目 錄
第1章 基本概念 1
1.1 信號與系統(tǒng) 1
1.2 信號的分類 3
1.2.1 確定信號與隨機信號 4
1.2.2 連續(xù)時間信號與離散時間信號 4
1.2.3 偶信號與奇信號 6
1.2.4 周期信號與非周期信號 6
1.2.5 能量信號與功率信號 8
1.3 信號運算 10
1.4 常見信號 12
1.4.1 指數(shù)信號 12
1.4.2 余弦信號 13
1.4.3 指數(shù)衰減的正弦信號 14
1.4.4 階躍信號 15
1.4.5 斜坡信號 17
1.4.6 單位沖激信號 18
1.4.7 單位脈沖信號 20
1.4.8 單位沖激偶信號 21
1.5 系統(tǒng)的運算與互聯(lián) 22
1.6 系統(tǒng)的特性 23
1.6.1 因果性 24
1.6.2 記憶性 24
1.6.3 線性 25
1.6.4 時不變性 25
1.6.5 穩(wěn)定性 26
1.6.6 可逆性 27
1.7 系統(tǒng)舉例 27
1.7.1 一階低通與高通濾波器：RC串聯(lián)電路 27
1.7.2 二階帶通濾波器：RLC電路 29
1.7.3 雷達測距系統(tǒng) 29
1.7.4 移動平均系統(tǒng) 30
1.7.5 多徑傳輸系統(tǒng) 30
1.7.6 離散時間反饋系統(tǒng) 31
1.8 利用Multisim探究概念 31
1.8.1 利用RC電路產(chǎn)生指數(shù)衰減信號 31
1.8.2 利用LC電路產(chǎn)生余弦振蕩信號 32
1.8.3 利用RLC電路產(chǎn)生指數(shù)衰減的正弦信號 32
1.8.4 利用RC電路產(chǎn)生單位階躍信號 33
1.8.5 單位沖激信號 33
1.8.6 一階低通濾波器：RC電路電容輸出 33
1.8.7 一階高通濾波器：RC電路電阻輸出 35
1.8.8 二階帶通濾波器：RLC串聯(lián)電路 36
習題 36
備選習題 38
仿真實驗題 38
第2章 連續(xù)時間系統(tǒng)時域分析 39
2.1 連續(xù)時間系統(tǒng)的微分方程表示 39
2.1.1 微分方程與轉移算子 39
2.1.2 系統(tǒng)響應的經(jīng)典時域解法 41
2.2 零輸入響應 43
2.3 零狀態(tài)響應 46
2.4 單位沖激響應 48
2.4.1 部分分式展開法求單位沖激響應 48
2.4.2 將單位沖激響應轉化為零輸入響應 49
2.4.3 單位階躍響應 53
2.5 卷積積分 54
2.5.1 圖解法計算卷積積分 54
2.5.2 卷積積分的性質 58
2.6 LTI連續(xù)時間系統(tǒng)的互聯(lián) 60
2.7 用單位沖激響應表征LTI連續(xù)時間系統(tǒng)特性 62
2.7.1 無記憶系統(tǒng)的單位沖激響應 62
2.7.2 因果系統(tǒng)的單位沖激響應 63
2.7.3 穩(wěn)定系統(tǒng)的單位沖激響應 63
2.7.4 可逆系統(tǒng)的單位沖激響應 64
2.8 LTI連續(xù)時間系統(tǒng)的框圖表示 65
2.9 線性時不變系統(tǒng)響應的分解 67
2.10 零輸入響應的Multisim仿真 70
習題 72
備選習題 75
仿真實驗題 75
第3章 離散時間系統(tǒng)時域分析 76
3.1 離散時間系統(tǒng)的差分方程表示 76
3.1.1 差分方程與移序算子 76
3.1.2 迭代法求解系統(tǒng)響應 78
3.2 零輸入響應 79
3.3 零狀態(tài)響應 83
3.4 單位脈沖響應 85
3.4.1 部分分式展開法求單位脈沖響應 85
3.4.2 單位階躍響應 89
3.5 卷積和 90
3.5.1 利用定義計算卷積和 90
3.5.2 卷積和的性質 91
3.5.3 不進位長乘法計算卷積和 93
3.6 LTI離散時間系統(tǒng)的互聯(lián) 94
3.7 用單位脈沖響應表征LTI離散時間系統(tǒng)特性 96
3.7.1 無記憶系統(tǒng)的單位脈沖響應 96
3.7.2 因果系統(tǒng)的單位脈沖響應 96
3.7.3 穩(wěn)定系統(tǒng)的單位脈沖響應 97
3.7.4 可逆系統(tǒng)的單位脈沖響應 98
