本書按照“信號與系統(tǒng)”課程教學基本要求、“信號分析與處理”課程教學基本要求并擴充相關(guān)內(nèi)容編寫而成。書中包括信號與系統(tǒng)的主要內(nèi)容和數(shù)字信號處理的基本內(nèi)容，并對信號的時頻分析理論進行初步介紹。全書共9章，分別為：信號與系統(tǒng)的基本概念、連續(xù)時間線性時不變系統(tǒng)的時域和s域分析、離散時間線性時不變系統(tǒng)的時域和z域分析、信號的頻域分析、卷積與系統(tǒng)的頻域分析、離散傅里葉變換、模擬濾波器、數(shù)字濾波器、現(xiàn)代信號分析與處理簡介。每章末有習題，并附有習題參考答案。
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目錄
第1章 信號與系統(tǒng)的基本概念 1
1.1 信號概述 1
1.2 信號的分類 1
1.2.1 確定性信號與隨機信號 1
1.2.2 連續(xù)時間信號與離散時間信號 2
1.2.3 周期信號與非周期信號 2
1.2.4 能量信號與功率信號 3
1.3 單位階躍信號與單位沖激(脈沖)信號 4
1.3.1 連續(xù)時間單位階躍信號與單位沖激信號 4
1.3.2 離散時間單位階躍信號與單位脈沖信號 7
1.4 信號的基本運算 8
1.4.1 連續(xù)時間信號的基本運算 8
1.4.2 離散時間信號的基本運算 10
1.5 信號的分解 13
1.5.1 周期信號的正交分解 13
1.5.2 連續(xù)時間信號的時域分解 15
1.5.3 離散時間信號的時域分解 16
1.6 系統(tǒng)概述 17
1.7 系統(tǒng)的分類 17
1.7.1 線性系統(tǒng)與非線性系統(tǒng) 17
1.7.2 時變系統(tǒng)與非時變系統(tǒng) 18
1.7.3 因果系統(tǒng)與非因果系統(tǒng) 19
1.7.4 穩(wěn)定系統(tǒng)與非穩(wěn)定系統(tǒng) 20
習題 20
習題參考答案 23
第2章 連續(xù)時間線性時不變系統(tǒng)的時域和s 域分析 24
2.1 電路分析與綜合簡介 24
2.2 電路元件簡介 25
2.3 線性電路一般分析方法簡介 33
2.3.1 KCL、KVL 完備的數(shù)學形式 33
2.3.2 2b 法 34
2.3.3 其他分析方法 35
2.4 描述連續(xù)時間線性時不變系統(tǒng)的微分方程 37
2.5 連續(xù)時間線性時不變系統(tǒng)的響應 38
2.5.1 連續(xù)時間線性時不變系統(tǒng)的初始條件 38
2.5.2 連續(xù)時間線性時不變系統(tǒng)的零輸入響應 39
2.5.3 連續(xù)時間線性時不變系統(tǒng)的零狀態(tài)響應 40
2.5.4 連續(xù)時間線性時不變系統(tǒng)的全響應 43
2.6 連續(xù)時間線性時不變系統(tǒng)的s域分析 44
2.6.1 拉普拉斯變換 44
2.6.2 微分方程的拉普拉斯變換求解 49
2.6.3 電路的s 域模型與方程 50
2.6.4 系統(tǒng)函數(shù)與單位沖激響應 53
2.6.5 系統(tǒng)的穩(wěn)定性 54
2.7 復合系統(tǒng)的連接及系統(tǒng)函數(shù) 55
2.7.1 系統(tǒng)的連接形式 55
2.7.2 復合系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù) 56
習題 58
習題參考答案 60
第3章 離散時間線性時不變系統(tǒng)的時域和z 域分析 62
3.1 描述離散時間線性時不變系統(tǒng)的差分方程 62
3.2 離散時間線性時不變系統(tǒng)的響應 63
3.2.1 離散時間線性時不變系統(tǒng)的初始條件與響應的迭代求解 63
3.2.2 離散時間線性時不變系統(tǒng)的零輸入響應 64
3.2.3 離散時間線性時不變系統(tǒng)的零狀態(tài)響應 65
3.2.4 離散時間線性時不變系統(tǒng)的全響應 66
3.3 z 變換 67
3.3.1 z 變換的定義 67
3.3.2 z 變換的收斂域 68
3.3.3 常用序列的z變換 70
3.3.4 z 變換的性質(zhì) 73
3.3.5 逆z變換 77
3.4 離散時間線性時不變系統(tǒng)的z 域分析 79
3.4.1 利用z 變換求解差分方程 79
3.4.2 系統(tǒng)函數(shù)與單位脈沖響應 81
3.4.3 系統(tǒng)的穩(wěn)定性 82
3.5 復合系統(tǒng)的連接及系統(tǒng)函數(shù) 82
習題 83
習題參考答案 85
第4章 信號的頻域分析 87
4.1 連續(xù)時間周期信號的傅里葉級數(shù)及頻譜 87
4.1.1 連續(xù)時間周期信號的傅里葉級數(shù) 87
4.1.2 傅里葉級數(shù)的指數(shù)形式 87
4.1.3 連續(xù)時間周期信號的頻譜 89
4.1.4 周期信號的功率譜 93
4.2 非周期信號的傅里葉變換 95
4.2.1 從傅里葉級數(shù)到傅里葉變換 95
4.2.2 典型非周期信號的傅里葉變換 97
4.2.3 傅里葉變換的性質(zhì) 101
4.3 連續(xù)時間周期信號的傅里葉變換 106
4.4 離散時間信號的生成與信號重建 108
4.4.1 采樣定理 108
4.4.2 實際采樣與信號重建 111
4.5 離散時間信號的傅里葉變換 115
