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信號與系統(tǒng)(第3版) 版權信息
- ISBN：9787302670858
- 條形碼：9787302670858 ; 978-7-302-67085-8
- 裝幀：70g膠版紙
- 冊數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
信號與系統(tǒng)(第3版) 本書特色
本教材為重慶市精品課程、重慶市(省級)精品資源共享課程、重慶市高校一流本科課程示范案例，書中配有大量的例題和習題、實驗題，使讀者從基本理論過渡到實際應用。
信號與系統(tǒng)(第3版) 內(nèi)容簡介
"本書共7章，即信號與系統(tǒng)的基本概念、連續(xù)時間系統(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)的復頻域分析、離散時間系統(tǒng)的時域與頻域分析、離散系統(tǒng)的Z域分析、系統(tǒng)分析的狀態(tài)變量法。 本書著重講述連續(xù)時間與離散時間信號與系統(tǒng)的表示與分析方法、兩類信號與系統(tǒng)的相似關系以及它們之間的內(nèi)在聯(lián)系或轉(zhuǎn)換，側(cè)重介紹信號處理中較完善的基本方法和基本理論； 引入MATLAB作為信號與系統(tǒng)分析的工具，將課程中的重點、難點用MATLAB進行形象、直觀的計算機模擬與仿真實現(xiàn)，從而加深對信號與系統(tǒng)基本原理、方法及應用的理解。書中配有大量的例題、習題和實驗題，使讀者能較好地從基本理論過渡到實際應用。 本書可作為高等工科院校電子信息工程、通信工程、自動化、電子科學與技術、計算科學與技術、生物醫(yī)學工程等專業(yè)的教材，還可供有關科技人員學習參考。 "
信號與系統(tǒng)(第3版) 目錄
第1章 信號與系統(tǒng)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 ……………………………………………………………… 1
1.1.2 信號的分類 ……………………………………………………………… 2
1.2 基本的連續(xù)時間和離散時間信號 ………………………………………………… 6
1.2.1 單位階躍信號與單位沖激信號 ………………………………………… 6
1.2.2 正弦型信號與正弦型序列 ……………………………………………… 12
1.2.3 指數(shù)型信號與指數(shù)型序列 ……………………………………………… 14
1.2.4 單位門信號 ……………………………………………………………… 16
1.2.5 符號信號 ………………………………………………………………… 17
1.2.6 單位斜坡信號 …………………………………………………………… 17
1.2.7 抽樣信號 ………………………………………………………………… 18
1.3 信號的基本運算與波形變換 …………………………………………………… 18
1.3.1 信號的基本運算 ………………………………………………………… 18
1.3.2 自變量變換導致的信號變換 …………………………………………… 23
1.3.3 信號的分解 ……………………………………………………………… 30
1.4 系統(tǒng)的描述及其分類 …………………………………………………………… 34
1.4.1 系統(tǒng)的概念 ……………………………………………………………… 34
1.4.2 系統(tǒng)模型 ………………………………………………………………… 35
1.4.3 系統(tǒng)的基本連接方式 …………………………………………………… 37
1.4.4 系統(tǒng)模擬 ………………………………………………………………… 39
1.4.5 系統(tǒng)的分類 ……………………………………………………………… 42
1.5 線性時不變系統(tǒng)的性質(zhì) ………………………………………………………… 47
1.5.1 齊次性 …………………………………………………………………… 47
1.5.2 疊加性 …………………………………………………………………… 48
1.5.3 線性性 …………………………………………………………………… 48
1.5.4 時不變性 ………………………………………………………………… 48
1.5.5 微分性(或差分性)……………………………………………………… 48
1.5.6 積分性(或累加和性)…………………………………………………… 49
1.6 信號與系統(tǒng)分析概述 …………………………………………………………… 49
1.6.1 信號分析方法 …………………………………………………………… 50
1.6.2 系統(tǒng)分析方法 …………………………………………………………… 50
1.7 信號及其運算的 MATLAB實現(xiàn) ……………………………………………… 51
1.7.1 連續(xù)時間信號的 MATLAB實現(xiàn) ……………………………………… 51
1.7.2 離散時間信號的 MATLAB實現(xiàn) ……………………………………… 58
1.7.3 連續(xù)時間信號的基本運算與波形變換的 MATLAB實現(xiàn) …………… 62
