本書注重課程內(nèi)容的邏輯性、專業(yè)性和實(shí)用性，重點(diǎn)闡述信號與系統(tǒng)的物理意義，書中舉出大量的應(yīng)用實(shí)例，并給出了MATLAB實(shí)現(xiàn)方法。本書結(jié)合典型的實(shí)際工程問題，給出具體分析、解決問題的方法和步驟，引導(dǎo)學(xué)生建立理論與工程實(shí)際的聯(lián)系，并體會課程的基礎(chǔ)性、實(shí)用性，激發(fā)和提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。全書共7章，包括：緒論、連續(xù)時間信號與系統(tǒng)的時域分析、連續(xù)時間信號與系統(tǒng)的頻域分析、連續(xù)時間信號與系統(tǒng)的復(fù)頻域分析、離散時間信號與系統(tǒng)的時域分析、離散時間信號與系統(tǒng)的頻域分析、離散時間信號與系統(tǒng)的z域分析。本書提供配套的電子課件PPT、習(xí)題參考答案、MATLAB仿真程序代碼、每章精選的難題解答等。本書可作為高等學(xué)校電氣類、自動化類、通信類、機(jī)械類、能源與動力類、電子信息類、計算機(jī)類等工科類專業(yè)“信號與系統(tǒng)”及“信號與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)”課程的教材，也可供相關(guān)科技、工程技術(shù)人員學(xué)習(xí)和參考。
嚴(yán)國志，工學(xué)博士，武漢大學(xué)電氣工程學(xué)院副教授，碩士生導(dǎo)師，發(fā)表核心以上學(xué)術(shù)論文10余篇，國防專利1項(xiàng)，實(shí)用新型專利2項(xiàng)。指導(dǎo)學(xué)生參加競賽獲國家級一等獎、二等獎等多項(xiàng)。武漢大學(xué)"信號與系統(tǒng)”課程負(fù)責(zé)人。
第1章 緒論 1
1.1 信號的基本概念 1
1.2 信號的描述 1
1.3 信號的分類 2
1.3.1 確定信號與隨機(jī)信號 2
1.3.2 連續(xù)時間信號與離散時間信號 2
1.3.3 周期信號與非周期信號 3
1.3.4 能量信號與功率信號 4
1.3.5 因果信號與非因果信號 5
1.4 系統(tǒng)的基本概念 6
1.5 系統(tǒng)的描述 6
1.6 系統(tǒng)的分類 7
1.6.1 連續(xù)時間系統(tǒng)與離散時間系統(tǒng) 7
1.6.2 線性系統(tǒng)與非線性系統(tǒng) 8
1.6.3 時不變系統(tǒng)與時變系統(tǒng) 9
1.6.4 因果系統(tǒng)與非因果系統(tǒng) 10
1.6.5 穩(wěn)定系統(tǒng)與非穩(wěn)定系統(tǒng) 11
1.6.6 可逆系統(tǒng)與不可逆系統(tǒng) 11
1.6.7 記憶系統(tǒng)與無記憶系統(tǒng) 12
1.7 系統(tǒng)的分析方法 12
1.8 小結(jié) 13
習(xí)題1 13
第2章 連續(xù)時間信號與系統(tǒng)的時域分析 16
2.1 引言 16
2.2 典型連續(xù)時間信號及其基本特性 16
2.2.1 正弦信號 16
2.2.2 指數(shù)信號 17
2.2.3 抽樣函數(shù)信號 18
2.2.4 單位階躍信號 19
2.2.5 單位沖激信號 20
2.2.6 符號函數(shù)信號 21
2.2.7 沖激偶信號 21
2.2.8 單位斜變信號 22
2.3 連續(xù)時間信號的基本運(yùn)算 23
2.4 連續(xù)時間系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 27
2.4.1 連續(xù)時間系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型概述 27
2.4.2 線性常系數(shù)微分方程的經(jīng)典解法 27
2.4.3 零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng) 29
2.5 單位沖激響應(yīng)和單位階躍響應(yīng) 35
2.5.1 單位沖激響應(yīng) 35
2.5.2 單位階躍響應(yīng) 36
2.6 卷積積分及其性質(zhì) 38
2.6.1 卷積積分的定義 38
2.6.2 卷積積分的性質(zhì) 40
2.6.3 零狀態(tài)響應(yīng)的卷積求解法 43
2.7 用單位沖激響應(yīng)表征的線性時不變系統(tǒng)的特性 43
2.8 小結(jié) 45
習(xí)題2 46
MATLAB習(xí)題2 48
