第1章  信號與繫統的基本概念

1.1  信號的基本概念

1.1.1  信息與信號

1.1.2  信號的屬性及其描述

1.1.3  信號的分類

1.1.4  常用的基本信號

1.1.5  信號的基本運算

1.1.6  信號的分解

1.2  繫統的基本概念

1.2.1  電路與繫統

1.2.2  繫統的性質

1.2.3  繫統的描述

1.2.4  繫統分類

1.3  信號與繫統

1.3.1  信號分析方法

1.3.2  繫統分析方法

1.3.3  信號與繫統分析方法的應用

本章小結

習題

第2章  線性時不變繫統的時域分析

2.1  引言

2.2  連續時間LTI繫統的經典分析法

2.2.1  齊次解yh(t)

2.2.2  特解yp(t)

2.2.3  完全解

2.2.4  實際繫統的初始條件和初始狀態

2.3  連續時間LTI繫統的現代分析法

2.3.1  零輸入響應yx(t)

2.3.2  零狀態響應yf(t)

2.4  單位衝激響應

2.4.1  單位衝激響應的相關特性

2.4.2  LTI繫統衝激響應h(t)的求取方法

2.4.3  卷積積分的繫統意義

2.5  階躍響應

本章小結

習題

第3章  傅裡葉級數與傅裡葉變換

3.1  引言

3.2  傅裡葉級數

3.2.1  傅裡葉級數的三種形式

3.2.2  波形合成和誤差分析的MATLAB實現

3.2.3  周期信號的頻譜

3.2.4  周期信號的功率

3.2.5  函數的對稱性與傅裡葉繫數的關繫

3.3  傅裡葉變換

3.3.1  從傅裡葉級數到傅裡葉變換

3.3.2  非周期信號的頻譜

3.4  常用信號的傅裡葉變換

3.5  傅裡葉變換的性質

3.6  周期信號的傅裡葉變換

3.6.1  一般周期信號的傅裡葉變換

3.6.2  衝激函數序列的傅裡葉變換

3.7  傅裡葉逆變換的計算方法

本章小結

習題

第4章  傅裡葉分析方法在繫統分析中的應用

4.1  繫統的頻率響應函數

4.2  傅裡葉分析方法

4.3  無失真傳輸繫統

4.3.1  失真的概念

4.3.2  無失真傳輸繫統

4.4  理想低通濾波器

4.4.1  理想低通濾波器的特性

4.4.2  信號通過理想低通濾波器

4.4.3  物理可實現濾波器的約束條件

4.4.4  物理可實現低通濾波器

4.5  采樣定理

4.5.1  時域低通采樣定理

4.5.2  時域帶通采樣定理

4.5.3  頻域采樣定理

4.6  調制與解調

4.7  頻分復用

4.8  時分復用

4.9  希爾伯特變換

本章小結

習題

第5章  拉普拉斯變換

5.1  拉普拉斯變換的定義

5.2  拉普拉斯變換的收斂域

5.2.1  雙邊拉普拉斯變換的收斂域

5.2.2  單邊拉普拉斯變換的收斂域

5.3  單邊拉普拉斯變換的性質

5.4  單邊拉普拉斯變換的零點和極點

5.5  拉普拉斯逆變換

5.5.1  查表法

5.5.2  部分分式展開法

本章小結

習題

第6章  拉普拉斯變換在繫統分析中的應用

6.1  連續時間LTI繫統的復頻域分析

6.1.1  微分方程定義繫統的復頻域分析

6.1.2  RLC繫統的復頻域分析

6.2  連續時間LTI繫統的s域框圖描述

6.3  連續時間LTI繫統的繫統函數H(s)

6.3.1  繫統函數的定義

6.3.2  繫統函數的不同表現形式

6.3.3  繫統函數的典型計算方法

6.4  繫統函數零極點分布與繫統時域特性及穩定性的關繫

6.4.1  繫統函數的零極點

6.4.2  繫統函數的極點分布與單位衝激響應的關繫

6.4.3  繫統函數H(s)和激勵F(s)的極點分布與自由響應、強迫響應的關繫

6.4.4  繫統函數H(s)的極點分布與繫統穩定性的關繫

6.5  基於H(s)零極點位置選擇的繫統綜合設計

6.5.1  繫統函數H(s)零極點分布與繫統頻響特性H(jω)的關繫

6.5.2  全通繫統設計

6.5.3  小相移繫統設計

6.5.4  巴特沃斯濾波器設計

6.6  信號流圖

6.6.1  信號流圖中的術語定義

6.6.2  基於信號流圖計算繫統函數

6.7  繫統模擬

6.7.1  直接型

6.7.2  級聯型

6.7.3  並聯型

6.8  基於繫統函數H（s）的一般繫統的分析和設計方法

本章小結

習題

第7章  離散信號與繫統分析

7.1  離散信號及運算

7.1.1  常用的時域離散信號

7.1.2  時域離散信號運算

7.2  離散繫統時域分析

7.2.1  采樣繫統的差分方程描述

7.2.2  差分方程的經典解法

7.2.3  LTI離散繫統的零輸入響應和零狀態響應

7.2.4  單位序列響應和單位階躍響應

7.3  z變換及其性質

7.3.1  z變換及其收斂域

7.3.2  z變換與拉普拉斯變換的關繫

7.3.3  因果序列z變換的性質

7.3.4  逆z變換

7.4  離散繫統的z域分析

7.4.1  差分方程的變換域解法

7.4.2  繫統函數H(z)