1.7.4 離散序列的基本運算與波形變換的 MATLAB實現(xiàn) ………………… 66
1.7.5 信號的分解 MATLAB實現(xiàn) …………………………………………… 69
習題 ……………………………………………………………………………………… 70
MATLAB實驗 ………………………………………………………………………… 75
第2章 連續(xù)時間系統(tǒng)的時域分析 ……………………………………………………… 76
2.1 線性連續(xù)系統(tǒng)的描述及其響應 ………………………………………………… 76
2.1.1 LTI系統(tǒng)的微分方程描述 ……………………………………………… 76
2.1.2 經(jīng)典時域分析方法 ……………………………………………………… 79
2.1.3 零輸入響應與零狀態(tài)響應 ……………………………………………… 82
2.1.4 關于初始狀態(tài)的討論 …………………………………………………… 85
2.2 沖激響應和階躍響應 …………………………………………………………… 86
2.2.1 沖激響應 ………………………………………………………………… 86
2.2.2 階躍響應 ………………………………………………………………… 90
2.3 卷積積分及其應用 ……………………………………………………………… 92
2.3.1 卷積積分的定義 ………………………………………………………… 93
2.3.2 任意信號的沖激表示 …………………………………………………… 93
2.3.3 用卷積積分計算線性時不變系統(tǒng)的零狀態(tài)響應 ……………………… 93
2.3.4 卷積的計算---圖形掃描法 …………………………………………… 94
2.3.5 卷積積分的性質(zhì) ………………………………………………………… 96
2.4 利用 MATLAB進行 LTI連續(xù)系統(tǒng)的時域分析 ……………………………… 101
2.4.1 利用 MATLAB求 LTI連續(xù)系統(tǒng)的響應 …………………………… 101
2.4.2 利用 MATLAB求 LTI連續(xù)系統(tǒng)的沖激響應和階躍響應 ………… 102
2.4.3 利用 MATLAB實現(xiàn)連續(xù)時間信號的卷積 ………………………… 103
習題 …………………………………………………………………………………… 105
MATLAB實驗 ………………………………………………………………………… 108
第3章 連續(xù)時間信號與系統(tǒng)的頻域分析 ……………………………………………… 109
3.1 信號分解為正交函數(shù) …………………………………………………………… 109
3.1.1 正交函數(shù)集 …………………………………………………………… 109
3.1.2 信號的正交分解與*小均方誤差 …………………………………… 110
3.2 周期信號的傅里葉級數(shù)及基本性質(zhì) …………………………………………… 111
3.2.1 傅里葉級數(shù)的三角函數(shù)形式 ………………………………………… 112
3.2.2 傅里葉級數(shù)的指數(shù)形式 ……………………………………………… 113
3.2.3 函數(shù)的對稱性與傅里葉系數(shù)的關系 ………………………………… 115
3.2.4 傅里葉級數(shù)的基本性質(zhì) ……………………………………………… 118
3.3 周期信號的頻譜 ………………………………………………………………… 121
3.3.1 周期信號頻譜的特點 ………………………………………………… 121
3.3.2 周期矩形脈沖的頻譜 ………………………………………………… 123
3.3.3 周期信號的功率譜 …………………………………………………… 127
3.4 非周期信號的頻譜 ……………………………………………………………… 127
3.5 常用非周期信號的傅里葉變換 ………………………………………………… 131
3.5.1 單位沖激 ……………………………………………………………… 131
3.5.2 沖激函數(shù)導數(shù) ………………………………………………………… 132
3.5.3 單位直流信號 ………………………………………………………… 132
3.5.4 單位階躍信號 ………………………………………………………… 133
3.5.5 符號函數(shù) ……………………………………………………………… 134
3.5.6 矩形脈沖信號 ………………………………………………………… 135
3.5.7 虛指數(shù)函數(shù) …………………………………………………………… 135
3.5.8 周期信號 ……………………………………………………………… 135
3.5.9 高斯函數(shù)信號 ………………………………………………………… 136
3.6 傅里葉變換的性質(zhì) ……………………………………………………………… 137
3.6.1 線性性質(zhì) ……………………………………………………………… 137
3.6.2 奇偶特性 ……………………………………………………………… 138
3.6.3 正反變換的對稱性 …………………………………………………… 139
3.6.4 尺度變換(展縮性質(zhì)或波形的縮放特性) …………………………… 140