3.8 LTI離散時間系統(tǒng)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(xù)時間傅里葉級數(shù)與傅里葉變換 106
4.1 連續(xù)時間周期信號的傅里葉級數(shù)表示 108
4.1.1 連續(xù)時間周期信號的頻域分量表示 108
4.1.2 指數(shù)傅里葉級數(shù) 109
4.1.3 三角傅里葉級數(shù) 113
4.1.4 吉布斯現(xiàn)象 118
4.1.5 相位譜的作用 119
4.2 連續(xù)時間周期信號傅里葉級數(shù)的性質 120
4.3 連續(xù)時間周期信號的功率譜 126
4.4 連續(xù)時間非周期信號的傅里葉變換表示 127
4.5 連續(xù)時間非周期信號傅里葉變換的性質 134
4.6 連續(xù)時間非周期信號的能量譜密度 143
4.7 連續(xù)時間周期信號的傅里葉變換 144
4.8 利用部分分式展開法求傅里葉反變換 146
習題 148
備選習題 150
仿真實驗題 150
第5章 連續(xù)時間系統(tǒng)頻域分析 151
5.1 連續(xù)時間系統(tǒng)的傅里葉分析 151
5.1.1 連續(xù)時間系統(tǒng)頻域分析法與頻率響應函數(shù) 151
5.1.2 連續(xù)時間周期信號的響應 154
5.1.3 電路系統(tǒng)的響應 158
5.2 無失真?zhèn)鬏斚到y(tǒng) 162
5.3 連續(xù)時間濾波器 163
5.3.1 理想低通濾波器 163
5.3.2 因果濾波器 166
5.3.3 濾波器的應用 167
5.4 時域抽樣定理 171
5.4.1 理想抽樣 171
5.4.2 自然抽樣 176
5.4.3 頻域抽樣 176
5.5 調制與解調 177
5.5.1 調制類型 177
5.5.2 全調幅 178
5.5.3 雙邊帶抑制載波調制 181
5.5.4 脈沖幅度調制 183
5.6 多路復用 184
5.6.1 頻分復用 184
5.6.2 時分復用 185
習題 187
備選習題 191
仿真實驗題 191
課程項目：移動通信系統(tǒng)調研及仿真 191
第6章 離散時間傅里葉級數(shù)與傅里葉變換 192
6.1 離散時間周期信號的傅里葉級數(shù)表示 192
6.2 離散時間周期信號傅里葉級數(shù)的性質 197
6.3 離散時間非周期信號的傅里葉變換表示 199
6.4 離散時間非周期信號傅里葉變換的性質 204
6.5 離散時間周期信號的傅里葉變換 206
6.6 利用部分分式展開法求離散時間傅里葉反變換 208
6.7 離散時間信號的傅里葉變換 209
6.8 離散傅里葉變換 211
6.9 快速傅里葉變換 214
6.9.1 時域抽取算法 214
6.9.2 頻域抽取算法 216
6.9.3 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 離散時間系統(tǒng)頻域分析 225
7.1 離散時間系統(tǒng)的傅里葉分析 225
7.1.1 離散時間系統(tǒng)頻域分析法與頻率響應函數(shù) 225
7.1.2 離散時間周期信號的響應 228
7.2 離散時間濾波器 230
7.2.1 離散時間理想濾波器 230
7.2.2 離散時間因果濾波器 231
習題 234
第8章 連續(xù)時間系統(tǒng)復頻域分析 237
8.1 連續(xù)時間信號復頻域分解—拉普拉斯變換 237
8.1.1 從傅里葉變換到拉普拉斯變換 237
8.1.2 零—極點圖與拉普拉斯變換的收斂域 238
8.1.3 常見信號的拉普拉斯變換 239
8.2 拉普拉斯變換的性質 243
8.3 拉普拉斯反變換 248
8.3.1 單邊拉普拉斯反變換 248
8.3.2 雙邊拉普拉斯反變換 252
8.4 LTI連續(xù)時間系統(tǒng)復頻域分析方法 254
8.4.1 求解具有初始條件的微分方程 254
8.4.2 電路系統(tǒng)的復頻域模型 257
8.5 系統(tǒng)傳遞函數(shù) 258
8.5.1 用系統(tǒng)函數(shù)表示連續(xù)時間系統(tǒng) 258
8.5.2 連續(xù)時間系統(tǒng)的互聯(lián) 260
8.5.3 復頻域模擬框圖 261