第3章 連續(xù)時間信號與系統(tǒng)的頻域分析 49
3.1 引言 49
3.2 連續(xù)時間周期信號的頻域分析 49
3.2.1 三角函數(shù)形式的傅里葉級數(shù) 49
3.2.2 指數(shù)形式的傅里葉級數(shù) 51
3.2.3 周期信號的對稱性與傅里葉級數(shù)的特性 52
3.2.4 周期信號的頻譜 56
3.2.5 周期信號的功率譜 59
3.3 連續(xù)時間非周期信號的頻域分析 62
3.3.1 傅里葉變換 62
3.3.2 典型非周期信號的傅里葉變換 65
3.3.3 傅里葉變換的性質(zhì) 68
3.3.4 周期信號的傅里葉變換 76
3.4 抽樣定理 79
3.4.1 信號的時域抽樣 79
3.4.2 時域抽樣定理 81
3.5 連續(xù)時間LTI系統(tǒng)的頻域分析 82
3.5.1 連續(xù)時間LTI系統(tǒng)的頻率響應(yīng) 82
3.5.2 連續(xù)時間LTI系統(tǒng)響應(yīng)的頻域分析 84
3.5.3 正弦信號通過連續(xù)時間LTI系統(tǒng)的響應(yīng) 86
3.5.4 無失真?zhèn)鬏斚到y(tǒng) 88
3.5.5 理想低通濾波器 89
3.6 小結(jié) 93
習(xí)題3 94
MATLAB習(xí)題3 98
第4章 連續(xù)時間信號與系統(tǒng)的復(fù)頻域分析 101
4.1 引言 101
4.2 連續(xù)時間信號的復(fù)頻域分析 102
4.2.1 從傅里葉變換到拉普拉斯變換 102
4.2.2 拉普拉斯變換的收斂域 103
4.2.3 常見信號的單邊拉普拉斯變換 105
4.3 單邊拉普拉斯變換的性質(zhì) 108
4.3.1 線性特性 109
4.3.2 時移特性 109
4.3.3 復(fù)頻移特性 110
4.3.4 尺度變換特性 111
4.3.5 時域卷積特性 111
4.3.6 復(fù)頻域卷積特性 112
4.3.7 時域微分特性 112
4.3.8 時域積分特性 113
4.3.9 復(fù)頻域微分特性 114
4.3.10 復(fù)頻域積分特性 114
4.3.11 初值定理 115
4.3.12 終值定理 117
4.4 拉普拉斯反變換的計算 119
4.4.1 單邊拉普拉斯反變換的計算 119
4.4.2 雙邊拉普拉斯反變換的計算 124
4.5 連續(xù)時間系統(tǒng)的復(fù)頻域分析 124
4.5.1 連續(xù)時間信號的復(fù)頻域分解 124
4.5.2 在復(fù)指數(shù)信號 的激勵下系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng) 125
4.5.3 任意信號激勵下系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng) 125
4.5.4 LTI系統(tǒng)微分方程的復(fù)頻域求解 126
4.6 線性時不變系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù) 129
4.6.1 系統(tǒng)函數(shù)的定義 129
4.6.2 系統(tǒng)的零、極點(diǎn)圖 130
4.6.3 系統(tǒng)函數(shù)的應(yīng)用 132
4.7 【課程思政】——從赫維賽德到拉普拉斯變換 139
4.8 小結(jié) 140
習(xí)題4 141
MATLAB習(xí)題4 144
第5章 離散時間信號與系統(tǒng)的時域分析 145
5.1 引言 145
5.2 典型離散時間信號及其特性 145
5.2.1 單位樣值序列 146
5.2.2 單位階躍序列 146
5.2.3 單位矩形序列 147
5.2.4 正弦序列 147
5.2.5 指數(shù)序列 149
5.3 離散時間信號的基本運(yùn)算 150
5.4 離散時間系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型和性質(zhì) 152
5.5 離散時間系統(tǒng)的響應(yīng) 154
5.5.1 用迭代法求離散時間系統(tǒng)的響應(yīng) 154
5.5.2 用經(jīng)典法求離散時間系統(tǒng)的響應(yīng) 155
5.5.3 零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng) 157
5.6 離散時間系統(tǒng)的單位樣值響應(yīng)和單位階躍響應(yīng) 161
5.7 離散時間系統(tǒng)的卷積和 164
5.7.1 卷積和的定義和計算方法 164
5.7.2 卷積和的性質(zhì) 168
