《信號與系統(tǒng)》內(nèi)容符合教育部頒布的《高等學校信號與系統(tǒng)課程教學基本要求》,能滿足培養(yǎng)應用型人才的需要。全書共分6章,包括信號、系統(tǒng)的基本概念,信號、系統(tǒng)的時域分析,傅里葉變換及頻域分析,拉普拉斯變換及s域分析,z變換及z域分析,典型應用實例的MATLAB設計實現(xiàn)。全書重點突出,風格獨特,簡明易懂,面向應用,文理滲透,適于教學。書中引入了MATLAB分析方法,力求實現(xiàn)原理、方法與應用的三結(jié)合,生動形象,便于讀者學習。
《信號與系統(tǒng)》可作為高等院校電子信息工程、通信工程、自動化、電子信息科學與技術(shù)、生物醫(yī)學工程、計算機科學與技術(shù)等專業(yè)“信號與系統(tǒng)”課程的教材,也可供從事相關(guān)專業(yè)的科技工作人員參考。
《信號與系統(tǒng)》免費贈送電子課件: 適應最新的信息科學技術(shù)發(fā)展趨勢。 深入淺出、透徹清楚的講解,使讀者能夠比較容易地看明白、學得懂。 重點突出、難點分散,強調(diào)數(shù)學概念與物理概念并重,力求實現(xiàn)原理、方法與應用的三結(jié)合。 突出教學實踐環(huán)節(jié)及特點,把學生引入實際工作環(huán)境,強化學生實踐能力。
"信號與系統(tǒng)"課程是高等院校工科電子信息工程、通信工程、自動化、電子信息科學與技術(shù)、生物醫(yī)學工程、計算機科學與技術(shù)等專業(yè)的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課程。該課程的應用領(lǐng)域非常廣泛,幾乎遍及電類及非電類的各個工程技術(shù)學科。 隨著信息科學與技術(shù)的迅速發(fā)展,新的信號處理和分析技術(shù)不斷涌現(xiàn)。 由于信號是信息的載體,系統(tǒng)是信息處理的手段,因此,作為研究信號與系統(tǒng)基本理論和方法的"信號與系統(tǒng)"課程, 必須與信息科學技術(shù)的發(fā)展趨勢相一致。
一本面向本科生的好教材,應該能夠?qū)π盘柵c系統(tǒng)的基本理論、基本概念和基本分析方法進行深入淺出、透徹清楚的講解,以使讀者能夠看得明白、學得懂,并且能夠理解和掌握。這樣的教材將使得大多數(shù)讀者不會感到學習信號與系統(tǒng)是一件困難的事情。這本書正是按照這樣的宗旨來編寫的。該書只包含本科生應該掌握的信號與系統(tǒng)的基本知識,作者力求在對信號與系統(tǒng)的基本原理、基本概念、基本方法融會貫通、深入理解的基礎(chǔ)上,將這些知識系統(tǒng)地、深入淺出地、透徹清楚地講解出來,做到有理、有據(jù)、有條理,數(shù)學推導正確,邏輯關(guān)系清楚,使讀者看得明白、容易理解,并且能夠在掌握這些基本知識的基礎(chǔ)上,進一步去學習數(shù)字信號處理的更深入的內(nèi)容,或者能夠?qū)⑦@些知識投入實際應用。因此,出版這樣一本教材是一件十分重要而且非常有意義的工作。
本教材在編寫上注重實用性,突出教學實踐環(huán)節(jié)及特點,可把學生引入實際工作環(huán)境,強化學生實踐能力。教材體現(xiàn)了"問題驅(qū)動"的教學思想,融入了操作性強、貼近實踐的教學實例,提出問題、分析問題、解決問題,以"問題"驅(qū)動教學,便于教師授課和啟發(fā)學生思考。
本教材內(nèi)容豐富,論述清楚,系統(tǒng)性和實踐性較強。結(jié)構(gòu)上注重重點突出、難點分散, 強調(diào)數(shù)學概念與物理概念并重,力求實現(xiàn)原理、方法與應用的三結(jié)合。本教材還精心選編了大量的例題和習題,并配備了部分參考答案,使之與正文有機結(jié)合,有利于培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力。考慮到大學本科階段的教學特點,本教材在編寫時注意教材的教學適用性,在總體結(jié)構(gòu)上力求簡明,章節(jié)內(nèi)容安排上既注意了課程體系的連貫性,又保持了一定的獨立性,以適應不同的教學要求和教學計劃。本教材借助MATLAB這種現(xiàn)代計算工具對基本概念、基本原理和基本方法進行應用,實現(xiàn)了經(jīng)典理論與現(xiàn)代計算技術(shù)的結(jié)合,從而為學習和理解新知識提供了有效的方法。
本書可作為高等院校電子工程、通信工程、自動化、電子信息科學與技術(shù)、生物醫(yī)學工程、計算機科學與技術(shù)等專業(yè)"信號與系統(tǒng)"課程教材,也可供從事相關(guān)專業(yè)的科技工作者參考。
