●目 錄第1章 基本概念11.1 信號與繫統11.2 信號的分類31.2.1 確定信號與隨機信號41.2.2 連續時間信號與離散時間信號41.2.3 偶信號與奇信號61.2.4 周期信號與非周期信號61.2.5 能量信號與功率信號81.3 信號運算101.4 常見信號121.4.1 指數信號121.4.2 餘弦信號131.4.3 指數衰減的正弦信號141.4.4 階躍信號151.4.5 斜坡信號171.4.6 單位衝激信號181.4.7 單位脈衝信號201.4.8 單位衝激偶信號211.5 繫統的運算與互聯221.6 繫統的特性231.6.1 因果性241.6.2 記憶性241.6.3 線性251.6.4 時不變性251.6.5 穩定性261.6.6 可逆性271.7 繫統舉例271.7.1 一階低通與高通濾波器：RC串聯電路271.7.2 二階帶通濾波器：RLC電路291.7.3 雷達測距繫統291.7.4 移動平均繫統301.7.5 多徑傳輸繫統301.7.6 離散時間反饋繫統311.8 利用 ltisim探究概念311.8.1 利用RC電路產生指數衰減信號311.8.2 利用LC電路產生餘弦振蕩信號321.8.3 利用RLC電路產生指數衰減的正弦信號321.8.4 利用RC電路產生單位階躍信號331.8.5 單位衝激信號331.8.6 一階低通濾波器：RC電路電容輸出331.8.7 一階高通濾波器：RC電路電阻輸出351.8.8 二階帶通濾波器：RLC串聯電路36習題36備選習題38仿真實驗題38第2章 連續時間繫統時域分析392.1 連續時間繫統的微分方程表示392.1.1 微分方程與轉移算子392.1.2 繫統響應的經典時域解法412.2 零輸入響應432.3 零狀態響應462.4 單位衝激響應482.4.1 部分分式展開法求單位衝激響應482.4.2 將單位衝激響應轉化為零輸入響應492.4.3 單位階躍響應532.5 卷積積分542.5.1 圖解法計算卷積積分542.5.2 卷積積分的性質582.6 LTI連續時間繫統的互聯602.7 用單位衝激響應表征LTI連續時間繫統特性622.7.1 無記憶繫統的單位衝激響應622.7.2 因果繫統的單位衝激響應632.7.3 穩定繫統的單位衝激響應632.7.4 可逆繫統的單位衝激響應642.8 LTI連續時間繫統的框圖表示652.9 線性時不變繫統響應的分解672.10 零輸入響應的 ltisim仿真70習題72備選習題75仿真實驗題75第3章 離散時間繫統時域分析763.1 離散時間繫統的差分方程表示763.1.1 差分方程與移序算子763.1.2 迭代法求解繫統響應783.2 零輸入響應793.3 零狀態響應833.4 單位脈衝響應853.4.1 部分分式展開法求單位脈衝響應853.4.2 單位階躍響應893.5 卷積和903.5.1 利用定義計算卷積和903.5.2 卷積和的性質913.5.3 不進位長乘法計算卷積和933.6 LTI離散時間繫統的互聯943.7 用單位脈衝響應表征LTI離散時間繫統特性963.7.1 無記憶繫統的單位脈衝響應963.7.2 因果繫統的單位脈衝響應963.7.3 穩定繫統的單位脈衝響應973.7.4 可逆繫統的單位脈衝響應983.8 LTI離散時間繫統的框圖表示99習題103備選習題105仿真實驗題105課程項目：股票走勢預測105第4章 連續時間傅裡葉級數與傅裡葉變換1064.1 連續時間周期信號的傅裡葉級數表示1084.1.1 連續時間周期信號的頻域分量表示1084.1.2 指數傅裡葉級數1094.1.3 三角傅裡葉級數1134.1.4 吉布斯現像1184.1.5 相位譜的作用1194.2 連續時間周期信號傅裡葉級數的性質1204.3 連續時間周期信號的功率譜1264.4 連續時間非周期信號的傅裡葉變換表示1274.5 