信號與系統(tǒng)是許多專業(yè)的必修基礎(chǔ)課程，該課程能夠讓學(xué)生建立起信號分析與處理，以及系統(tǒng)分析與處理的基本知識架構(gòu)，具備信號處理和系統(tǒng)分析的初步能力。隨著新的專業(yè)培養(yǎng)方案出臺，本科階段總體學(xué)時數(shù)呈下降趨勢，但對能力的要求在不斷提高，特別是對學(xué)生應(yīng)用基礎(chǔ)知識解決工程實際問題的能力有更高的要求。本書的出版正是在這一背景下，結(jié)合大學(xué)課程體系改革，圍繞在有限學(xué)習(xí)時間內(nèi)達到掌握知識、具備技能的總體目標，打通了基礎(chǔ)知識和實際應(yīng)用間的間隙，刪減了不必要的理論推演環(huán)節(jié)，結(jié)合領(lǐng)域發(fā)展的最新前沿和動態(tài)，增強了知識的可用性，同時注重培養(yǎng)學(xué)生解決工程實際問題的能力。本書適用于測控技術(shù)與儀器類和電子信息類理工科專業(yè)的本科生教學(xué)。
本書遵循教指委相關(guān)指導(dǎo)文件和高等院校學(xué)生學(xué)習(xí)規(guī)律編寫而成。踐行四新理念，融入思政元素，注重理論與實踐相結(jié)合。
前言
在新工科建設(shè)的大背景下，新時代對本科生的培養(yǎng)成為大學(xué)的首要任務(wù)，面向產(chǎn)出的培養(yǎng)理念已經(jīng)在專業(yè)發(fā)展和學(xué)生培養(yǎng)中有了廣泛而深入的群眾基礎(chǔ)。大學(xué)培養(yǎng)的學(xué)生應(yīng)具有愛國情懷、職業(yè)道德、職業(yè)素養(yǎng)以及可持續(xù)發(fā)展理念。課程作為學(xué)生專業(yè)知識和技能培養(yǎng)的一個重要環(huán)節(jié)，首先要讓學(xué)生了解本課程涉及的技術(shù)領(lǐng)域的最新發(fā)展動態(tài)，熟練掌握課程的基礎(chǔ)知識，能夠應(yīng)用課程的基本理論解釋工程中遇到的物理現(xiàn)象，創(chuàng)新性地解決工程實際問題，為國民經(jīng)濟的發(fā)展做出自己的貢獻。
信號處理的基本理論是工程技術(shù)領(lǐng)域信號獲取、傳輸以及處理的基礎(chǔ)知識體系；系統(tǒng)分析基礎(chǔ)是了解系統(tǒng)、應(yīng)用系統(tǒng)以及設(shè)計系統(tǒng)的重要內(nèi)容。信號與系統(tǒng)是交織在一起的兩個部分，互相補充，互為支撐，信號的產(chǎn)生、獲取、傳輸和處理均離不開系統(tǒng)，而系統(tǒng)是專門用于處理信號的載體。人們從信號中獲取有用信息，用于科學(xué)研究和生產(chǎn)活動，系統(tǒng)則是根據(jù)信號特點，將信號按照要求進行處理。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)具有解決測控系統(tǒng)與儀器工程問題的信號獲取、傳輸及處理等工程基礎(chǔ)知識及應(yīng)用能力，能夠運用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)基本原理，識別與提煉、定義與表達，研究分析測控系統(tǒng)與儀器中信號獲取、傳輸與處理方面的復(fù)雜工程問題，具備機電測控系統(tǒng)和電子儀器中復(fù)雜工程問題的設(shè)計實驗、分析數(shù)據(jù)并通過信息綜合分析得到合理有效結(jié)論的能力。
本書主要講述信號在時域、頻域及復(fù)頻域的特性、分析與處理方法；線性系統(tǒng)在時域、頻域及復(fù)頻域的特性及分析方法；信號通過系統(tǒng)響應(yīng)及在不同變換域的分析方法；數(shù)字信號在不同變換域的基本處理方法，以及數(shù)字濾波器的特性及初步設(shè)計方法。
通過對本書的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以了解信號與系統(tǒng)的基本概念和建立知識構(gòu)架；掌握信號和線性系統(tǒng)的基本理論及分析方法；能夠建立簡單電路系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并能夠根據(jù)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型求解系統(tǒng)的響應(yīng)；能夠在時域、頻域及復(fù)頻域分析信號和系統(tǒng)，能夠通過系統(tǒng)方程、卷積、頻域和復(fù)頻域等方法求系統(tǒng)響應(yīng)；能夠在不同變換域研究和分析信號與系統(tǒng)；能夠建立數(shù)字信號處理的基本概念，并且能夠在不同變換域?qū)?shù)字信號進行初步處理；能夠掌握數(shù)字濾波器的初步設(shè)計方法。結(jié)合課程的驗證性實驗和工程性訓(xùn)練題目，學(xué)生可以具備應(yīng)用信號處理方法和手段分析和處理工程實際信號的基本能力，具備分析簡單電路系統(tǒng)、求系統(tǒng)響應(yīng)的能力，具備設(shè)計簡單數(shù)字濾波器的能力，并能夠賦予其物理含義，用于解決工程實踐問題。
