目 錄
前言
第1章 信號(hào)與系統(tǒng)概述 1
1.1 信息、信號(hào)和系統(tǒng) 1
1.2 信號(hào)的分類與描述 2
1.2.1 確定性信號(hào)與隨機(jī)信號(hào) 2
1.2.2 連續(xù)時(shí)間信號(hào)與離散時(shí)間信號(hào) 2
1.2.3 實(shí)信號(hào)與復(fù)信號(hào) 3
1.2.4 周期信號(hào)與非周期信號(hào) 4
1.2.5 能量信號(hào)與功率信號(hào) 4
1.2.6 普通信號(hào)與奇異信號(hào) 5
1.2.7 維信號(hào)與多維信號(hào) 5
1.3 常用典型信號(hào)及其基本特性 5
1.3.1 正弦型信號(hào) 5
1.3.2 指數(shù)信號(hào) 6
1.3.3 矩形脈沖與三角脈沖 7
1.3.4 抽樣信號(hào) 8
1.3.5 鐘形脈沖信號(hào)（高斯信號(hào)） 9
1.4 奇異信號(hào)及其基本特性 10
1.4.1 單位斜變信號(hào) 10
1.4.2 單位階躍信號(hào) 11
1.4.3 單位沖激信號(hào) 12
1.4.4 沖激偶函數(shù) 15
1.5 信號(hào)的基本運(yùn)算及波形變換 16
1.5.1 相加和相乘 17
1.5.2 信號(hào)的時(shí)移 17
1.5.3 信號(hào)的反褶 18
1.5.4 信號(hào)的尺度變換 18
1.5.5 信號(hào)的微分 21
1.5.6 信號(hào)的枳分 21
1.5.7 信號(hào)的對(duì)稱 22
1.6 信號(hào)的分解 99
1.6.1 直流分量和交流分量 23
1.6.2 偶分量和奇分量 23
1.6.3 脈沖分量 24
1.6.4 實(shí)部分量和虛部分量 25
1.7 系統(tǒng)模型、特性及分類 26
1.7.1 系統(tǒng)模型 26
1.7.2 系統(tǒng)的分類 29
1.8 線性時(shí)不變系統(tǒng)的性質(zhì) 31
1.8.1 線性性質(zhì) 31
1.8.2 時(shí)不變性質(zhì) 32
1.8.3 因果性 32
1.8.4 穩(wěn)定性 33
1.9 線性時(shí)不變系統(tǒng)的分析方法概述 33
習(xí)題 35
第2章 連續(xù)時(shí)間信號(hào)與系統(tǒng)的時(shí)域分析 38
2.1 經(jīng)典時(shí)域解法 38
2.1.1 微分方程的建立與求解 39
2.1.2 從O到0+狀態(tài)的轉(zhuǎn)換 42
2.1.3 系統(tǒng)響應(yīng)的分解模式 45
2.2 零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng) 46
2.2.1 零輸入響應(yīng) 46
2.2.2 零狀態(tài)響應(yīng) 47
2.2.3 零輸入線性和零狀態(tài)線性 49
2.3 沖激響應(yīng)和階躍響應(yīng) 50
2.3.1 沖激響應(yīng) 50
2.3.2 階躍響應(yīng) 53
2.4 卷積積分 55
2.4.1 卷積積分的概念 55
2.4.2 卷積積分的圖解法 56
2.4.3 卷積運(yùn)算的性質(zhì) 57
2.4.4 用卷積積分法求系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng) 62
2.5 相關(guān) 64
2.5.1 相關(guān)的概念 64
2.5.2 相關(guān)函數(shù)及其性質(zhì) 66
2.5.3 相關(guān)與卷積的關(guān)系 68
習(xí)題 70
第3章 連續(xù)時(shí)間信號(hào)與系統(tǒng)的頻域分析 74
3.1 信號(hào)的正交分解 74
3.1.1 矢量的正交分解 74
3.1.2 信號(hào)的正交分解 76
3.1.3 用正交函數(shù)集表示信號(hào) 77
3.2 周期信號(hào)的傅里葉級(jí)數(shù) 78
3.2.1 周期信號(hào)的傅里葉級(jí)數(shù) 78
3.2.2 周期信號(hào)的功率譜 83
3.2.3 傅里葉級(jí)數(shù)系數(shù)與函數(shù)對(duì)稱性的關(guān)系 84
3.2.4 周期信號(hào)傅里葉級(jí)數(shù)的近似和傅里葉級(jí)數(shù)的收斂性 87
3.2.5 周期矩形脈沖信號(hào)的傅里葉級(jí)數(shù) 90
3.3 非周期信號(hào)的傅里葉變換 94
3.3.1 非周期信號(hào)傅里葉變換表示式的導(dǎo)出 94
3.3.2 典型非周期信號(hào)的傅里葉變換 96