8.6 系統(tǒng)函數(shù)與系統(tǒng)特性 263
8.6.1 系統(tǒng)函數(shù)與系統(tǒng)的穩(wěn)定性 263
8.6.2 逆系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù) 265
8.7 通過零—極點確定頻率響應 266
8.7.1 系統(tǒng)頻率響應的圖解 266
8.7.2 濾波器的系統(tǒng)函數(shù)設計 269
8.8 反饋控制系統(tǒng)分析 272
8.8.1 反饋系統(tǒng)的定義與應用 272
8.8.2 反饋控制系統(tǒng)的穩(wěn)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 離散時間系統(tǒng)z域分析 284
9.1 離散時間信號z域分解—z變換 284
9.1.1 從離散時間傅里葉變換到z變換 284
9.1.2 零—極點圖與z變換的收斂域 285
9.1.3 z變換與拉普拉斯變換的關系 286
9.1.4 常見信號的z變換 287
9.2 z變換的性質 290
9.3 z反變換 295
9.4 LTI離散時間系統(tǒng)z域分析方法 299
9.5 系統(tǒng)傳遞函數(shù) 304
9.5.1 用系統(tǒng)函數(shù)表示離散時間系統(tǒng) 304
9.5.2 離散時間系統(tǒng)的互聯(lián) 306
9.5.3 z域模擬框圖 307
9.6 系統(tǒng)函數(shù)與系統(tǒng)特性 309
9.6.1 系統(tǒng)函數(shù)與系統(tǒng)的穩(wěn)定性 309
9.6.2 逆系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù) 310
9.7 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 318
10.1 模擬濾波器的設計 319
10.1.1 巴特沃斯濾波器 319
10.1.2 切比雪夫濾波器 323
10.2 模擬域頻率變換 326
10.3 從模擬濾波器設計IIR濾波器 332
10.3.1 利用導數(shù)逼近設計IIR濾波器 332
10.3.2 利用沖激響應不變法設計IIR濾波器 334
10.3.3 利用雙線性變換法設計IIR濾波器 335
10.4 有限沖激響應數(shù)字濾波器 338
10.4.1 有限沖激響應數(shù)字濾波器的線性相位特性 338
10.4.2 利用窗函數(shù)設計線性相位FIR濾波器 340
10.4.3 利用頻率抽樣法設計線性相位FIR濾波器 341
10.5 數(shù)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 系統(tǒng)狀態(tài)變量分析 346
11.1 LTI連續(xù)時間系統(tǒng)的狀態(tài)變量表示 346
11.1.1 連續(xù)時間系統(tǒng)狀態(tài)方程的一般形式 346
11.1.2 由電路系統(tǒng)建立狀態(tài)方程 348
11.1.3 由微分方程建立電路方程 349
11.1.4 由模擬框圖建立狀態(tài)方程 350
11.2 連續(xù)時間系統(tǒng)狀態(tài)方程的求解 354
11.2.1 連續(xù)時間系統(tǒng)狀態(tài)方程時域求解 354
11.2.2 狀態(tài)方程復頻域求解 356
11.3 LTI離散時間系統(tǒng)的狀態(tài)變量表示 357
11.3.1 離散時間系統(tǒng)狀態(tài)方程的一般形式 357
11.3.2 由差分方程建立狀態(tài)方程 358
11.3.3 由模擬框圖建立狀態(tài)方程 358
11.4 離散時間系統(tǒng)狀態(tài)方程的求解 360
11.4.1 離散時間系統(tǒng)狀態(tài)方程時域求解 360
11.4.2 狀態(tài)方程z域求解 361
11.5 狀態(tài)矢量的線性變換 363
11.5.1 具有對角矩陣的狀態(tài)方程 363
11.5.2 系統(tǒng)的可控制性和可觀測性 365
習題 368
備選習題 370
參考文獻 371