4.5.1 s 平面與z 平面的映射關(guān)系 115
4.5.2 離散時間傅里葉變換的定義 117
4.5.3 離散時間傅里葉變換的基本性質(zhì) 119
4.6 離散周期信號的傅里葉級數(shù)和傅里葉變換 120
4.6.1 離散周期信號的傅里葉級數(shù) 120
4.6.2 離散周期信號的傅里葉變換 122
習題 124
習題參考答案 127
第5章 卷積與系統(tǒng)的頻域分析 130
5.1 卷積積分 130
5.1.1 單位沖激響應的時域求解 130
5.1.2 零狀態(tài)響應的卷積積分描述 131
5.1.3 卷積積分的計算與性質(zhì) 132
5.2 連續(xù)時間線性時不變系統(tǒng)的頻域分析 137
5.2.1 連續(xù)時間線性時不變系統(tǒng)的頻率特性 137
5.2.2 連續(xù)時間信號通過系統(tǒng)的頻域分析 138
5.2.3 無失真?zhèn)鬏斚到y(tǒng) 143
5.2.4 理想模擬濾波器 144
5.3 卷積和 146
5.3.1 單位脈沖響應的時域求解 146
5.3.2 零狀態(tài)響應的卷積和描述 148
5.3.3 卷積和的計算與性質(zhì) 148
5.4 離散時間線性時不變系統(tǒng)的頻域分析 152
5.4.1 離散時間線性時不變系統(tǒng)的頻率特性 152
5.4.2 離散時間信號通過系統(tǒng)的頻域分析 153
5.4.3 理想數(shù)字濾波器 153
習題 154
習題參考答案 156
第6章 離散傅里葉變換 159
6.1 離散傅里葉變換概述 159
6.1.1 離散傅里葉變換的定義 159
6.1.2 離散傅里葉變換與DTFT 和z 變換的關(guān)系 161
6.2 離散傅里葉變換的性質(zhì)和圓周卷積 163
6.2.1 離散傅里葉變換的性質(zhì) 163
6.2.2 圓周卷積 165
6.3 利用DFT 計算線性卷積 166
6.3.1 兩個有限長序列的線性卷積 166
6.3.2 短序列與極長序列的線性卷積 167
6.4 利用DFT 計算信號的頻譜 167
6.4.1 混疊現(xiàn)象 168
6.4.2 頻譜泄漏 170
6.4.3 柵欄現(xiàn)象 172
6.4.4 利用DFT 進行頻譜分析時的參數(shù)選擇 173
6.5 快速傅里葉變換 174
6.5.1 DFT 的運算量分析 174
6.5.2 減少DFT 運算量的基本思路 174
6.5.3 基2 時間抽取FFT 算法 175
6.5.4 基2 頻率抽取FFT 算法 177
習題 179
習題參考答案 180
第7章 模擬濾波器 182
7.1 模擬濾波器的幾個概念 182
7.1.1 因果系統(tǒng)的一些特性 182
7.1.2 濾波器逼近 182
7.1.3 歸一化和去歸一化 183
7.2 模擬濾波器設計 183
7.2.1 模擬濾波器模平方函數(shù) 183
7.2.2 巴特沃思模擬低通濾波器設計 184
7.2.3 切比雪夫模擬低通濾波器設計 187
7.2.4 巴特沃思逼近與切比雪夫逼近的比較 189
7.2.5 利用原型模擬低通濾波器設計模擬高通、帶通、帶阻濾波器 189
7.3 無源模擬濾波器的實現(xiàn) 191
7.3.1 無源單端口LC 網(wǎng)絡的綜合 191
7.3.2 無源模擬濾波器的綜合 193
7.4 有源模擬濾波器的實現(xiàn) 199
7.4.1 有源模擬濾波器概述 199
7.4.2 一階轉(zhuǎn)移函數(shù)實現(xiàn)電路 200
7.4.3 二階轉(zhuǎn)移函數(shù)實現(xiàn)電路 201
習題 207
習題參考答案 208
第8章 數(shù)字濾波器 212
8.1 數(shù)字濾波器原理與類型 212
8.2 IIR 數(shù)字濾波器設計 214
8.2.1 脈沖響應不變法設計IIR 濾波器 214
8.2.2 雙線性變換法設計IIR 濾波器 217
8.3 FIR 數(shù)字濾波器設計 220
8.3.1 線性相位系統(tǒng)及時域特性 220
8.3.2 窗函數(shù)法設計FIR 數(shù)字濾波器 223
8.3.3 幾種常用的窗函數(shù) 225
8.3.4 頻率取樣法設計線性相位FIR 濾波器 229
8.4 數(shù)字濾波器結(jié)構(gòu) 230
8.4.1 IIR 數(shù)字濾波器結(jié)構(gòu) 230
8.4.2 FIR 數(shù)字濾波器結(jié)構(gòu) 233
習題 234
習題參考答案 236
第9章 現(xiàn)代信號分析與處理簡介 238
9.1 時頻分析方法 238
9.1.1 時頻分析的基本概念 238
9.1.2 短時傅里葉變換 239
9.1.3 Wigner-Ville 分布 240
9.1.4 時頻分析實例 242
9.2 小波變換 243
9.2.1 概述 243
9.2.2 連續(xù)小波變換 244
9.2.3 離散小波變換 250
9.2.4 小波分析在信號處理中的應用 256
9.3 希爾伯特-黃變換 258
9.3.1 概述 258
9.3.2 瞬時頻率 258
9.3.3 固有模態(tài)函數(shù) 259
9.3.4 希爾伯特譜 261
9.3.5 希爾伯特-黃變換應用實例 261
習題 265
習題參考答案 265
參考文獻 266
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