本書系統地介紹了離散時間信號分析和處理的基本概念、基本分析方法和處理技術。全書共分三篇、十三章，其中上篇(第1章-第6章)詳細講解了信號的分析與處理，中篇(第7章-第12章)介紹了系統的分析與處理，下篇(第13章)以MATLAB語言為基礎設計了若干實驗內容，以幫助讀者對抽象理論的理解。
隨著電子信息技術的迅速發展和計算機的廣泛應用，信號分析與處理的基本理論已成為科學工作者和工程技術人員不可或缺的必備知識。“信號與系統”課程主要介紹信號和系統分析的基本理論和方法，是高等學校通信工程、電子信息工程、電子科學與技術、自動化、電子儀器、電氣工程等電子類、電氣類專業一門重要的學科基礎課程，對相關專業學生的知識、能力和綜合素質的培養具有舉足輕重的地位和作用。
本書系統介紹信號與系統的基本概念、基本理論和基本分析方法。全書共分3篇、13章，其中上篇（第1章～第6章）為信號分析的基本理論和方法，中篇（第7章～第12章）為系統分析的基本理論和方法，下篇（第13章）為實踐部分。具體內容為：第1章簡要介紹信號的定義和分類；第2章闡述連續時間信號的基本運算和幾種典型的連續時間信號以及卷積積分；第3章詳細討論周期信號的傅里葉級數、非周期信號的傅里葉變換和周期信號的傅里葉變換；第4章重點介紹拉普拉斯變換；第5章闡述離散時間信號的基本運算和幾種典型的離散時間信號以及卷積和；第6章著重闡述離散時間信號的z變換；第7章簡要介紹系統的定義、描述和分類；第8章講述LTI連續時間系統的時域解法，并著重討論沖激響應、階躍響應、初始狀態與初始值的關系及卷積在LTI連續時間系統時域分析中的作用；第9章詳細闡述LTI連續時間系統的頻域和復頻域分析、連續時間信號的取樣與恢復、LTI連續時間系統的系統特性、信號流圖和系統結構等；第10章講述LTI離散時間系統的時域解法并介紹單位序列響應和階躍響應；第11章詳細討論LTI離散時間系統的z域分析、系統特性、信號流圖和系統結構；第12章介紹狀態變量分析法的基本概念；第13章以MATLAB語言和Python語言為基礎設計41個實驗，每個實驗均提供源代碼和實驗效果圖。
在本書的編寫過程中，我們以“化繁為簡、變抽象為具體，踐以求知、學以致用”為編寫原則，堅持教材的編寫符合認識的一般規律、符合學生的學習規律，努力做到“內容準確、強調基礎，例題典型、思路多樣，深入淺出、通俗易懂”，在突出理論的同時，強調實踐的地位和作用，追求理論和實踐的完美結合。總體上來說，本書具有以下幾個特點：
1．內容豐富、結構合理。從內容上看，本書幾乎涵蓋信號與線性系統分析的絕大部分理論和實驗內容：連續時間信號和離散時間信號分析（含時域和變換域）、LTI連續時間系統和離散時間系統的輸入輸出分析（含時域和變換域）、LTI連續時間系統和離散時間系統的狀態變量分析，以及信號與系統的相關實驗內容。從結構上看，本書采用“先信號后系統、先連續后離散、先外部法后內部法、先理論后實踐”的布局，方便教師選擇講授內容，符合學生學習的基本規律。
2．深入淺出、通俗易懂。本書力圖用最通俗易懂的語言深入淺出地講解復雜抽象的理論，合理優化所涉及的證明方法和過程，并且簡要闡述涉及的所有先習知識，從而確保不同基礎的讀者能夠順利學習本課程。同時，作者對重要知識點均從不同角度進行闡述，以幫助讀者更好地理解本課程的內容，提高學習效果。
3．題目典型、思路多樣。本書強調用例題釋疑、用練習鞏固、用習題提高。同時，為拓展讀者思維，著力用不同的思路求解同一題目。除實驗部分外，本書提供各類題目共計448題（例題205題、練習96題、習題147題），所有題目的設置均強調針對性和層次性，以有助于讀者對知識點的理解。
4．優化實驗、學以致用。為了使讀者的學習符合“實踐、認識，再實踐、再認識”這一認識的一般規律，本書以例題的方式提供了41個典型實驗。讀者通過進行合理且適量的實驗一定能夠對復雜的理論有一個更加深入的認識，一定能夠使抽象的理論感性化，讓一般的原理具體化，從而達到“踐以求知、學以致用”之目的。另外，所有實驗均以MATLAB語言和Python語言設計，使讀者在虛擬環境下既可完成實驗環節，又可掌握常用信號處理軟件的使用方法。
