“信號(hào)與系統(tǒng)”是以信號(hào)特性和處理等工程問(wèn)題為背景，經(jīng)數(shù)學(xué)抽象及理論概括而形成的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程。其主要任務(wù)是研究確定信號(hào)通過(guò)線性時(shí)不變系統(tǒng)進(jìn)行傳輸、處理的基本理論和基本分析方法。
“信號(hào)與系統(tǒng)”課程的內(nèi)容以傳統(tǒng)和經(jīng)典為主�，F(xiàn)有的教材大都注重其內(nèi)容的嚴(yán)謹(jǐn)與完整(加有不少相關(guān)專(zhuān)業(yè)的內(nèi)容)，篇幅較大，在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，尤其是授課時(shí)數(shù)有限的情況下，很難按照教材完全實(shí)施，達(dá)不到預(yù)期目的。編者根據(jù)多年的教學(xué)實(shí)踐和教改要求修訂了本教材。本書(shū)以基本原理和基本方法為主導(dǎo)，以三大變換為主線，精選課程的基本內(nèi)容，刪繁就簡(jiǎn)，突出物理概念。
感謝讀者的厚愛(ài)，《信號(hào)與系統(tǒng)》第五版即將出版。本版除了保留了經(jīng)典理論與現(xiàn)代計(jì)算技術(shù)相結(jié)合的特色，重點(diǎn)對(duì)后續(xù)課程涉及的內(nèi)容及一些擴(kuò)展內(nèi)容作了刪減，例如相關(guān)、功率譜與能量譜等；為了便于具體概念的理解，對(duì)應(yīng)地增加了少量的例題及例題詳解；對(duì)習(xí)題進(jìn)行了進(jìn)一步的歸納、增減、優(yōu)化，有利于讀者練習(xí)時(shí)分析比較，更好地鞏固課堂學(xué)習(xí)的基本概念。
編者在編寫(xiě)過(guò)程中考慮到了接受對(duì)象的不同，采取了寬口徑的處理原則，書(shū)中打*的部分可供有不同教學(xué)要求的學(xué)�；蚪處熯x用。若讀者還需深入了解相關(guān)專(zhuān)業(yè)知識(shí)，可參閱相關(guān)專(zhuān)業(yè)書(shū)籍。
本書(shū)概念清晰、系統(tǒng)性強(qiáng)、特色明顯，尤其是引入現(xiàn)代教學(xué)思想與工具，使本書(shū)不僅非常適合作為電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)本科學(xué)生的教材，也可作為計(jì)算機(jī)科學(xué)與應(yīng)用等相關(guān)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的教材。對(duì)相關(guān)專(zhuān)業(yè)的工程技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本書(shū)也是一本較好的自學(xué)教材和參考用書(shū)。
很高興有兩位年輕的同行榮傳振、朱瑩參加了本版的部分糾錯(cuò)工作。
本書(shū)在編寫(xiě)過(guò)程中，還得到了陸軍工程大學(xué)通信工程學(xué)院關(guān)宇教授的大力支持和幫助，編者在此表示深深的謝意。
由于編者水平有限，書(shū)中難免存在一些疏漏，懇請(qǐng)廣大讀者不吝賜教。
作 者
2022年3月
本書(shū)以三大變換(拉普拉斯變換、傅里葉變換和z變換)為主線，描述了信號(hào)與系統(tǒng)的基本理論和分析方法，同時(shí)將經(jīng)典理論與現(xiàn)代計(jì)算技術(shù)相結(jié)合，以期增強(qiáng)讀者對(duì)本課程知識(shí)點(diǎn)的理解與掌握。本書(shū)每章的最后一節(jié)為MATLAB仿真內(nèi)容，以幫助讀者學(xué)習(xí)、掌握和應(yīng)用MATLAB知識(shí)，提高計(jì)算和作圖能力。
本書(shū)概念清晰、系統(tǒng)性強(qiáng)、特色鮮明，符合當(dāng)前強(qiáng)調(diào)素質(zhì)教育的教學(xué)改革要求。全書(shū)敘述流暢，深入淺出，使用方便，便于自學(xué)。
本書(shū)可作為高校通信、自動(dòng)控制、電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)本科教材，對(duì)相關(guān)專(zhuān)業(yè)的工程技術(shù)人員也是一本有益的自學(xué)教材和參考用書(shū)。
第1章 信號(hào)與系統(tǒng) 1
1.1 信號(hào)與系統(tǒng)概述 1
1.2 信號(hào)及其分類(lèi) 1
1.3 典型信號(hào) 4
1.3.1 常用連續(xù)信號(hào) 4
1.3.2 奇異信號(hào) 7
1.4 連續(xù)信號(hào)的運(yùn)算 13
1.4.1 時(shí)移、折疊、尺度 13
1.4.2 微分與積分 15
1.4.3 信號(hào)的加(減)、乘(除) 16
1.5 連續(xù)信號(hào)的分解 17
1.5.1 規(guī)則信號(hào)的分解 17
1.5.2 信號(hào)的直流與交流分解18
1.5.3 信號(hào)的奇偶分解 18
1.5.4 任意信號(hào)的分解 20
1.6 系統(tǒng)及其響應(yīng) 21
1.6.1 系統(tǒng)的定義 21
1.6.2 系統(tǒng)的初始狀態(tài) 22
1.6.3 系統(tǒng)的響應(yīng) 23
1.7 系統(tǒng)的分類(lèi) 24
1.7.1 動(dòng)態(tài)系統(tǒng)與靜態(tài)系統(tǒng) 24
1.7.2 因果系統(tǒng)與非因果系統(tǒng) 25
1.7.3 連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)與離散時(shí)間系統(tǒng) 25