通過對本書的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以為以后進一步進行智能信號處理、故障診斷、信息融合、系統(tǒng)分析與設(shè)計、參數(shù)檢測與估計等信號與信息處理，以及簡單電路系統(tǒng)設(shè)計等后續(xù)知識學(xué)習(xí)和能力培養(yǎng)打下必要的基礎(chǔ)。
本書結(jié)合多年教學(xué)經(jīng)驗、當(dāng)代學(xué)生的學(xué)習(xí)特點以及多年科研經(jīng)驗，在編寫時注重基礎(chǔ)知識物理含義的理解，擯棄了實際中不常用的知識和一些純理論推導(dǎo)，加重知識向能力轉(zhuǎn)化的環(huán)節(jié)，更加注重實用性。
本書由宋壽鵬主編、鄒榮參編，在編寫過程中參考了諸多學(xué)者編寫的教材，從中受益匪淺，如果存在引用不當(dāng)?shù)葐栴}請隨時指出，當(dāng)然書中的一些觀點也可能需要深入推敲，不當(dāng)之處請批評指正。
編者
高等院校教師
目錄
前言
第1章信號與系統(tǒng)基本概念
1.1引言
1.2信號的描述和分類
1.2.1信號的描述
1.2.2信號的分類
1.3典型信號
1.4信號的變換與運算
1.4.1信號的變換
1.4.2信號的運算
1.5奇異信號
1.5.1單位斜變信號
1.5.2單位階躍信號
1.5.3單位沖激信號
1.5.4沖激偶信號
1.6信號的分解
1.6.1直流分量與交流分量
1.6.2偶分量與奇分量
1.6.3脈沖分量
1.6.4實部分量與虛部分量
1.6.5正交函數(shù)分量
1.6.6利用分形理論描述信號
1.7系統(tǒng)模型及其分類
1.7.1系統(tǒng)模型的概念及作用
1.7.2系統(tǒng)的分類
1.8線性時不變系統(tǒng)的特性分析
習(xí)題
第2章連續(xù)時間系統(tǒng)時域分析
2.1引言
2.2連續(xù)時間系統(tǒng)的描述
2.2.1系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
2.2.2系統(tǒng)的框圖表示
2.3微分方程的建立與求解
2.3.1系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型（微分方程）建立
2.3.2用時域經(jīng)典法求解微分方程
2.3.3電路系統(tǒng)初始邊界條件確定
2.4零輸入響應(yīng)與零狀態(tài)響應(yīng)
2.5連續(xù)系統(tǒng)的沖激響應(yīng)與階躍響應(yīng)
2.5.1連續(xù)系統(tǒng)的單位沖激響應(yīng)
2.5.2連續(xù)系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)
2.6卷積及其性質(zhì)
2.6.1從信號分解角度導(dǎo)出卷積
2.6.2從信號響應(yīng)合成角度導(dǎo)出卷積
2.6.3卷積積分限的確定
2.6.4卷積的圖形演示
2.6.5卷積的代數(shù)運算
2.6.6卷積的典型運算
習(xí)題
第3章連續(xù)信號頻域分析
3.1引言
3.2周期信號的傅里葉級數(shù)分析
3.2.1周期信號的三角函數(shù)傅里葉級數(shù)展開
3.2.2周期信號的三角函數(shù)傅里葉級數(shù)展開的簡化
3.2.3周期信號傅里葉級數(shù)展開的復(fù)指數(shù)表達形式
3.2.4周期信號的頻域分析
3.2.5有限項級數(shù)表示傅里葉級數(shù)
3.3典型周期信號的傅里葉級數(shù)
3.4傅里葉變換
3.4.1傅里葉變換的由來
3.4.2傅里葉變換中蘊含的工程物理意義
3.5典型非周期信號的傅里葉變換
3.6傅里葉變換的性質(zhì)
3.7帕塞瓦爾定理
3.8時域卷積定理和頻域卷積定理
3.9周期信號的傅里葉變換
3.9.1一般周期信號的傅里葉變換
3.9.2典型周期信號的傅里葉變換
3.10信號離散化原理與抽樣定理
3.10.1信號離散化原理
3.10.2時域抽樣定理
3.11信號的幅值調(diào)制與解調(diào)原理
3.12相關(guān)系數(shù)與相關(guān)函數(shù)
3.12.1相關(guān)系數(shù)和相關(guān)函數(shù)的定義
3.12.2相關(guān)函數(shù)的應(yīng)用