全書由來自五所院校有多年"信號與系統(tǒng)"教學經(jīng)驗的老師分工合作完成,康清欽老師編寫了第1章和第6章,王路露老師編寫了第2章,粟向軍老師編寫了第3章,鄭明才老師編寫了第4章,肖尚輝老師編寫了第5章,董莉老師完成了教學多媒體設計。最后由王景芳教授集成成書。受水平和視野所限,書中難免有誤,懇請讀者指正。
編者
第1章 信號、系統(tǒng)的基本概念/1
1.1 信號的定義、描述與分類/1
1.1.1 信號的定義與描述/1
1.1.2 信號的分類/2
1.2 常見典型信號/5
1.2.1 階躍信號與沖激信號/5
1.2.2 常見連續(xù)信號/11
1.2.3 單位階躍序列與單位沖激序列/12
1.2.4 常見序列/13
1.3 信號的基本運算/15
1.3.1 信號相加與相乘/15
1.3.2 信號平移、反轉(zhuǎn)與尺度變換/16
1.3.3 信號的時域分解/18
1.4 系統(tǒng)的描述與分類/20
1.4.1 系統(tǒng)的描述/20
1.4.2 系統(tǒng)的分類/23
1.5 LTI系統(tǒng)的分析方法/27
1.5.1 連續(xù)時間系統(tǒng)/27
1.5.2 離散時間系統(tǒng)/28
本章小結(jié)/28
習題/28
第2章 信號、系統(tǒng)的時域分析/33
2.1 連續(xù)時間系統(tǒng)的描述/33
2.1.1 微分方程的建立與求解/33
2.1.2 連續(xù)時間系統(tǒng)的響應/34
2.2 連續(xù)時間系統(tǒng)的沖激響應與階躍響應/37
2.2.1 沖激響應/37
2.2.2 階躍響應/39
2.3 連續(xù)時間系統(tǒng)的卷積分析方法/40
2.3.1 連續(xù)信號的卷積積分及其性質(zhì)/40
2.3.2 連續(xù)系統(tǒng)的卷積分析方法/45
2.4 離散時間系統(tǒng)的描述/46
2.4.1 差分方程的建立與求解/46
2.4.2 離散時間系統(tǒng)的模擬/48
2.5 離散時間系統(tǒng)的單位沖激響應與單位階躍響應/50
2.5.1 單位沖激響應/50
2.5.2 單位階躍響應/50
2.6 離散時間系統(tǒng)的卷積和分析方法/51
2.6.1 離散信號的卷積和及其性質(zhì)/51
2.6.2 離散系統(tǒng)的卷積和分析方法/53
本章小結(jié)/54
習題/55
第3章 傅里葉變換及頻域分析/59
3.1 傅里葉級數(shù)分析/60
3.1.1 周期信號的傅里葉級數(shù)分解/60
3.1.2 周期信號的頻譜/65
3.2 傅里葉變換/70
3.2.1 傅里葉積分定義/70
3.2.2 非周期信號的頻譜函數(shù)/71
3.3 傅里葉變換的性質(zhì)/75
3.3.1 線性性質(zhì)/75
3.3.2 互易對稱特性/76
3.3.3 時移特性/77
3.3.4 尺度變換特性/78
3.3.5 頻移特性/79
3.3.6 卷積性質(zhì)/80
3.3.7 時域微分性質(zhì)/82
3.3.8 時域積分性質(zhì)/83
3.3.9 奇偶性/84
3.3.10 周期信號的傅里葉變換/85
3.4 傅里葉變換應用于通信系統(tǒng)/86
3.4.1 LTI系統(tǒng)的頻域分析/87
3.4.2 無失真?zhèn)鬏斚到y(tǒng)/88
3.4.3 理想低通濾波器/89
3.4.4 抽樣定理/90
本章小結(jié)/94
習題/96
第4章 拉普拉斯變換及s域分析/99
4.1 拉普拉斯變換的定義/99
4.1.1 從傅里葉變換到拉普拉斯變換/99
4.1.2 收斂域(ROC)的概念/101
4.1.3 常用函數(shù)的拉普拉斯變換/103
4.2 拉普拉斯變換的基本性質(zhì)/105
4.2.1 線性性質(zhì)/105
4.2.2 尺度變換性質(zhì)/106
4.2.3 時域平移性質(zhì)/106
4.2.4 復頻域平移性質(zhì)/107
4.2.5 時域微分性質(zhì)/108
4.2.6 時域積分性質(zhì)/109
4.2.7 卷積性質(zhì)/110
4.2.8 復頻域微分性質(zhì)/112
4.2.9 復頻域積分性質(zhì)/112
4.2.10 初值定理與終值定理/113
4.2.11 拉普拉斯變換與傅里葉變換/114
4.3 拉普拉斯反變換的求解方法/116
4.3.1 部分分式分解法/116
4.3.2 圍線積分法——留數(shù)法/120
4.4 連續(xù)時間系統(tǒng)的s域分析/122
4.4.1 微分方程的s域分析/123
4.4.2 電路的s域模型及求解/124
4.5 連續(xù)系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù)/128
