本書討論了信號與系統(tǒng)分析的基本理論、基本分析方法及其應(yīng)用。本書共分11章,主要講述了線性系統(tǒng)的基本理論、信號與系統(tǒng)的基本概念、線性時不變系統(tǒng)、連續(xù)與離散信號的傅里葉表示、傅里葉變換以及時域和頻域系統(tǒng)的分析方法等內(nèi)容。
適讀人群 :本書可作為通信與電子系統(tǒng)類、自動化類以及全部電類專業(yè)的信號與系統(tǒng)課程的教材,也可供從事信息獲取、轉(zhuǎn)換、傳輸及處理工作的其他專業(yè)研究生、教師和廣大科技工作者參考。
美國麻省理工學(xué)院(MIT)的經(jīng)典教材之一,討論了信號與系統(tǒng)分析的基本理論、基本分析方法及其應(yīng)用。
譯者序
Signals and Systems(A. V. Oppenheim, A. S.
Willsky)一書1983年在美國公開出版發(fā)行,當(dāng)年8月即由筆者從美國帶回中國。1984年2月筆者采用該書的中譯本(油印講義)在西安交通大學(xué)1982級“無線電技術(shù)”專業(yè)的“信號與系統(tǒng)”課中作為基本教材使用。1985年由西安交通大學(xué)出版社正式出版該書中譯本(老式鉛字排版,排版師傅非常辛苦)。1997年原著第二版在美國問世,1998年該書第二版中譯本與讀者見面,這就是業(yè)界熟知的十幾年來各高等院校所采用的由西安交通大學(xué)出版社出版的第二版中譯本。該書第一版中譯本累計發(fā)行近6萬冊;
第二版中譯本累計印刷15次,發(fā)行近13萬冊。這樣的銷量是在當(dāng)時國內(nèi)“信號與系統(tǒng)”課程方面已有多本主流教材存在,并在隨后幾年多達(dá)十幾本甚或幾十本自編教材的情況下取得的,實屬不易。其中西安交通大學(xué)出版社為此付出過諸多努力,應(yīng)該謝謝他們。這些數(shù)字表明該書已經(jīng)在中國讀者心中占有的份量和地位,并已使廣大讀者受益。
現(xiàn)在,本書原著出版商Pearson教育出版集團(tuán)將該書的簡體中文翻譯出版權(quán)授予電子工業(yè)出版社,至此這本書的簡體中文版和英文影印版歸于同一出版社出版。電子工業(yè)出版社的“國外電子與通信教材系列”,經(jīng)過出版社編輯和許多譯者的共同努力,20年來已逐漸成為引進(jìn)頗具規(guī)模、精品相對集中的系列。Oppenheim的這本巨著歸入這個系列,將使該系列在結(jié)構(gòu)上更加完整。電子工業(yè)出版社的編輯根據(jù)筆者的譯文對全書重新進(jìn)行了排版和編輯加工,并配合筆者根據(jù)網(wǎng)上查詢到的多個勘誤表,對內(nèi)容細(xì)節(jié)進(jìn)行了改進(jìn)。本書的英文影印版也做了相應(yīng)調(diào)整,相信兩本書的配合勘誤會使讀者收獲更多。筆者多年來翻譯出版了十多本國外優(yōu)秀教材,確實是出自對這些教材的喜歡和偏愛,將它們及時奉獻(xiàn)給廣大讀者,讓大家受益、欣賞,并從中悟出什么才稱得上一本好教材。好教材是精心寫出來的,而不是“編”出來的。所譯教材中絕大多數(shù)為國內(nèi)教師教學(xué)采用
Alan V.