3.12.3相關(guān)函數(shù)與卷積的關(guān)系
3.12.4相關(guān)定理
3.13信號的能量譜和功率譜
3.13.1能量譜
3.13.2功率譜
3.13.3信號的功率譜函數(shù)與自相關(guān)函數(shù)的關(guān)系
習(xí)題
第4章連續(xù)時間系統(tǒng)頻域分析
4.1引言
4.2系統(tǒng)頻率響應(yīng)函數(shù)概念
4.2.1直接定義系統(tǒng)頻率函數(shù)
4.2.2由微分方程求系統(tǒng)頻率響應(yīng)函數(shù)
4.2.3由系統(tǒng)的沖激響應(yīng)h（t）求系統(tǒng)頻率響應(yīng)函數(shù)
4.2.4由特定激勵求系統(tǒng)頻率響應(yīng)函數(shù)
4.3周期信號的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)
4.3.1正（余）弦信號的響應(yīng)
4.3.2其他周期信號的響應(yīng)
4.4非周期信號響應(yīng)
4.5系統(tǒng)無失真?zhèn)鬏敆l件
4.6理想低通濾波器
4.6.1理想低通的頻域特性
4.6.2理想低通濾波器的沖激響應(yīng)
4.6.3理想低通濾波器的階躍響應(yīng)
4.6.4理想低通濾波器的矩形脈沖響應(yīng)
4.7物理可實現(xiàn)系統(tǒng)
4.7.1系統(tǒng)的物理可實現(xiàn)性
4.7.2佩利-維納準則
4.8激勵和響應(yīng)的能量譜（功率譜）和自相關(guān)
4.8.1能量譜和功率譜
4.8.2激勵和響應(yīng)的自相關(guān)
習(xí)題
第5章連續(xù)時間信號與系統(tǒng)復(fù)頻域分析
5.1引言
5.2拉普拉斯變換
5.2.1頻域分析的局限性
5.2.2拉普拉斯變換的由來
5.2.3拉普拉斯變換的收斂域
5.2.4拉普拉斯變換的基本性質(zhì)
5.3拉普拉斯逆變換
5.3.1部分分式展開法
5.3.2留數(shù)法（圍線積分法）
5.4復(fù)頻域系統(tǒng)函數(shù)
5.4.1系統(tǒng)函數(shù)定義
5.4.2系統(tǒng)函數(shù)求法
5.5系統(tǒng)函數(shù)零、極點分布分析
5.5.1系統(tǒng)函數(shù)零、極點表達及零、極點圖
5.5.2系統(tǒng)函數(shù)零、極點與系統(tǒng)單位沖激響應(yīng)
5.5.3系統(tǒng)穩(wěn)定性分析
5.5.4系統(tǒng)函數(shù)零、極點分布決定頻率響應(yīng)
5.6拉普拉斯變換與傅里葉變換的關(guān)系
習(xí)題
第6章離散時間信號與系統(tǒng)的時域分析
6.1引言
6.2離散時間序列
6.2.1典型序列
6.2.2序列的周期性
6.2.3序列的運算法則
6.3離散時間系統(tǒng)基本概念及特性
6.3.1線性時不變離散時間系統(tǒng)
6.3.2因果系統(tǒng)
6.3.3穩(wěn)定系統(tǒng)
6.4離散時間系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型——差分方程
6.4.1離散時間系統(tǒng)差分方程建立
6.4.2差分方程的框圖表示
6.5常系數(shù)線性差分方程的求解
6.5.1迭代法
6.5.2時域經(jīng)典法
6.6離散時間系統(tǒng)的單位樣值（單位沖激）響應(yīng)
6.6.1單位樣值響應(yīng)
6.6.2單位樣值響應(yīng)的計算
6.6.3單位樣值響應(yīng)的應(yīng)用
6.7序列卷積求響應(yīng)
6.7.1序列卷積和的定義
6.7.2卷積性質(zhì)在求響應(yīng)中的應(yīng)用
6.7.3卷積的求解
習(xí)題
第7章序列z變換及離散時間系統(tǒng)的復(fù)頻域分析
7.1z變換的來歷及定義
7.2z變換的表達方式及其收斂域
7.2.1z變換的表達方式
7.2.2z變換的收斂域
7.2.3典型序列的z變換
7.3逆z變換
7.3.1冪級數(shù)展開法（長除法）
7.3.2部分分式展開法
7.4z變換的基本性質(zhì)
7.5z變換與拉普拉斯變換的關(guān)系
7.5.1z平面與s平面的映射關(guān)系
7.5.2z平面與s平面的轉(zhuǎn)換關(guān)系
7.6利用z變換解差分方程
7.7離散系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù)及離散系統(tǒng)特性分析
7.7.1離散系統(tǒng)函數(shù)定義
7.7.2系統(tǒng)函數(shù)的零、極點分布對系統(tǒng)特性的影響
7.7.3離散時間系統(tǒng)的穩(wěn)定性和因果性
7.8離散時間系統(tǒng)的頻率響應(yīng)
7.8.1
書單推薦