3.4 連續(xù)時(shí)間信號(hào)傅里葉變換的性質(zhì)及其應(yīng)用 103
3.4.1 線性性質(zhì) 103
3.4.2 尺度變換特性 103
3.4.3 奇偶虛實(shí)性 106
3.4.4 時(shí)移特性 108
3.4.5 頻移特性 110
3.4.6 對(duì)偶性 112
3.4.7 時(shí)域微分特性 113
3.4.8 時(shí)域積分特性 115
3.4.9 頻域微分特性 117
3.4.10 頻域積分特性 118
3.4.11 時(shí)域眷積特性 118
3.4.12 頻域卷積特性 119
3.4. 13 帕塞瓦爾定理 121
3.5 周期信號(hào)的傅里葉變換 123
3.5.1 正弦信號(hào)和余弦信號(hào)的傅里葉變換 124
3.5.2 一般周期信號(hào)的傅里葉變換 124
3.6 調(diào)制與解調(diào) 128
3.6.1 調(diào)制的性質(zhì) 128
3.6.2 連續(xù)時(shí)間正弦幅度調(diào)制及其應(yīng)用 128
3.7 線性時(shí)不變系統(tǒng)的頻域分析法 131
3.7.1 系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù) 131
3.7.2 系統(tǒng)的頻域分析 133
3.8 無(wú)失真?zhèn)鬏?135
3.9 理想低通濾波器 139
3.9.1 理想低通濾波器的頻率特性和沖激響應(yīng) 139
3.9.2 理想低通濾波器的階躍響應(yīng) 140
3.9.3 理想低通濾波器對(duì)矩形脈沖的響應(yīng) 143
3. 10 佩利維納準(zhǔn)則和實(shí)際濾波器 144
3. 10.1 系統(tǒng)的物理可實(shí)現(xiàn)性和佩利維納準(zhǔn)則 144
3. 10.2 實(shí)際濾波器 145
習(xí)題 146
第4章 連續(xù)時(shí)間信號(hào)與系統(tǒng)的復(fù)頻域分析 152
4.1 拉普拉斯變換 152
4.1.1 從傅里葉變換到拉普拉斯變換 152
4.1.2 拉普拉斯變換的收斂性 155
4.1.3 常用函數(shù)的拉普拉斯變換 156
4.2 拉普拉斯變換的性質(zhì) 159
4.2.1 線性性質(zhì) 159
4.2.2 時(shí)移特性 160
4.2.3 s域平移特性 163
4.2.4 時(shí)域微分特性 163
4.2.5 時(shí)域積分特性 165
4.2.6 s域微分特性 168
4.2.7 s域積分特性 168
4.2.8 尺度變換特性 169
4.2.9 初值定理 170
4.2. 10 終值定理 171
4.2. 11 卷積定理 172
4.3 控普拉斯逆變換 174
4.3.1 部分分式展開法 174
4.3.2 留數(shù)法 180
4.4 拉普拉斯變換與傅里葉變換的關(guān)系 182
4.5 線性系統(tǒng)的復(fù)頻域分析 185
4.5.1 連續(xù)信號(hào)的復(fù)頻域分解 186
4.5.2 基本信號(hào)e“激勵(lì)下的零狀態(tài)響應(yīng) 186
4.5.3 般信號(hào)z(￡)激勵(lì)下的零狀態(tài)響應(yīng) 1864.5.4 系統(tǒng)常系數(shù)微分方程的拉普拉斯變換解 188
4.6 系統(tǒng)函數(shù)與系統(tǒng)特性 192
4.6.1 系統(tǒng)函數(shù)的定義 192
4.6.2 由系統(tǒng)函數(shù)確定系統(tǒng)的單位沖激響應(yīng) 193
4.6.3 系統(tǒng)的s域框圖表示 193
4.6.4 系統(tǒng)函數(shù)零點(diǎn)、極點(diǎn)分布與系統(tǒng)時(shí)域特性的關(guān)系 196
4.6.5 白由響應(yīng)與強(qiáng)迫響應(yīng)、暫態(tài)響應(yīng)與穩(wěn)態(tài)響應(yīng) 200
4.6.6 系統(tǒng)函數(shù)零點(diǎn)、極點(diǎn)分布與系統(tǒng)頻響特性的關(guān)系 203
4.6.7 正弦穩(wěn)態(tài)響應(yīng) 205
4.7 系統(tǒng)的穩(wěn)定性 207
4.7.1 系統(tǒng)穩(wěn)定性的概念 207
4.7.2 系統(tǒng)穩(wěn)定性的判別準(zhǔn)則 211
習(xí)題 214
第5章 連續(xù)時(shí)間信號(hào)的抽樣與量化 220
5.1 引言 220
5.2 時(shí)域抽樣定理 220
5.2.1 矩形脈沖序列抽樣 221
5.2.2 沖激序列抽樣 222
5.2.3 時(shí)域抽樣定理 993
