分析
6.7.1系統(tǒng)函數(shù)的定義及物理意義
6.7.2系統(tǒng)函數(shù)的零、極點與z平面和零極圖
6.7.3系統(tǒng)函數(shù)的零極點在z平面的分布與系統(tǒng)的時域響應(yīng)特性
6.7.4系統(tǒng)函數(shù)的零極點在z平面的分布與系統(tǒng)的頻域響應(yīng)特性
6.7.5離散系統(tǒng)的頻率特性及特殊激勵的零狀態(tài)響應(yīng)求取
6.7.6系統(tǒng)函數(shù)的求解方法
6.7.7離散時間系統(tǒng)的并、級聯(lián)結(jié)構(gòu)
6.8LTI離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性
6.9LTI離散系統(tǒng)與LTI連續(xù)系統(tǒng)的比較
6.10LTI離散系統(tǒng)的z域分析實例
本章學(xué)習(xí)小結(jié)
習(xí)題練習(xí)6
基礎(chǔ)練習(xí)
綜合練習(xí)
自測題
第7章線性系統(tǒng)的狀態(tài)變量分析法
本章學(xué)習(xí)目標
7.1引言
7.2狀態(tài)和狀態(tài)變量的概念及意義
7.2.1狀態(tài)
7.2.2狀態(tài)變量
7.3連續(xù)和離散系統(tǒng)狀態(tài)方程和輸出方程的標準矩陣形式
7.3.1狀態(tài)方程的標準矩陣形式
7.3.2輸出方程的標準矩陣形式
7.4連續(xù)系統(tǒng)的狀態(tài)方程及輸出方程的建立
7.4.1由電系統(tǒng)建立狀態(tài)方程和輸出方程
7.4.2由輸入輸出方程或模擬圖建立狀態(tài)方程和輸出方程
7.5LTI連續(xù)系統(tǒng)的狀態(tài)方程復(fù)頻域求解
7.5.1拉普拉斯變換求解狀態(tài)方程
7.5.2輸出方程形式
7.5.3狀態(tài)過渡矩陣復(fù)頻域形式
7.5.4多輸入多輸出系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù)
7.6LTI連續(xù)系統(tǒng)的狀態(tài)方程時域求解
7.6.1一階標量微分方程到一階矩陣微分方程的時域求解
7.6.2輸出方程形式
7.6.3狀態(tài)過渡矩陣時域形式
7.6.4沖激響應(yīng)矩陣
7.7LTI離散系統(tǒng)的狀態(tài)方程及輸出方程的建立
7.7.1由系統(tǒng)模擬圖建立狀態(tài)方程和輸出方程
7.7.2由輸入輸出方程建立狀態(tài)方程和輸出方程
7.8LTI離散系統(tǒng)的狀態(tài)方程z域求解
7.8.1z變換求解狀態(tài)方程
7.8.2輸出方程形式
7.8.3狀態(tài)過渡矩陣z域形式
7.8.4系統(tǒng)函數(shù)矩陣
7.9LTI離散系統(tǒng)的狀態(tài)方程時域求解
7.9.1一階標量差分方程到一階矩陣差分方程的時域求解
7.9.2輸出方程形式
7.9.3狀態(tài)過渡矩陣時域形式
7.9.4單位函數(shù)響應(yīng)矩陣
7.10LTI連續(xù)和LTI離散系統(tǒng)的狀態(tài)變量分析實例
本章學(xué)習(xí)小結(jié)
習(xí)題練習(xí)7
基礎(chǔ)練習(xí)
綜合練習(xí)
附錄A信號與線性系統(tǒng)分析方法綜述
附錄B中英文關(guān)鍵名詞索引（按中文拼音為序）
附錄C常用數(shù)學(xué)用表
附錄D部分習(xí)題練習(xí)參考答案
參考書目