Oppenheim,美國麻省理工學(xué)院(MIT)電氣與計算機(jī)科學(xué)系Ford教授,MIT電子學(xué)研究實驗室(RLE)首席研究員,美國國家工程院院士,IEEE會士,研究興趣為通用領(lǐng)域的信號處理及應(yīng)用,曾因出色的科研和教學(xué)工作多次獲獎。另著有Discrete-Time
Signal
Processing。<BR>美國麻省理工學(xué)院(MIT)電氣與計算機(jī)科學(xué)系Ford教授,MIT電子學(xué)研究實驗室(RLE)首席研究員,美國國家工程院院士,IEEE會士,研究興趣為通用領(lǐng)域的信號處理及應(yīng)用,曾因出色的科研和教學(xué)工作多次獲獎。另著有Discrete-Time
Signal Processing。
第1章 信號與系統(tǒng)
1.0 引言
1.1 連續(xù)時間信號和離散時間信號
1. 1. 1 舉例與數(shù)學(xué)表示
1. 1. 2 信號能量與功率
1.2 自變量的變換
1. 2. 1 自變量變換舉例
1. 2. 2 周期信號
1. 2. 3 偶信號與奇信號
1.3 指數(shù)信號與正弦信號
1. 3. 1 連續(xù)時間復(fù)指數(shù)信號與正弦信號
1. 3. 2 離散時間復(fù)指數(shù)信號與正弦信號
1. 3. 3 離散時間復(fù)指數(shù)序列的周期性質(zhì)
1.4 單位沖激函數(shù)與單位階躍函數(shù)
1. 4. 1 離散時間單位脈沖序列和單位階躍序列
1. 4. 2 連續(xù)時間單位階躍函數(shù)和單位沖激函數(shù)
1.5 連續(xù)時間系統(tǒng)和離散時間系統(tǒng)
1. 5. 1 簡單系統(tǒng)舉例
1. 5. 2 系統(tǒng)的互聯(lián)
1.6 基本系統(tǒng)性質(zhì)
1. 6. 1 有記憶系統(tǒng)與無記憶系統(tǒng)
1. 6. 2 可逆性與可逆系統(tǒng)
1. 6. 3 因果性
1. 6. 4 穩(wěn)定性
1. 6. 5 時不變性
1. 6. 6 線性
1.7 小結(jié)
習(xí)題
第2章 線性時不變系統(tǒng)
2.0 引言
2.1 離散時間線性時不變系統(tǒng): 卷積和
2. 1. 1 用脈沖表示離散時間信號
2. 1. 2 離散時間線性時不變系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)及卷積和表示
2.2 連續(xù)時間線性時不變系統(tǒng): 卷積積分
2. 2. 1 用沖激表示連續(xù)時間信號
2. 2. 2 連續(xù)時間線性時不變系統(tǒng)的單位沖激響應(yīng)及卷積積分表示
2.3 線性時不變系統(tǒng)的性質(zhì)
2. 3. 1 交換律性質(zhì)
2. 3. 2 分配律性質(zhì)
2. 3. 3 結(jié)合律性質(zhì)
2. 3. 4 有記憶和無記憶線性時不變系統(tǒng)
2. 3. 5 線性時不變系統(tǒng)的可逆性
2. 3. 6 線性時不變系統(tǒng)的因果性
2. 3. 7 線性時不變系統(tǒng)的穩(wěn)定性
2. 3. 8 線性時不變系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)
2.4 用微分方程和差分方程描述的因果線性時不變系統(tǒng)
2. 4. 1 線性常系數(shù)微分方程
2. 4. 2 線性常系數(shù)差分方程
2. 4. 3 用微分方程和差分方程描述的一階系統(tǒng)的方框圖表示
2.5 奇異函數(shù)
2. 5. 1 作為理想化短脈沖的單位沖激
2. 5. 2 通過卷積定義單位沖激
2. 5. 3 單位沖激偶和其他奇異函數(shù)
2.6 小結(jié)
習(xí)題
第3章 周期信號的傅里葉級數(shù)表示
3.0 引言
3.1 歷史回顧