連續時間非周期信號傅裡葉變換的性質1344.6 連續時間非周期信號的能量譜密度1434.7 連續時間周期信號的傅裡葉變換1444.8 利用部分分式展開法求傅裡葉反變換146習題148備選習題150仿真實驗題150第5章 連續時間繫統頻域分析1515.1 連續時間繫統的傅裡葉分析1515.1.1 連續時間繫統頻域分析法與頻率響應函數1515.1.2 連續時間周期信號的響應1545.1.3 電路繫統的響應1585.2 無失真傳輸繫統1625.3 連續時間濾波器1635.3.1 理想低通濾波器1635.3.2 因果濾波器1665.3.3 濾波器的應用1675.4 時域抽樣定理1715.4.1 理想抽樣1715.4.2 自然抽樣1765.4.3 頻域抽樣1765.5 調制與解調1775.5.1 調制類型1775.5.2 全調幅1785.5.3 雙邊帶抑制載波調制1815.5.4 脈衝幅度調制1835.6 多路復用1845.6.1 頻分復用1845.6.2 時分復用185習題187備選習題191仿真實驗題191課程項目：移動通信繫統調研及仿真191第6章 離散時間傅裡葉級數與傅裡葉變換1926.1 離散時間周期信號的傅裡葉級數表示1926.2 離散時間周期信號傅裡葉級數的性質1976.3 離散時間非周期信號的傅裡葉變換表示1996.4 離散時間非周期信號傅裡葉變換的性質2046.5 離散時間周期信號的傅裡葉變換2066.6 利用部分分式展開法求離散時間傅裡葉反變換2086.7 離散時間信號的傅裡葉變換2096.8 離散傅裡葉變換2116.9 快速傅裡葉變換2146.9.1 時域抽取算法2146.9.2 頻域抽取算法2166.9.3 FFT在信號分析中的應用217習題222仿真實驗題224課程項目：圖像變換編碼224第7章 離散時間繫統頻域分析2257.1 離散時間繫統的傅裡葉分析2257.1.1 離散時間繫統頻域分析法與頻率響應函數2257.1.2 離散時間周期信號的響應2287.2 離散時間濾波器2307.2.1 離散時間理想濾波器2307.2.2 離散時間因果濾波器231習題234第8章 連續時間繫統復頻域分析2378.1 連續時間信號復頻域分解―拉普拉斯變換2378.1.1 從傅裡葉變換到拉普拉斯變換2378.1.2 零―極點圖與拉普拉斯變換的收斂域2388.1.3 常見信號的拉普拉斯變換2398.2 拉普拉斯變換的性質2438.3 拉普拉斯反變換2488.3.1 單邊拉普拉斯反變換2488.3.2 雙邊拉普拉斯反變換2528.4 LTI連續時間繫統復頻域分析方法2548.4.1 求解具有初始條件的微分方程2548.4.2 電路繫統的復頻域模型2578.5 繫統傳遞函數2588.5.1 用繫統函數表示連續時間繫統2588.5.2 連續時間繫統的互聯2608.5.3 復頻域模擬框圖2618.6 繫統函數與繫統特性2638.6.1 繫統函數與繫統的穩定性2638.6.2 逆繫統的繫統函數2658.7 通過零―極點確定頻率響應2668.7.1 繫統頻率響應的圖解2668.7.2 濾波器的繫統函數設計2698.8 反饋控制繫統分析2728.8.1 反饋繫統的定義與應用2728.8.2 反饋控制繫統的穩定性276習題279備選習題283課程項目：潛水器下潛控制分析283第9章 離散時間繫統z域分析2849.1 離散時間信號z域分解―z變換2849.1.1 從離散時間傅裡葉變換到z變換2849.1.2 零―極點圖與z變換的收斂域2859.1.3 z變換與拉普拉斯變換的關繫2869.1.4 常見信號的z變換2879.2 z變換的性質2909.3 z反變換2959.4 LTI離散時間繫統z域分析方法2999.5 繫統傳遞函數3049.5.1 用繫統函數表示離散時間繫統3049.5.2 離散時間繫統的互聯3069.5.3 