5．資源豐富、易于使用。為方便讀者學習和教師授課，本書配套提供各類電子資源，主要包括所有練習題和習題的詳細解答、全套PPT格式的電子課件及全部實驗的實驗代碼等。
全書由吉建華制定編寫大綱并統稿。第2、3、4、6、8、9、11章由吉建華編寫，第1、5、12章由賈月輝編寫，第7、10章由侯景忠編寫，第13章由孫林娟編寫。本書承蒙天津大學滕建輔教授和河北工業大學賈志成教授擔任主審并給予許多指導和建議，編者對此深表謝意。
本書在編寫過程中得到天津大學祖光裕副教授的大力支持和幫助，唐磊磊和尹博然對部分章節進行了校對，在此一并表示衷心的感謝。
本書既可作為高校電子電氣類專業本科生和研究生學習信號與系統的教材和參考書，也可供從事信息技術的廣大工程技術人員參考。
由于作者水平有限，書中錯誤和疏漏之處在所難免，懇請廣大讀者批評指正。
吉建華，天津大學副教授，天津市通信學會聯絡員。主持或參與過多項科研項目，有"機械式1×N光開關柜”等發明專利。曾獲"天津市教學成果二等獎”等教學榮譽。
上篇 信號分析 （1）
第1章 信號 （2）
1．1 信號的定義 （2）
1．2 信號的分類 （3）
1．2．1 連續時間信號和離散時間
信號 （3）
1．2．2 周期信號和非周期信號 （5）
1．2．3 能量信號和功率信號 （7）
1．2．4 信號的其他分類 （8）
練習題 （9）
1．3 本章小結 （9）
練習題答案 （10）
本章習題 （10）
第2章 連續信號的時域分析 （12）
2．1 連續信號的基本運算 （12）
2．1．1 加（減）法和乘法 （12）
2．1．2 微分和積分 （13）
2．1．3 反轉 （13）
2．1．4 平移 （13）
2．1．5 尺度變換（橫坐標展縮） （15）
練習題 （17）
2．2 典型連續信號 （17）
2．2．1 階躍信號 （18）
2．2．2 沖激信號 （19）
2．2．3 其他常見連續信號 （25）
練習題 （26）
2．3 連續信號的卷積積分 （27）
2．3．1 卷積積分定義 （27）
2．3．2 卷積的圖解過程 （28）
2．3．3 相關函數 （30）
練習題 （31）
2．4 卷積積分的性質 （31）
2．4．1 卷積的代數運算性質 （31）
2．4．2 奇異信號的卷積性質 （32）
2．4．3 卷積的微積分性質 （33）
2．4．4 幾個重要性質 （34）
練習題 （38）
2．5 本章小結 （38）
練習題答案 （39）
本章習題 （40）
第3章 連續信號的頻域分析 （42）
3．1 信號的正交分解 （42）
3．1．1 矢量正交與正交分解 （42）
3．1．2 信號正交與正交函數集 （43）
3．1．3 信號的正交分解 （43）
3．2 周期信號的傅里葉級數 （44）
3．2．1 三角型傅里葉級數 （45）
3．2．2 特殊信號的傅里葉級數 （47）
3．2．3 指數型傅里葉級數 （50）
3．2．4 周期信號的頻譜 （53）
3．2．5 周期信號的功率 （58）
練習題 （60）
3．3 非周期信號的傅里葉變換 （61）
練習題 （68）
3．4 傅里葉變換的性質 （69）
3．4．1 線性性質 （69）
3．4．2 奇偶虛實性 （69）
3．4．3 對偶性 （71）
3．4．4 尺度變換性質 （72）
3．4．5 時移特性 （73）
3．4．6 頻移特性 （74）
3．4．7 卷積定理 （75）
3．4．8 時域微分和積分定理 （77）
3．4．9 頻域微分和積分定理 （80）
3．4．10 相關定理 （82）
練習題 （84）
3．5 信號的能量譜和功率譜 （85）
3．5．1 信號的能量譜 （85）