3.2 線性時不變系統(tǒng)對復(fù)指數(shù)信號的響應(yīng)
3.3 連續(xù)時間周期信號的傅里葉級數(shù)表示
3. 3. 1 成諧波關(guān)系的復(fù)指數(shù)信號的線性組合
3. 3. 2 連續(xù)時間周期信號傅里葉級數(shù)表示的確定
3.4 傅里葉級數(shù)的收斂
3.5 連續(xù)時間傅里葉級數(shù)性質(zhì)
3. 5. 1 線性性質(zhì)
3. 5. 2 時移性質(zhì)
3. 5. 3 時間反轉(zhuǎn)性質(zhì)
3. 5. 4 時域尺度變換性質(zhì)
3. 5. 5 相乘性質(zhì)
3. 5. 6 共軛與共軛對稱性質(zhì)
3. 5. 7 連續(xù)時間周期信號的帕塞瓦爾定理
3. 5. 8 連續(xù)時間傅里葉級數(shù)性質(zhì)列表
3. 5. 9 舉例
3.6 離散時間周期信號的傅里葉級數(shù)表示
3. 6. 1 成諧波關(guān)系的復(fù)指數(shù)信號的線性組合
3. 6. 2 周期信號傅里葉級數(shù)表示的確定
3.7 離散時間傅里葉級數(shù)性質(zhì)
3. 7. 1 相乘性質(zhì)
3. 7. 2 一次差分性質(zhì)
3. 7. 3 離散時間周期信號的帕塞瓦爾定理
3. 7. 4 舉例
3.8 傅里葉級數(shù)與線性時不變系統(tǒng)
3.9 濾波
3. 9. 1 頻率成形濾波器
3. 9. 2 頻率選擇性濾波器
3.10 用微分方程描述的連續(xù)時間濾波器舉例
3. 10. 1 簡單RC 低通濾波器
3. 10. 2 簡單RC 高通濾波器
3.11 用差分方程描述的離散時間濾波器舉例
3. 11. 1 一階遞歸離散時間濾波器
3. 11. 2 非遞歸離散時間濾波器
3.12 小結(jié)
習(xí)題
第4章 連續(xù)時間傅里葉變換
4.0 引言
4.1 非周期信號的表示: 連續(xù)時間傅里葉變換
4. 1. 1 非周期信號傅里葉變換表示的導(dǎo)出
4. 1. 2 傅里葉變換的收斂
4. 1. 3 連續(xù)時間傅里葉變換舉例
4.2 周期信號的傅里葉變換
4.3 連續(xù)時間傅里葉變換性質(zhì)
4. 3. 1 線性性質(zhì)
4. 3. 2 時移性質(zhì)
4. 3. 3 共軛與共軛對稱性質(zhì)
4. 3. 4 微分與積分性質(zhì)
4. 3. 5 時間與頻率的尺度變換性質(zhì)
4. 3. 6 對偶性質(zhì)
4. 3. 7 帕塞瓦爾定理
4.4 卷積性質(zhì)
4. 4. 1 舉例
4.5 相乘性質(zhì)
4. 5. 1 具有可變中心頻率的頻率選擇性濾波
4.6 傅里葉變換性質(zhì)和基本傅里葉變換對列表
4.7 由線性常系數(shù)微分方程表征的系統(tǒng)
4.8 小結(jié)
習(xí)題
第5章 離散時間傅里葉變換
5.0 引言
5.1 非周期信號的表示: 離散時間傅里葉變換
5. 1. 1 離散時間傅里葉變換的導(dǎo)出
5. 1. 2 離散時間傅里葉變換舉例
5. 1. 3 關(guān)于離散時間傅里葉變換的收斂問題
5.2 周期信號的傅里葉變換
5.3 離散時間傅里葉變換性質(zhì)
5. 3. 1 離散時間傅里葉變換的周期性
5. 3. 2 線性性質(zhì)
5. 3. 3 時移與頻移性質(zhì)
5. 3. 4 共軛與共軛對稱性質(zhì)
5. 3. 5 差分與累加性質(zhì)
5. 3. 6 時間反轉(zhuǎn)性質(zhì)
5. 3. 7 時域擴(kuò)展性質(zhì)
5. 3. 8 頻域微分性質(zhì)
5. 3. 9 帕塞瓦爾定理
5.4 卷積性質(zhì)
5. 4. 1 舉例
5.5 相乘性質(zhì)
5.6 傅里葉變換性質(zhì)和基本傅里葉變換對列表
5.7 對偶性質(zhì)
5. 7. 1 離散時間傅里葉級數(shù)的對偶性質(zhì)