3.6.5 時移特性 ……………………………………………………………… 140
3.6.6 頻移特性 ……………………………………………………………… 141
3.6.7 卷積定理 ……………………………………………………………… 143
3.6.8 時域微分和積分性質(zhì) ………………………………………………… 145
3.6.9 頻域微分和頻域積分 ………………………………………………… 148
3.6.10 能量譜和功率譜 ……………………………………………………… 148
3.7 傅里葉反變換 …………………………………………………………………… 151
3.7.1 利用傅里葉變換對稱特性 …………………………………………… 151
3.7.2 部分分式展開 ………………………………………………………… 151
3.7.3 利用傅里葉變換性質(zhì)和常見信號的傅里葉變換對 ………………… 153
3.8 LTI系統(tǒng)的頻域分析 …………………………………………………………… 153
3.8.1 頻率響應 ……………………………………………………………… 153
3.8.2 信號無失真?zhèn)鬏?……………………………………………………… 157
3.8.3 理想低通濾波器的響應 ……………………………………………… 158
3.9 希爾伯特變換 …………………………………………………………………… 161
3.9.1 因果時間函數(shù)的傅里葉變換的實部或虛部自滿性 ………………… 161
3.9.2 連續(xù)時間解析信號的希爾伯特變換表示法 ………………………… 162
3.9.3 希爾伯特變換的性質(zhì) ………………………………………………… 163
3.10 調(diào)制與解調(diào) …………………………………………………………………… 165
3.10.1 正弦幅度調(diào)制和解調(diào) ……………………………………………… 165
3.10.2 脈沖幅度調(diào)制 ……………………………………………………… 172
3.11 連續(xù)時間信號的抽樣 ………………………………………………………… 173
3.11.1 周期抽樣 …………………………………………………………… 173
3.11.2 抽樣的時域表示 …………………………………………………… 174
3.11.3 時域抽樣定理 ……………………………………………………… 176
3.11.4 連續(xù)時間信號的重建 ……………………………………………… 177
3.11.5 信號的頻域抽樣 …………………………………………………… 181
3.12 用 MATLAB進行連續(xù)時間信號與系統(tǒng)的頻域分析 ……………………… 182
3.12.1 周期信號的傅里葉級數(shù) MATLAB實現(xiàn) ………………………… 182
3.12.2 周期信號頻譜分析 MATLAB實現(xiàn) ……………………………… 185
3.12.3 非周期信號頻譜分析 MATLAB實現(xiàn) …………………………… 197
3.12.4 傅里葉變換性質(zhì) MATLAB實現(xiàn) ………………………………… 200
3.12.5 系統(tǒng)的頻率特性的 MATLAB實現(xiàn) ……………………………… 206
3.12.6 連續(xù)信號的抽樣及重構(gòu) MATLAB實現(xiàn) ………………………… 208
3.12.7 利用 MATLAB實現(xiàn)連續(xù)時間信號的相關分析 ………………… 211
習題 …………………………………………………………………………………… 216
MATLAB實驗 ………………………………………………………………………… 221
第4章 連續(xù)時間信號與系統(tǒng)的復頻域分析 …………………………………………… 223
4.1 拉普拉斯變換 …………………………………………………………………… 223
4.1.1 拉普拉斯變換的定義 ………………………………………………… 223
4.1.2 拉普拉斯變換的收斂域 ……………………………………………… 226
4.1.3 常用信號的拉普拉斯變換 …………………………………………… 228
4.2 拉普拉斯變換的性質(zhì) …………………………………………………………… 231
4.2.1 線性性質(zhì) ……………………………………………………………… 231
4.2.2 時移(延時)特性 ……………………………………………………… 232
4.2.3 尺度變換(展縮性質(zhì)) ………………………………………………… 234
4.2.4 頻移特性 ……………………………………………………………… 235
4.2.5 時域微分定理 ………………………………………………………… 235
4.2.6 時域積分定理 ………………………………………………………… 237
4.2.7 S 域微分定理 ………………………………………………………… 239
4.2.8 S 域積分定理 ………………………………………………………… 240
4.2.9 初值定理 ……………………………………………………………… 240
4.2.10 終值定理 ……………………………………………………………… 241
4.2.11 時域卷積定理 ………………………………………………………… 241
