本書介紹了信號與繫統的理論、方法及其實際應用，是一部反映信號與繫統新理論和新技術的實用教程。全書共分10章，介紹了信號與繫統的基本概念、連續時間信號的基本概念和分析方法、連續時間繫統的時域分析方法、連續信號的頻域分析方法、連續時間繫統的頻域分析方法、連續時間信號與繫統的復頻域分析方法、離散信號與繫統的時域分析方法、離散信號與繫統的z域分析、繫統分析的狀態變量法以及MATLAB在信號與繫統分析中的實現方法。書中采用二維碼技術，實現知識點的擴展，方便采用更多方式進行學習。

付華，遼寧工程大學教授。中國煤炭工業信息與自動化專業委員會委員，遼寧省儀器學科教學指導委員會委員。主持完成國家863項目、國家自然科學基金項目、教育部博士點基金、博士後基金、遼寧省科技攻關項目、遼寧省重大科技項目、省創新團隊項目、優秀人纔項目等40餘項，主持完遼寧省教改項目、省十一五、十二五教學科研項目多項。

目 錄
第1章 信號與繫統的基本概念 （1）
1．1 信號的定義與分類 （1）
1．1．1 信號的定義 （2）
1．1．2 信號的分類 （2）
1．1．3 信號的基本特性 （6）
1．2 繫統的描述及分類 （6）
1．2．1 繫統的描述 （7）
1．2．2 繫統的分類 （8）
1．3 信號與繫統分析概述 （10）
1．3．1 信號分析的主要內容 （10）
1．3．2 繫統分析的主要內容 （11）
1．3．3 信號與繫統的應用 （11）
習題 （12）
第2章 連續時間信號的時域分析 （13）
2．1 典型信號 （13）
2．1．1 常見的基本信號 （14）
2．1．2 奇異信號 （16）
2．2 信號的基本運算 （22）
2．2．1 信號的加、減和乘法運算 （23）
2．2．2 信號的微分和積分 （23）
2．3 信號的變換 （25）
2．3．1 信號的移位 （25）
2．3．2 信號的反轉 （25）
2．3．3 信號的展縮 （25）
2．4 信號的分解 （27）
2．4．1 直流分量和交流分量的分解 （27）
2．4．2 偶分量和奇分量的分解 （27）
2．4．3 實部分量和虛部分量的分解 （28）
2．4．4 連續信號分解為衝激信號的線性組合 （28）
習題 （29）
第3章 連續時間繫統的時域分析法 （33）
3．1 線性連續繫統的描述及其響應 （34）
3．1．1 連續時間繫統的微分方程及其經典解 （34）
3．1．2 零輸入響應與零狀態響應 （35）
3．2 衝激響應和階躍響應 （37）
3．2．l 單位衝激響應 （37）
3．2．2 單位階躍響應 （38）
3．3 卷積積分及其應用 （39）
3．3．1 卷積積分的定義 （39）
3．3．2 卷積積分的計算 （39）
3．3．3 卷積積分的性質 （41）
習題 （43）
第4章 連續時間信號的頻域分析 （45）
4．1 連續周期信號的傅裡葉級數 （46）
4．1．1 三角函數形式的傅裡葉級數 （46）
4．1．2 指數形式的傅裡葉級數 （46）
4．1．3 函數的對稱性與傅裡葉繫數的關繫 （47）
4．2 周期信號的頻譜與功率譜 （51）
4．2．1 周期信號頻譜的特點 （51）
4．2．2 周期信號的功率譜 （53）
4．3 非周期信號的頻譜分析 （54）
4．3．1 非周期信號的頻譜函數 （54）
4．3．2 典型非周期信號的頻譜 （55）
4．4 傅裡葉變換的主要性質 （58）
4．5 周期信號的傅裡葉變換 （65）
4．5．1 復指數信號的傅裡葉變換 （65）
4．5．2 餘弦、正弦信號的傅裡葉變換 （65）
4．5．3 單位衝激序列?T (t )的傅裡葉變換 （66）
4．5．4 一般周期信號的傅裡葉變換 （67）
4．6 信號的抽樣與重構 （68）
4．6．1 時域抽樣 （68）
4．6．2 信號重構 （72）
4．6．3 頻域抽樣 （73）
習題 （73）
第5章 連續時間繫統的頻域分析 （77）
5．1 連續時間繫統的頻域分析簡介 （77）
5．1．1 連續時間繫統的頻率響應 （77）
5．1．2 非周期信號激勵下的繫統響應 （80）
5．1．3 周期信號激勵下的繫統響應 （81）
5．2 無失真傳輸和理想濾波器 （82）
5．2．1 無失真傳輸繫統 （82）
5．2．2 理想低通濾波器 （84）
習題 （88）
第6章 連續時間信號與繫統的復頻域分析 （90）
6．1 拉普拉斯變換 （91）
6．1．1 從傅裡葉變換到雙邊拉普拉斯變換 （91）
6．1．2 雙邊拉普拉斯變換的收斂域 （92）