1.7.4 線性系統(tǒng)與非線性系統(tǒng) 26
1.7.5 時(shí)變系統(tǒng)與非時(shí)變系統(tǒng) 27
1.8 LTI系統(tǒng)分析方法 28
1.8.1 LTI系統(tǒng)模型 28
1.8.2 LTI系統(tǒng)分析方法 29
1.8.3 LTI系統(tǒng)的微、積分性質(zhì) 29
1.9 基于MATLAB的信號(hào)描述及其運(yùn)算30
1.9.1 常用信號(hào)的MATLAB程序30
1.9.2 信號(hào)運(yùn)算的MATLAB程序36
習(xí)題 41
第2章 連續(xù)時(shí)間信號(hào)和系統(tǒng)的時(shí)域分析 46
2.1 LTI系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型與傳輸算子 46
2.1.1 建立LTI系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 46
2.1.2 用算子符號(hào)表示微分方程 47
2.1.3 用算子電路建立系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型49
2.1.4 傳輸（轉(zhuǎn)移）算子H（p）51
2.2 LTI因果系統(tǒng)的零輸入響應(yīng) 52
2.2.1 零輸入響應(yīng) 52
2.2.2 初始條件標(biāo)準(zhǔn)化 55
2.3 LTI因果系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng) 57
2.3.1 單位沖激響應(yīng)h(t) 57
2.3.2 系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng)yzs(t) 59
2.4 卷積及其性質(zhì) 60
2.4.1 卷積 60
2.4.2 任意函數(shù)與δ(t)、u(t)卷積 61
2.4.3 卷積的性質(zhì)62
2.4.4 卷積的圖解法63
2.4.5 卷積的微分與積分性質(zhì)65
2.5 LTI因果系統(tǒng)的全響應(yīng)及其經(jīng)典方法求解 67
2.5.1 全響應(yīng) 67
2.5.2 全響應(yīng)的其他分解68
*2.5.3 經(jīng)典法求解系統(tǒng)微分方程 69
2.6 基于MATLAB的時(shí)域分析 71
2.6.1 求系統(tǒng)的沖激響應(yīng)與階躍響應(yīng) 71
2.6.2 利用擴(kuò)展函數(shù)convwthn求時(shí)域卷積 71
2.6.3 響應(yīng)時(shí)域求解的MATLAB程序74
習(xí)題 74
第3章 連續(xù)時(shí)間信號(hào)和系統(tǒng)的頻域表示與分析 80
3.1 周期信號(hào)的傅里葉級(jí)數(shù)分析 80
3.1.1 三角形式的傅里葉級(jí)數(shù) 81
3.1.2 指數(shù)形式的傅里葉級(jí)數(shù) 83
3.1.3 周期矩形脈沖頻譜 85
3.1.4 周期T及脈沖寬度τ對(duì)頻譜的影響 87
3.1.5 周期信號(hào)的頻譜特點(diǎn) 87
*3.2 周期信號(hào)的對(duì)稱(chēng)性 88
3.2.1 信號(hào)對(duì)稱(chēng)性與傅里葉級(jí)數(shù)系數(shù)關(guān)系 88
3.2.2 坐標(biāo)軸的影響 93
3.3 非周期信號(hào)的頻譜——傅里葉變換 95
3.3.1 從傅里葉級(jí)數(shù)到傅里葉變換 95
3.3.2 常用函數(shù)的傅里葉變換對(duì) 97
3.3.3 傅里葉系數(shù)Fn與頻譜函數(shù)F(ω)的關(guān)系 101
3.4 傅里葉變換性質(zhì)及定理 102
3.5 LTI系統(tǒng)的頻域分析 118
3.5.1 系統(tǒng)的頻響函數(shù) 118
3.5.2 系統(tǒng)的頻域分析 121
3.6 無(wú)失真?zhèn)鬏斚到y(tǒng) 123
*3.7 理想低通濾波器與物理可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng) 126
3.7.1 理想低通濾波器及其沖激響應(yīng) 127
3.7.2 理想低通濾波器的階躍響應(yīng) 127
3.7.3 頻帶寬度 132
3.7.4 物理可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng) 133
3.8 時(shí)域采樣與恢復(fù)（插值） 134
3.8.1 時(shí)域采樣 135
3.8.2 采樣定理 136
3.8.3 原信號(hào)的恢復(fù) 137
3.9 基于MATLAB的頻域分析 139
3.9.1 周期信號(hào)的傅里葉級(jí)數(shù)展開(kāi)與合成 139
3.9.2 常用信號(hào)傅里葉正、反變換MATLAB程序 142
3.9.3 傅里葉變換性質(zhì)的MATLAB程序 146
3.9.4 時(shí)域采樣與恢復(fù)的MATLAB程序 150
習(xí)題 152
第4章 連續(xù)時(shí)間信號(hào)和系統(tǒng)的復(fù)頻域表示與分析 163
4.1 拉普拉斯變換 163
4.1.1 單邊拉普拉斯變換 163
4.1.2 常用函數(shù)的單邊拉普拉斯變換 165
4.1.3 雙邊拉普拉斯變換 167
4.1.4 拉普拉斯變換與傅里葉變換的關(guān)系 169
4.2 拉普拉斯變換的性質(zhì)與定理 169
4.3 拉普拉斯反變換 180
4.3.1 m
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