4.3 拉普拉斯反變換 ………………………………………………………………… 242
4.3.1 逆變換表法 …………………………………………………………… 242
4.3.2 部分分式展開法(海維塞展開法) …………………………………… 243
4.3.3 圍線積分法(留數(shù)法) ………………………………………………… 247
4.3.4 應用拉普拉斯變換的性質(zhì)求反變換 ………………………………… 248
4.4 LTI系統(tǒng)的復頻域分析 ………………………………………………………… 249
4.4.1 微分方程的拉普拉斯變換解法 ……………………………………… 249
4.4.2 拉普拉斯變換法分析電路、S 域元件模型 …………………………… 251
4.5 系統(tǒng)函數(shù) H s) ………………………………………………………………… 255
4.5.1 H s)的定義與性質(zhì) …………………………………………………… 255
4.5.2 利用系統(tǒng)函數(shù) H s)求解連續(xù)時間 LTI系統(tǒng)的響應 ……………… 257
4.5.3 系統(tǒng)的方框圖表示與模擬 …………………………………………… 259
4.5.4 系統(tǒng)函數(shù)的零、極點與系統(tǒng)特性的關系 ……………………………… 264
4.6 系統(tǒng)的穩(wěn)定性 …………………………………………………………………… 269
4.6.1 系統(tǒng)穩(wěn)定的概念 ……………………………………………………… 269
4.6.2 穩(wěn)定性判據(jù) …………………………………………………………… 270
4.7 用 MATLAB進行連續(xù)時間信號與系統(tǒng)的復頻域分析 ……………………… 272
4.7.1 用 MATLAB繪制拉普拉斯變換的曲面圖 ………………………… 272
4.7.2 用 MATLAB實現(xiàn)拉普拉斯變換零、極點分布對曲面圖的影響 …… 273
4.7.3 利用 MATLAB繪制連續(xù)系統(tǒng)零、極點圖 …………………………… 274
4.7.4 利用 MATLAB實現(xiàn)拉普拉斯反變換 ……………………………… 275
4.7.5 利用 MATLAB實現(xiàn)連續(xù)系統(tǒng)零、極點分布與系統(tǒng)沖激響應
時域特性關系 ………………………………………………………… 275
4.7.6 利用 MATLAB實現(xiàn)幾何向量法分析連續(xù)系統(tǒng)頻率響應 ………… 278
習題 …………………………………………………………………………………… 281
MATLAB實驗 ………………………………………………………………………… 286
第5章 離散時間系統(tǒng)的時域與頻域分析 ……………………………………………… 287
5.1 離散時間系統(tǒng) …………………………………………………………………… 287
5.1.1 離散時間系統(tǒng)的基本概念 …………………………………………… 287
5.1.2 離散時間系統(tǒng)的描述 ………………………………………………… 287
5.1.3 差分方程算子表示形式 ……………………………………………… 289
5.2 離散時間系統(tǒng)的時域分析 ……………………………………………………… 289
5.2.1 迭代法 ………………………………………………………………… 289
5.2.2 經(jīng)典解法 ……………………………………………………………… 290
5.2.3 零輸入響應和零狀態(tài)響應 …………………………………………… 292
5.2.4 用卷積和求零狀態(tài)響應 ……………………………………………… 294
5.3 離散時間信號與系統(tǒng)的頻域響應 ……………………………………………… 300
5.3.1 周期離散時間信號的離散傅里葉級數(shù)表示 ………………………… 300
5.3.2 非周期離散時間信號的離散時間傅里葉變換 ……………………… 305
5.3.3 周期序列的離散時間傅里葉變換 …………………………………… 307
5.3.4 離散時間傅里葉變換的性質(zhì) ………………………………………… 308
5.3.5 離散時間 LTI系統(tǒng)的頻域分析 ……………………………………… 312
5.4 用 MATLAB進行離散時間系統(tǒng)的時域與頻域分析 ………………………… 316
5.4.1 用 MATLAB實現(xiàn)離散時間序列卷積 ……………………………… 316
5.4.2 用 MATLAB實現(xiàn)離散時間系統(tǒng)的單位響應 ……………………… 318
5.4.3 用 MATLAB求 LTI離散系統(tǒng)的響應 ……………………………… 319
5.4.4 用 MATLAB求離散信號的頻譜分析 ……………………………… 322
習題 …………………………………………………………………………………… 325
MATLAB實驗 ………………………………………………………………………… 329
第6章 離散系統(tǒng)的Z 域分析 …………………………………………………………… 330
6.1 Z 變換 …………………………………………………………………………… 330