6．1．3 單邊拉普拉斯變換 （93）
6．1．4 典型信號的拉普拉斯變換 （94）
6．2 拉普拉斯變換的基本性質 （95）
6．3 拉普拉斯反變換 （101）
6．3．1 部分分式展開法 （101）
6．3．2 留數法 （103）
6．4 連續時間繫統的復頻域分析 （104）
6．4．1 繫統微分方程的復頻域求解 （104）
6．4．2 電路的復頻域求解 （105）
6．5 繫統函數與繫統特性 （106）
6．5．1 繫統函數 （106）
6．5．2 繫統函數H(s)的零、極點 （107）
6．5．3 繫統函數的零、極點分布與繫統的時域特性 （107）
6．5．4 繫統函數的零、極點分布與繫統的頻域響應特性 （110）
6．5．5 繫統穩定性分析 （114）
6．5．6 H(s)與H(j?)的關繫 （115）
6．6 連續時間繫統的模擬 （116）
習題 （119）
第7章 離散時間繫統的時域分析 （123）
7．1 離散時間信號 （124）
7．1．1 離散時間信號的時域描述 （124）
7．1．2 常用的離散信號 （124）
7．1．3 離散信號的基本運算 （126）
7．2 離散時間繫統的數學模型 （129）
7．2．1 離散繫統的數學模型―差分方程 （129）
7．2．2 離散時間繫統的模擬 （130）
7．3 線性時不變離散繫統的響應 （131）
7．3．1 時域經典法 （131）
7．3．2 零輸入響應與零狀態響應 （132）
7．3．3 用卷積和求零狀態響應 （133）
習題 （137）
第8章 離散信號與繫統的z域分析 （139）
8．1 離散時間信號的z變換 （140）
8．1．1 z變換的定義 （140）
8．1．2 z變換的收斂域 （140）
8．1．3 常用序列的z變換 （143）
8．1．4 z反變換 （145）
8．1．5 z變換的基本性質 （149）
8．2 離散繫統的z域分析 （154）
8．2．1 利用z變換求解差分方程 （154）
8．2．2 離散繫統的繫統函數 （156）
8．2．3 H(z)的零、極點分布與時域特性 （157）
8．2．4 繫統的因果穩定性 （158）
8．3 離散繫統的模擬 （159）
8．3．1 離散時間繫統的聯結 （159）
8．3．2 離散時間繫統的模擬 （164）
習題 （169）
第9章 繫統的狀態變量分析法 （171）
9．1 狀態和狀態空間 （172）
9．2 連續時間繫統狀態方程的建立 （173）
9．2．1 連續繫統狀態方程的一般形式 （173）
9．2．2 由電路圖直接列寫狀態方程 （175）
9．2．3 從輸入/輸出方程導出狀態方程 （176）
9．2．4 從模擬圖建立狀態方程 （177）
9．3 連續繫統狀態方程的解 （179）
9．3．1 狀態方程的復頻域求解 （179）
9．3．2 狀態方程的時域求解 （181）
9．4 離散時間繫統狀態方程的建立 （182）
9．4．1 狀態方程的一般形式 （182）
9．4．2 由繫統的差分方程或模擬圖列寫狀態方程 （183）
9．5 離散時間繫統狀態方程的求解 （184）
9．5．1 離散時間繫統狀態方程的時域求解 （184）
9．5．2 離散時間繫統狀態方程的z域求解 （185）
習題 （187）
第10章 MATLAB在信號與繫統中的實現 （189）
10．1 基於MATLAB表示信號 （189）
10．1．1 連續信號的MATLAB表示 （189）
10．1．2 離散信號的MATLAB表示 （193）
10．1．3 利用MATLAB實現信號的基本運算 （194）
10．2 基於MATLAB的信號與繫統的時域分析 （198）
10．2．1 信號的時域分析 （198）
10．2．2 LTI繫統的時域分析 （200）
10．3 基於MATLAB的信號與繫統的頻域分析 （204）
10．3．1 信號的頻域分析 （204）
10．3．2 繫統的頻域分析 （209）
10．4 基於MATLAB的信號與繫統的復頻域分析 （210）
10．4．1 信號的復頻域分析 （210）
10．4．2 繫統的復頻域分析 （212）
10．5 繫統狀態變量分析法的MATLAB實現 （214）
10．5．1 繫統狀態方程的MATLAB實現 （214）
10．5．2 連續時間繫統狀態方程和輸出方程求解 （216）
10．5．3 離散時間繫統狀態方程和輸出方程求解 （217）
習題 （218）
參考文獻 （220）