7.4.3  離散繫統的z域框圖

7.4.4  離散繫統函數H(z)的極點分布與繫統特性之間的關繫

7.5  離散繫統的頻率響應特性

本章小結

習題

第8章  從傅裡葉變換到小波變換

8.1  引言

8.2  窗口傅裡葉變換與時頻分析

8.2.1  窗口傅裡葉變換

8.2.2  Gabor變換

8.2.3  時間頻率局域化

8.2.4  窗口傅裡葉變換的瞬時分辨率

8.3  小波變換

8.3.1  連續小波變換

8.3.2  二進制小波

8.4  小波變換的應用及其舉例

本章小結

習題

參考文獻

信息科學與技術的快速發展已經極大地影響著社會經濟和人們的生活。有關信息的獲取、傳輸、處理和利用的基本理論、相關技術及方法，已成為科技工作者的知識。因此，作為講述信號與繫統基本理論和方法的基礎性課程“信號與繫統”，得到了各相關專業更為廣泛的關注。
西北大學是一所歷史悠久的綜合性大學，我校信息科學與技術學院早在20世紀90年代就將該課程列為平臺課，學校又於2001年將“信號與繫統”作為重點課程立項建設。基於綜合性大學的教學特點及在清華大學出版社已經出版的《信號與繫統》教材(潘建壽、高寶建編著)的多年使用的實踐積累，我們重又編寫了這本新書。本書更加突出了以下特色： 
(1) 主要面向一般性及綜合性大學電子信息類專業的“信號與繫統”課程的教學而編寫。這一類學生群體龐大，生源位次偏低，質量一般； 培養目標、就業層次和電子信息專業性大學相關專業學生具有較大差別； 比較適用的《信號與繫統》書籍相對較少。為了滿足這類學生的特點，在本書編寫過程中，繫統闡述理論的同時，注重相關概念、原理以及應用方法的敘述，注重滿足案例式教學的需求，注重內容的實用性和可讀性，適當降低了理論分析的過程和難度，減少了理論公式的繁雜數學推導，為公式賦予明確的物理含義，增加了MATLAB驗證，便於理解和運用，使本書具備良好的針對性和適應性。
(2) 采用統一觀點和方法闡述課程內容，從認識和理解的規律編排內容，將數學工具工程化； 將抽像問題形像化； 將復雜問題簡單化； 將零散問題繫統化，即任何實際信號都可以分解成一繫列基本信號的線性組合； 線性非時變繫統對任一輸入信號的響應都可以看成是繫統對基本信號分量分別作用時響應的疊加； 不同的信號分解方法將導致不同的繫統分析方法。由此，從時域到虛頻域、復頻域、z域及小波域，思路連貫，觀點統一，有利於學生的理解和掌握，深化對整篇內容的認識。
(3) 注重比較和類比。本書重點敘述了變換域方法和時域方法的比較，變換域方法之間的類比，強調變換域方法的重要性，在描述基本內容的同時，貫穿認識論和方法論的基本思想，提高學生融會貫通、舉一反三的能力。 
(4) 注重信號與繫統原理在電路分析與設計過程中的應用。重點介紹了波形合成方法、采樣定理的實際應用方法以及基於零極點分布的穩定電路、全通網絡、小相移網絡、頻率補償網絡、低通濾波器等的具體設計方法。重點介紹了如何通過已知電路或繫統獲取繫統函數，進而通過繫統函數分析繫統性能的方法以及通過繫統函數設計一般繫統的方法。
(5) 對相關內容進行了比較科學的剪裁和編排。其一，考慮了本書內容的基礎性和先進性，特別是考慮到小波方法事實上越來越大眾化的應用，引入了時頻分析的概念及小波變換，更加突出了不同變換的優缺點及不同的應用領域； 給出了較多的基於MATLAB解決問題的實例，引導學生自學並應用這一具有重要用途的仿真軟件； 其二，在對連續時間信號與繫統和離散時間信號與繫統問題的處理上，保持體繫上相對獨立，內容上基本並行，重點強調兩類信號與繫統的相互聯繫和重要區別，使本書篇幅得以減少，基本內容和重點內容更加突出； 其三，將基本理論的內容和方法的應用分別獨立成章，既可保證厚基礎的要求，又能照顧實際工程應用的需要，以體現“信號與繫統”課程內容的基礎性要求和應用性特點； 其四，設置了較多的實際應用案例，以滿足案例式教學的需要。
全書共8章，每章均附有大量例題和適量習題。在習題的選取上，有基本內容的習題，用以檢驗、理解基本概念和熟練分析方法，還有部分與實際應用結合較緊密的習題，以拓展正文內容，適應不同層次的讀者需求。本書全部內容適合於48~64學時的教學，可作為電子信息類專業本、專科學生的基本教材或教學參考書，亦可供相關領域的技術工作者參考。
全書由高寶建、彭進業、王琳和潘建壽編著。第3~6章由高寶建編寫，第8章由彭進業、潘建壽編寫，第1、2、7章和所有MATLAB程序由王琳編寫。在本書修訂及編寫過程中，得益於陝西省“信號處理”教學團隊和“信號與繫統”精品共享課程項目的大力支持，以及團隊其他成員侯榆青教授、趙健教授、王賓和易黃建老師等的討論及建議； 研究生劉星圓、趙澤、張育鋮、薛珈萍等在書稿插圖繪制、編輯、校對等方面做了大量的工作。在此一並表示感謝。
清華大學出版社盛東亮老師對本書的出版給予了極大的支持和幫助，他對工作的熱情與認真，對事業的執著與追求，既令我們感動也使我敬佩。
由於作者水平有限，本書在內容取材、體繫安排、文字表述等方面必有不妥甚至錯誤之處，敬請讀者批評指正。
作者
2020年6月於西北大學