5. 7. 2 離散時間傅里葉變換和連續(xù)時間傅里葉級數(shù)之間的對偶性質(zhì)
5.8 由線性常系數(shù)差分方程表征的系統(tǒng)
5.9 小結(jié)
習(xí)題
第6章 信號與系統(tǒng)的時域和頻域特性
6.0 引言
6.1 傅里葉變換的模和相位表示
6.2 線性時不變系統(tǒng)頻率響應(yīng)的模和相位表示
6. 2. 1 線性與非線性相位
6. 2. 2 群延遲
6. 2. 3 對數(shù)模和伯德圖
6.3 理想頻率選擇性濾波器的時域特性
6.4 非理想濾波器的時域和頻域特性討論
6.5 一階與二階連續(xù)時間系統(tǒng)
6. 5. 1 一階連續(xù)時間系統(tǒng)
6. 5. 2 二階連續(xù)時間系統(tǒng)
6. 5. 3 有理型頻率響應(yīng)的伯德圖
6.6 一階與二階離散時間系統(tǒng)
6. 6. 1 一階離散時間系統(tǒng)
6. 6. 2 二階離散時間系統(tǒng)
6.7 系統(tǒng)的時域分析與頻域分析舉例
6. 7. 1 汽車減震系統(tǒng)的分析
6. 7. 2 離散時間非遞歸濾波器舉例
6.8 小結(jié)
習(xí)題
第7章 采樣
7.0 引言
7.1 用信號樣本表示連續(xù)時間信號: 采樣定理
7. 1. 1 沖激串采樣
7. 1. 2 零階保持采樣
7.2 利用內(nèi)插由樣本重建信號
7.3 欠采樣的效果: 混疊現(xiàn)象
7.4 連續(xù)時間信號的離散時間處理
7. 4. 1 數(shù)字微分器
7. 4. 2 半采樣間隔延遲
7.5 離散時間信號采樣
7. 5. 1 脈沖串采樣
7. 5. 2 離散時間抽取與內(nèi)插
7.6 小結(jié)
習(xí)題
第8章 通信系統(tǒng)
8.0 引言
8.1 復(fù)指數(shù)與正弦幅度調(diào)制
8. 1. 1 復(fù)指數(shù)載波的幅度調(diào)制
8. 1. 2 正弦載波的幅度調(diào)制
8.2 正弦幅度調(diào)制的解調(diào)
8. 2. 1 同步解調(diào)
8. 2. 2 非同步解調(diào)
8.3 頻分多路復(fù)用
8.4 單邊帶正弦幅度調(diào)制
8.5 用脈沖串進(jìn)行載波的幅度調(diào)制
8. 5. 1 脈沖串載波調(diào)制
8. 5. 2 時分多路復(fù)用
8.6 脈沖幅度調(diào)制
8. 6. 1 脈沖幅度已調(diào)信號
8. 6. 2 脈沖幅度調(diào)制系統(tǒng)中的碼間干擾
8. 6. 3 數(shù)字脈沖幅度調(diào)制和脈沖編碼調(diào)制
8.7 正弦頻率調(diào)制
8. 7. 1 窄帶頻率調(diào)制
8. 7. 2 寬帶頻率調(diào)制
8. 7. 3 周期方波調(diào)制信號
8.8 離散時間調(diào)制
8. 8. 1 離散時間正弦幅度調(diào)制
8. 8. 2 離散時間調(diào)制轉(zhuǎn)換
8.9 小結(jié)
習(xí)題
第9章 拉普拉斯變換
9.0 引言
9.1 拉普拉斯變換
9.2 拉普拉斯變換收斂域
9.3 拉普拉斯逆變換
9.4 由零極點圖對傅里葉變換進(jìn)行幾何求值
9. 4. 1 一階系統(tǒng)
9. 4. 2 二階系統(tǒng)
9. 4. 3 全通系統(tǒng)
9.5 拉普拉斯變換的性質(zhì)
9. 5. 1 線性性質(zhì)
9. 5. 2 時移性質(zhì)
9. 5. 3 s 域平移性質(zhì)
9. 5. 4 時域尺度變換性質(zhì)
9. 5. 5 共軛性質(zhì)
9. 5. 6 卷積性質(zhì)
9. 5. 7 時域微分性質(zhì)
9. 5. 8 s 域微分性質(zhì)
9. 5. 9 時域積分性質(zhì)
9. 5. 10 初值定理與終值定理
9. 5. 11 性質(zhì)列表
9.6 常用拉普拉斯變換對
9.7 用拉普拉斯變換分析與表征線性時不變系統(tǒng)