5.7.3 零狀態(tài)響應(yīng)的卷積和求解 169
5.8 用單位樣值響應(yīng)表征的線性移不變系統(tǒng)的特性 170
5.9 小結(jié) 173
習(xí)題5 173
MATLAB習(xí)題5 174
第6章 離散時間信號與系統(tǒng)的頻域分析 176
6.1 引言 176
6.2 周期序列的離散傅里葉級數(shù)（DFS） 176
6.2.1 DFS變換式 176
6.2.2 DFS頻譜系數(shù)的特征 180
6.2.3 周期矩形序列的頻譜 180
6.3 非周期序列的離散時間傅里葉變換（DTFT） 183
6.3.1 離散時間傅里葉變換 183
6.3.2 離散時間傅里葉反變換 185
6.3.3 典型非周期信號的離散時間傅里葉變換 186
6.4 周期序列的離散時間傅里葉變換 192
6.5 離散時間傅里葉變換的性質(zhì) 196
6.5.1 周期性 196
6.5.2 線性特性 196
6.5.3 奇偶性 197
6.5.4 時移特性 197
6.5.5 頻移特性 197
6.5.6 時域卷積特性 198
6.5.7 頻域卷積特性 199
6.5.8 時域差分特性 199
6.5.9 時域累加特性 200
6.5.10 頻域微分特性 200
6.5.11 帕塞瓦爾能量定理 201
6.6 離散傅里葉變換（DFT） 202
6.7 離散傅里葉變換的性質(zhì) 205
6.7.1 線性特性 205
6.7.2 隱含周期性 206
6.7.3 奇偶性和對稱性 206
6.7.4 時頻互易特性 208
6.7.5 時域循環(huán)移位特性 208
6.7.6 頻域循環(huán)移位特性 209
6.7.7 時域循環(huán)卷積特性 209
6.7.8 頻域循環(huán)卷積特性 214
6.7.9 帕塞瓦爾能量定理 214
6.7.10 IDFT的DFT計算 214
6.8 用離散傅里葉變換近似分析連續(xù)時間信號 215
6.8.1 近似分析的方法 215
6.8.2 近似分析出現(xiàn)的問題 217
6.8.3 頻率分辨率 222
6.8.4 利用DFT近似分析連續(xù)時間信號頻譜的參數(shù)選擇 224
6.9 離散時間系統(tǒng)的頻域分析 225
6.9.1 離散時間系統(tǒng)的頻率響應(yīng) 225
6.9.2 離散時間系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng) 228
6.10 【課程思政】——電力系統(tǒng)諧波分析 229
6.10.1 信號的表示 229
6.10.2 信號的抽樣 230
6.10.3 DFT變換 230
6.10.4 諧波數(shù)據(jù)的確定 231
6.10.5 問題的進(jìn)一步分析 232
6.10.6 問題的擴(kuò)展研究 235
6.11 小結(jié) 236
習(xí)題6 236
MATLAB習(xí)題6 240
第7章 離散時間信號與系統(tǒng)的z域分析 242
7.1 引言 242
7.2 z變換 242
7.2.1 z變換的定義 242
7.2.2 z變換的收斂域 243
7.3 z變換的性質(zhì) 250
7.4 z反變換 259
7.4.1 直接法 260
7.4.2 部分分式展開法 260
7.5 離散時間系統(tǒng)的z域分析 265
7.5.1 線性移不變離散時間系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù) 265
7.5.2 用z變換求解離散時間系統(tǒng)的差分方程 267
7.6 離散時間系統(tǒng)的零、極點(diǎn)與時域響應(yīng) 270
7.6.1 H(z)的零、極點(diǎn) 271
7.6.2 H(z)的極點(diǎn)與時域響應(yīng) 272
7.7 線性移不變離散時間系統(tǒng)的穩(wěn)定性 276
7.8 H(z)與離散時間系統(tǒng)的頻率響應(yīng) 279
7.9 z域與s域的關(guān)系 282
7.10 離散系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 283
7.10.1 離散系統(tǒng)的方框圖的實(shí)現(xiàn) 283
7.10.2 離散系統(tǒng)的級聯(lián)和并聯(lián) 287
7.11 【課程思政】——工頻干擾下的低頻信號檢測 288
7.12 小結(jié) 295
習(xí)題7 296
MATLAB習(xí)題7 298
參考文獻(xiàn) 299
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