前 言

近年來，隨著信息技術的迅猛發展，信號與繫統的基本概念、基本分析方法已經滲透到了許多重要學科和技術領域。信號處理基礎知識已成為自動化、測控技術與儀器、通信工程、電子信息、計算機科學等專業學生必須掌握的專業基礎知識和必修課程。

本書是注重信號與繫統理論和方法的具體應用，反映信號與繫統新理論和新技術的實用教程。在內容上體現經典和現代的傳承、連續和離散的類比、三大變換域的邏輯關繫，注重信號與繫統理論和方法的具體應用，注重理論與工程實踐的緊密結合。在體繫結構設計上采用先信號再繫統、先連續後離散、先時域後變換域，從輸入/輸出描述到狀態變量描述的順序和結構，利用類比的方法，循序漸進、深入淺出地介紹信號與繫統的基本理論和分析方法。本書注重難點和重點的解釋和分析，在保證知識結構完整和內容全面的基礎上，盡可能減少公式、性質的推導，避免了一些復雜而煩瑣的計算，重在培養學生應用信號與繫統分析、處理方法解決實際問題的能力。為了培養學生具備計算機輔助分析能力，書中加入了MATLAB實踐部分。

本書突出工程特色，以培養應用創新型工程人纔為出發點，注重培養學生分析和解決實際問題的能力，將測控技術與儀器專業工程人纔培養模式和“信號與繫統”課程改革成果體現在教材中，旨在通過科學規範的工程人纔教材建設促進專業建設和工程人纔培養質量的提高，以適應社會經濟對創新人纔的需求。

全書共分10章。第1章介紹了信號與繫統的基本概念，第2章介紹了連續時間信號的基本概念和分析方法，第3章介紹了連續時間繫統的時域分析方法，第4章介紹了連續信號的頻域分析方法，第5章介紹了連續時間繫統的頻域分析方法，第6章介紹了連續時間信號與繫統的復頻域分析方法，第7章介紹了離散信號與繫統的時域分析方法，第8章介紹了離散信號與繫統的z域分析，第9章介紹了繫統分析的狀態變量法，第10章介紹了MATLAB在信號與繫統分析中的實現。每章都精選了大量的例題和習題，可以幫助學生理解、領會教學內容，增強分析問題和解決問題的能力。此外，為了對相關知識進行擴充，本書在一些重要知識點處引入了二維碼技術，通過掃描二維碼，可以獲取相關知識點的更多參考資料。

本書可作為通信工程、電子信息、自動化、測控技術與儀器、計算機科學等專業的教材。具體實施可根據專業要求對內容進行取舍，建議學時數為40～72。本書也可作為相關專業工程技術人員的參考書。

本書1.1節由付華執筆；1.2節、1.3節、第2章、4.3節、4.6節由盧萬傑執筆；第3章和4.1節、4.2節、4.4節、4.5節由高姬執筆；第5～7章由王雨虹執筆；第8、10章由高楠執筆；第9章由李楠執筆。全書寫作思路由付華教授提出，付華、王雨虹和李楠負責統稿。此外，初淑香、劉宏志、孫濱、馬玉芳、李猛、任仁、司南楠、程誠、劉雨竹、湯月、王慶貴、曹慶春、範國霞、王治國等也參加了本書的編寫。在此，向對本書的完成給予了熱情幫助的同行們表示感謝。

由於編者水平有限，書中難免有不足之處，請廣大讀者批評指正。