9. 7. 1 因果性
9. 7. 2 穩(wěn)定性
9. 7. 3 由線性常系數(shù)微分方程表征的線性時不變系統(tǒng)
9. 7. 4 系統(tǒng)特性與系統(tǒng)函數(shù)的關(guān)系舉例
9. 7. 5 巴特沃思濾波器
9.8 系統(tǒng)函數(shù)的代數(shù)屬性與方框圖表示
9. 8. 1 線性時不變系統(tǒng)互聯(lián)的系統(tǒng)函數(shù)
9. 8. 2 由微分方程和有理系統(tǒng)函數(shù)描述的因果線性時不變系統(tǒng)的方框圖表示
9.9 單邊拉普拉斯變換
9. 9. 1 單邊拉普拉斯變換舉例
9. 9. 2 單邊拉普拉斯變換性質(zhì)
9. 9. 3 利用單邊拉普拉斯變換求解微分方程
9.10 小結(jié)
習(xí)題
第10章 z 變換
10.0 引言
10.1 z 變換
10.2 z 變換的收斂域
10.3 z 逆變換
10.4 利用零極點圖對傅里葉變換進(jìn)行幾何求值
10. 4. 1 一階系統(tǒng)
10. 4. 2 二階系統(tǒng)
10.5 z 變換的性質(zhì)
10. 5. 1 線性性質(zhì)
10. 5. 2 時移性質(zhì)
10. 5. 3 z 域尺度變換性質(zhì)
10. 5. 4 時間反轉(zhuǎn)性質(zhì)
10. 5. 5 時間擴(kuò)展性質(zhì)
10. 5. 6 共軛性質(zhì)
10. 5. 7 卷積性質(zhì)
10. 5. 8 z 域微分性質(zhì)
10. 5. 9 初值定理
10. 5. 10 性質(zhì)小結(jié)
10.6 常用z 變換對
10.7 利用z 變換分析與表征線性時不變系統(tǒng)
10. 7. 1 因果性
10. 7. 2 穩(wěn)定性
10. 7. 3 由線性常系數(shù)差分方程表征的線性時不變系統(tǒng)
10. 7. 4 系統(tǒng)特性與系統(tǒng)函數(shù)的關(guān)系舉例
10.8 系統(tǒng)函數(shù)的代數(shù)屬性與方框圖表示
10. 8. 1 線性時不變系統(tǒng)互聯(lián)的系統(tǒng)函數(shù)
10. 8. 2 由差分方程和有理系統(tǒng)函數(shù)描述的因果線性時不變系統(tǒng)的方框圖表示
10.9 單邊z 變換
10. 9. 1 單邊z 變換和單邊z 逆變換舉例
10. 9. 2 單邊z 變換性質(zhì)
10. 9. 3 利用單邊z 變換求解差分方程
10.10 小結(jié)
習(xí)題
第11章 線性反饋系統(tǒng)
11.0 引言
11.1 線性反饋系統(tǒng)
11.2 反饋的某些應(yīng)用及結(jié)果
11. 2. 1 逆系統(tǒng)設(shè)計
11. 2. 2 非理想元件的補(bǔ)償
11. 2. 3 不穩(wěn)定系統(tǒng)的穩(wěn)定
11. 2. 4 采樣數(shù)據(jù)反饋系統(tǒng)
11. 2. 5 跟蹤系統(tǒng)
11. 2. 6 反饋引起的不穩(wěn)定
11.3 線性反饋系統(tǒng)的根軌跡分析法
11. 3. 1 一個例子
11. 3. 2 閉環(huán)極點方程
11. 3. 3 根軌跡的端點: K =0 和|K| = 肄時的閉環(huán)極點
11. 3. 4 角判據(jù)
11. 3. 5 根軌跡的性質(zhì)
11.4 奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)
11. 4. 1 圍線性質(zhì)
11. 4. 2 連續(xù)時間線性時不變反饋系統(tǒng)的奈奎斯特判據(jù)
11. 4. 3 離散時間線性時不變反饋系統(tǒng)的奈奎斯特判據(jù)
11.5 增益裕度和相位裕度
11.6 小結(jié)
習(xí)題
附錄A 部分分式展開
附錄B 文獻(xiàn)清單
基本題答案