4.5.1 系統(tǒng)函數(shù)及其零、極點/128
4.5.2 系統(tǒng)函數(shù)H(s)與系統(tǒng)時域特性/132
4.5.3 系統(tǒng)函數(shù)H(s)與系統(tǒng)頻域特性/133
4.5.4 LTI系統(tǒng)的穩(wěn)定性/135
本章小結(jié)/138
習題/139
第5章 z變換及z域分析/143
5.1 z變換/143
5.1.1 z變換的定義/143
5.1.2 典型序列的z變換/145
5.2 逆z變換/147
5.2.1 冪級數(shù)展開法(長除法)/147
5.2.2 部分分式展開法(長除法)/148
5.3 z變換基本性質(zhì)和定理/151
5.3.1 線性性質(zhì)/151
5.3.2 序列的移位特性/152
5.3.3 序列的指數(shù)加權(quán)(或z域尺度變換)/154
5.3.4 序列的線性加權(quán)(z域求導數(shù))/154
5.3.5 初值定理/154
5.3.6 終值定理/155
5.3.7 序列的卷積和(時域卷積定理)/155
5.3.8 序列相乘(z域卷積定理)/156
5.4 z平面與s平面、z變換與拉普拉斯變換的關(guān)系/156
5.4.1 z平面與s平面的映射關(guān)系/156
5.4.2 z變換與拉普拉斯變換的關(guān)系/157
5.5 離散時間系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù)/158
5.5.1 系統(tǒng)函數(shù)/158
5.5.2 系統(tǒng)函數(shù)零、極點分布對系統(tǒng)特性的影響/160
5.6 離散時間系統(tǒng)的頻率響應特性/162
5.6.1 離散系統(tǒng)頻響特性的定義/162
5.6.2 頻響特性的幾何確定方法/164
5.7 離散時間系統(tǒng)的z域分析/165
5.7.1 應用z變換求解差分方程的步驟/165
5.7.2 差分方程解的驗證/166
5.7.3 典型例題分析/168
本章小結(jié)/174
習題/174
第6章 典型應用實例的
MATLAB設計實現(xiàn)/179
6.1 基于MATLAB的信號與系統(tǒng)的時域分析/179
6.1.1 信號的時域分析/179
6.1.2 LTI系統(tǒng)的時域分析/185
6.2 基于MATLAB的信號與系統(tǒng)的頻域分析/187
6.2.1 信號的頻域分析/187
6.2.2 系統(tǒng)的頻域分析/188
6.3 基于MATLAB的信號與系統(tǒng)的復頻域分析/190
6.3.1 信號的復頻域分析/190
6.3.2 系統(tǒng)的復頻域分析/192
6.4 基于MATLAB的離散信號與系統(tǒng)的z域分析/195
6.4.1 離散信號的z變換/195
6.4.2 離散系統(tǒng)的z域分析/196
本章小結(jié)/198
習題/198
習題參考答案/201
“信號與系統(tǒng)”課程是高等院校工科電子信息工程、通信工程、自動化、電子信息科學與技術(shù)、生物醫(yī)學工程、計算機科學與技術(shù)等專業(yè)的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課程。該課程的應用領(lǐng)域非常廣泛,幾乎遍及電類及非電類的各個工程技術(shù)學科.隨著信息科學與技術(shù)的迅速發(fā)展,新的信號處理和分析技術(shù)不斷涌現(xiàn)。由于信號是信息的載體,系統(tǒng)是信息處理的手段,因此,作為研究信號與系統(tǒng)基本理論和方法的“信號與系統(tǒng)”課程,必須與信息科學技術(shù)的發(fā)展趨勢相一致。
一本面向本科生的好教材,應該能夠?qū)π盘柵c系統(tǒng)的基本理論、基本概念和基本分析方法進行深入淺出、透徹清楚的講解,以使讀者能夠看得明白、學得懂,并且能夠理解和掌握。這樣的教材將使得大多數(shù)讀者不會感到學習信號與系統(tǒng)是一件困難的事情。這本書正是按照這樣的宗旨來編寫的。該書只包含本科生應該掌握的信號與系統(tǒng)的基本知識,作者力求在對信號與系統(tǒng)的基本原理、基本概念、基本方法融會貫通、深入理解的基礎(chǔ)上,將這些知識系統(tǒng)地、深入淺出地、透徹清楚地講解出來,做到有理、有據(jù)、有條理,數(shù)學推導正確,邏輯關(guān)系清楚,使讀者看得明白、容易理解,并且能夠在掌握這些基本知識的基礎(chǔ)上,進一步去學習數(shù)字信號處理的更深入的內(nèi)容,或者能夠?qū)⑦@些知識投入實際應用。因此,出版這樣一本教材是一件十分重要而且非常有意義的工作。