z域模擬框圖3079.6 繫統函數與繫統特性3099.6.1 繫統函數與繫統的穩定性3099.6.2 逆繫統的繫統函數3109.7 通過零―極點確定頻率響應311習題314備選習題317第10章 濾波器設計31810.1 模擬濾波器的設計31910.1.1 巴特沃斯濾波器31910.1.2 切比雪夫濾波器32310.2 模擬域頻率變換32610.3 從模擬濾波器設計IIR濾波器33210.3.1 利用導數逼近設計IIR濾波器33210.3.2 利用衝激響應不變法設計IIR濾波器33410.3.3 利用雙線性變換法設計IIR濾波器33510.4 有限衝激響應數字濾波器33810.4.1 有限衝激響應數字濾波器的線性相位特性33810.4.2 利用窗函數設計線性相位FIR濾波器34010.4.3 利用頻率抽樣法設計線性相位FIR濾波器34110.5 數字域頻率變換342習題343課程項目：語音信號的采集和處理345第11章 繫統狀態變量分析34611.1 LTI連續時間繫統的狀態變量表示34611.1.1 連續時間繫統狀態方程的一般形式34611.1.2 由電路繫統建立狀態方程34811.1.3 由微分方程建立電路方程34911.1.4 由模擬框圖建立狀態方程35011.2 連續時間繫統狀態方程的求解35411.2.1 連續時間繫統狀態方程時域求解35411.2.2 狀態方程復頻域求解35611.3 LTI離散時間繫統的狀態變量表示35711.3.1 離散時間繫統狀態方程的一般形式35711.3.2 由差分方程建立狀態方程35811.3.3 由模擬框圖建立狀態方程35811.4 離散時間繫統狀態方程的求解36011.4.1 離散時間繫統狀態方程時域求解36011.4.2 狀態方程z域求解36111.5 狀態矢量的線性變換36311.5.1 具有對角矩陣的狀態方程36311.5.2 繫統的可控制性和可觀測性365習題368備選習題370參考文獻371

本書繫統介紹了信號與繫統的基本概念、理論、方法及應用，全書共11章。本書采用“先時域，後變換域”的方法，接近平行地介紹連續時間和離散時間信號與繫統，以及它們在通信、信號處理和反饋控制等領域的應用。第1章介紹了信號與繫統的基本概念；第2章討論了連續時間線性時不變繫統的時域分析方法；第3章討論了離散時間線性時不變繫統的時域分析方法；第4章討論了連續時間信號的傅裡葉分析方法；第5章討論了連續時間繫統的頻域分析方法；第6章討論了離散時間信號的傅裡葉分析方法；第7章簡要討論了離散時間繫統的頻域分析方法；第8章討論了連續時間繫統的復頻域分析方法；第9章討論了離散時間繫統的z域分析方法；第10章討論了模擬濾波器和數字濾波器的設計方法；第11章討論了繫統狀態變量分析方法。同時，本書還利用MATLAB對相關內容進行了仿真分析。本書可作為自動化、電氣、通信、電子、計算機等專業“信號與繫統”課程的教材或參考書，等

白恩健 著

"前 言作為電子信息類專業的學生，需要具備路、場、信號、信息的知識。“路”包含電路分析、模擬電路和數字電路、通信電子電路、微波電路、集成電路等；“場”包含電磁場、電波傳播與天線、微波技術等；“信號”包括信號與線性繫統、數字信號處理、語音信號處理等；“信息”包含信息論與編碼、數字圖像處理、數據壓縮、密碼學等。其中，“信號與繫統”是電子信息類學生的必修基礎課程，是以信號特性和處理等工程問題為背景，經數學抽像而形成的。課程範圍限定於確定性信號（非隨機信號）經線性時不變繫統傳輸與處理的基本理論。課程的基本任務是研究確定性信號經線性時不變繫統進行傳輸和處理的基本理論與方法。課程的譜分析方法，如抽樣，在幾乎所有的電子信息工程領域都占據重要的位置。本書以譜分析為主線，在體繫結構上采用先時域再變換域、先信號分析再繫統分析、先連續再離散的方式。主要內容包括基本概念、連續繫統的時域分析、傅裡葉變等