6.1.1 Z 變換的定義及其收斂域 …………………………………………… 330
6.1.2 典型序列的Z 變換及其與收斂域的對應關系 ……………………… 332
6.1.3 Z 變換與拉普拉斯變換的關系 ……………………………………… 335
6.2 Z 變換的性質(zhì) …………………………………………………………………… 336
6.2.1 線性性質(zhì) ……………………………………………………………… 336
6.2.2 移位特性 ……………………………………………………………… 337
6.2.3 尺度變換 ……………………………………………………………… 339
6.2.4 初值定理 ……………………………………………………………… 340
6.2.5 終值定理 ……………………………………………………………… 340
6.2.6 卷積定理 ……………………………………………………………… 340
6.3 Z 反變換 ………………………………………………………………………… 342
6.3.1 冪級數(shù)展開法(長除法) ……………………………………………… 342
6.3.2 部分分式展開法 ……………………………………………………… 343
6.3.3 圍線積分法(留數(shù)法) ………………………………………………… 347
6.4 離散時間系統(tǒng)的Z 域分析 ……………………………………………………… 348
6.4.1 利用Z 變換求解差分方程 …………………………………………… 348
6.4.2 離散系統(tǒng)函數(shù) ………………………………………………………… 350
6.4.3 離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性 …………………………………………………… 355
6.5 離散時間系統(tǒng)的Z 域模擬圖 …………………………………………………… 356
6.5.1 離散時間系統(tǒng)的連接 ………………………………………………… 356
6.5.2 離散時間系統(tǒng)的Z 域模擬圖 ………………………………………… 357
6.6 用 MATLAB進行離散系統(tǒng)的Z 域分析 ……………………………………… 359
6.6.1 利用 MATLAB繪制離散系統(tǒng)的零、極點圖 ………………………… 359
6.6.2 利用 MATLAB分析離散系統(tǒng)的零、極點圖分布與系統(tǒng)單位響應
時域特性的關系 ……………………………………………………… 361
6.6.3 利用系統(tǒng)函數(shù)求解離散系統(tǒng)差分方程的 MATLAB ……………… 363
6.6.4 利用 MATLAB實現(xiàn)Z 域的部分分式展開式 ……………………… 364
6.6.5 利用 MATLAB實現(xiàn)Z 變換和Z 反變換 …………………………… 364
習題 …………………………………………………………………………………… 366
MATLAB實驗 ………………………………………………………………………… 368
第7章 系統(tǒng)分析的狀態(tài)變量法 ………………………………………………………… 370
7.1 狀態(tài)方程 ………………………………………………………………………… 371
7.1.1 狀態(tài)變量和狀態(tài)方程 ………………………………………………… 371
7.1.2 狀態(tài)方程的一般形式 ………………………………………………… 374
7.2 連續(xù)系統(tǒng)狀態(tài)方程的解 ………………………………………………………… 376
7.2.1 狀態(tài)方程的時域求解 …………………………………………………… 376
7.2.2 狀態(tài)方程的復頻域求解 ………………………………………………… 378
7.3 離散系統(tǒng)的狀態(tài)變量分析 ……………………………………………………… 380
7.3.1 離散系統(tǒng)狀態(tài)方程的建立 ……………………………………………… 380
7.3.2 狀態(tài)方程的時域解 ……………………………………………………… 381
7.3.3 狀態(tài)方程的Z 變換解 …………………………………………………… 384
7.4 MATLAB 在系統(tǒng)狀態(tài)變量分析中的應用 ……………………………………… 386
7.4.1 MATLAB 實現(xiàn)系統(tǒng)微分方程到狀態(tài)方程的轉(zhuǎn)換 ……………………… 386
7.4.2 MATLAB 實現(xiàn)由系統(tǒng)狀態(tài)方程計算系統(tǒng)函數(shù)矩陣 …………………… 387
7.4.3 用 MATLAB 求解連續(xù)時間系統(tǒng)的狀態(tài)方程 ………………………… 387
7.4.4 用 MATLAB 求解離散時間系統(tǒng)的狀態(tài)方程 ………………………… 389
習題……………………………………………………………………………………… 390 MATLAB 實驗 ………………………………………………………………………… 392
參考文獻……………………………………………………………………………………… 393
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