5.3 頻率混疊效應(yīng)和信號(hào)抽樣頻率的選擇 225
5.4 利用內(nèi)插從樣本值重建信號(hào) 997
5.4.1 理想內(nèi)插 997
5.4.2 零階保持內(nèi)插 228
5.4.3 線性內(nèi)插 230
5.5 頻域抽樣定理 231
5.5.1 頻域抽樣 231
5.5.2 頻域抽樣定理 232
5.6 信號(hào)的截?cái)嗯c時(shí)窗 233
5.7 連續(xù)時(shí)間信號(hào)的量化 236
習(xí)題 239
第6章 離散時(shí)間信號(hào)與系統(tǒng)的時(shí)域分析 240
6.1 離散時(shí)間信號(hào)——序列 240
6.1.1 常用序列 240
6.1.2 序列的基本運(yùn)算 244
6.2 序列的卷積和 249
6.2.1 卷積和的定義及計(jì)算 249
6.2.2 卷積和的性質(zhì) 251
6.3 線性移不變系統(tǒng) 253
6.3.1 線性系統(tǒng) 253
6.3.2 移不變系統(tǒng) 254
6.3.3 單位樣值響應(yīng)與卷積和 254
6.3.4 兇果系統(tǒng) 255
6.3.5 穩(wěn)定系統(tǒng) 256
6.4 離散時(shí)間系統(tǒng)的時(shí)域分析法 257
6.4.1 常系數(shù)線性差分方程的建立 258
6.4.2 離散系統(tǒng)的經(jīng)典解法 259
6.4.3 用迭代法求解差分方程 261
6.4.4 零輸入響應(yīng)與零狀態(tài)響應(yīng)解法 262
6.4.5 離散系統(tǒng)單位樣值響應(yīng)的確定 264
6.4 利用單位樣值響應(yīng)與卷積和求系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng) 266
6.5 離散相關(guān) 267
6.5.1 相關(guān)函數(shù)的定義 267
6.5.2 相關(guān)函數(shù)與線性卷積的關(guān)系 268
6.5.3 相關(guān)函數(shù)的性質(zhì) 269
6.5.4 相關(guān)函數(shù)的應(yīng)用 269
習(xí)題 270
第7章 離散時(shí)間信號(hào)與系統(tǒng)的z域分析 274
7.1 z變換的定義及收斂域 274
7.1.1 z變換的定義 274
7.1.2 z變換的收斂域 275
7.1.3 常用序列的z變換 278
7.2 z反變換 281
7.2.1 部分分式展開法 281
7.2.2 冪級(jí)數(shù)展開法（長(zhǎng)除法） 282
7.2.3 圍線積分法（留數(shù)法） 284
7.3 z交換的基本性質(zhì)和定理 285
7.4 z變換與拉普拉斯變換、傅里葉變換的關(guān)系 293
7.4.1 z變換與拉普拉斯變換的關(guān)系 294
7.4.2 變換與傅里葉變換的關(guān)系 295
7.5 序列的傅里葉變換的定義和性質(zhì) 296
7.5.1 序列的傅里葉變換的定義 296
7.5.2 序列傅里葉變換的性質(zhì) 297
7.5.3 周期序列的離散傅里葉級(jí)數(shù)和傅里葉變換表示式 302
7.6 利用g變換求解差分方程 307
7.7 離散系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù)和頻率響應(yīng) 311
7.7.1 兇果穩(wěn)定系統(tǒng) 311
7.7.2 系統(tǒng)函數(shù)與差分方程的關(guān)系 312
7.7.3 系統(tǒng)的頻率響應(yīng) 313
7.8 離散系統(tǒng)的信號(hào)流圖 314
習(xí)題 317
第8章 線性系統(tǒng)的狀態(tài)變量分析 320
8.1 系統(tǒng)的狀態(tài)變量描述 320
8.2 狀態(tài)方程的建立 321
8.2.1 連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)狀態(tài)方程的建立 322
8.2.2 離散時(shí)間系統(tǒng)狀態(tài)方程的建立 325
8.3 狀態(tài)方程的求解 328
8.3.1 連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)狀態(tài)方程的求解 328
8.3.2 離散時(shí)間系統(tǒng)狀態(tài)方程的求解 333
8.4 系統(tǒng)的可控制性和可觀測(cè)性 337
8.4.1 系統(tǒng)的可控制性 338
8.4.2 系統(tǒng)的可觀測(cè)性 339
習(xí)題 340
參考文獻(xiàn) 344