3．5．2 信號的功率譜 （86）
練習題 （86）
3．6 周期信號的傅里葉變換 （87）
3．6．1 周期信號的傅里葉變換 （87）
3．6．2 傅里葉系數與傅里葉變換的
關系 （90）
練習題 （91）
3．7 本章小結 （91）
練習題答案 （91）
本章習題 （93）
第4章 連續信號的復頻域分析 （96）
4．1 拉普拉斯變換 （96）
4．1．1 雙邊拉普拉斯變換 （96）
4．1．2 單邊拉普拉斯變換 （98）
練習題 （100）
4．2 拉普拉斯變換的性質 （100）
4．2．1 線性性質 （100）
4．2．2 尺度變換 （101）
4．2．3 時移特性 （102）
4．2．4 復頻移特性 （104）
4．2．5 共軛特性 （104）
4．2．6 時域微分特性 （105）
4．2．7 時域積分特性 （105）
4．2．8 卷積定理 （107）
4．2．9 復頻域微分和積分特性 （108）
4．2．10 初值定理和終值定理 （109）
練習題 （112）
4．3 拉普拉斯逆變換 （112）
練習題 （122）
4．4 單邊拉普拉斯變換與傅里葉變換 （122）
練習題 （125）
4．5 本章小結 （125）
練習題答案 （125）
本章習題 （126）
第5章 離散信號的時域分析 （128）
5．1 離散信號的基本運算 （128）
5．1．1 加（減）法和乘法 （128）
5．1．2 差分 （128）
5．1．3 反轉 （129）
5．1．4 平移 （130）
5．1．5 尺度變換 （131）
練習題 （132）
5．2 典型離散信號 （132）
5．2．1 階躍序列 （132）
5．2．2 單位序列 （133）
5．2．3 其他常見離散信號 （134）
練習題 （135）
5．3 離散信號的卷積和 （135）
5．3．1 卷積和 （135）
5．3．2 卷積和的圖解過程 （138）
5．3．3 列表法求卷積和 （140）
5．3．4 不進位乘法求卷積和 （141）
練習題 （141）
5．4 卷積和的性質 （141）
5．4．1 卷積和的代數運算性質 （142）
5．4．2 單位序列的卷積和特性 （142）
5．4．3 移位序列的卷積和特性 （143）
練習題 （145）
5．5 本章小結 （145）
練習題答案 （146）
本章習題 （146）
第6章 離散信號的z域分析 （148）
6．1 z變換 （148）
6．1．1 z變換的定義 （148）
6．1．2 z變換的收斂域 （149）
練習題 （153）
6．2 z變換的性質 （154）
6．2．1 線性性質 （154）
6．2．2 移位特性 （154）
6．2．3 z域尺度變換 （156）
6．2．4 時域卷積定理 （157）
6．2．5 z域微分特性 （158）
6．2．6 z域積分特性 （159）
6．2．7 時域反轉特性 （159）
6．2．8 序列部分和定理 （160）
6．2．9 初值定理和終值定理 （161）
練習題 （165）
6．3 逆z變換 （165）
6．3．1 冪級數展開法 （166）
6．3．2 部分分式展開法 （168）
練習題 （175）
6．4 s域與z域的關系 （175）
練習題 （177）
6．5 本章小結 （177）
練習題答案 （178）
本章習題 （179）
中篇 系統分析 （181）
第7章 系統 （182）
7．1 系統的定義 （182）
7．2 系統的描述 （182）
7．2．1 系統的數學模型 （182）
7．2．2 系統的時域框圖表示 （183）
練習題 （185）
7．3 系統的分類與分析方法 （185）
7．3．1 連續系統與離散系統 （185）
7．3．2 動態系統與即時系統 （185）
7．3．3 單輸入單輸出系統與多
輸入多輸出系統 （186）
7．3．4 線性系統與非線性系統 （186）
7．3．5 時變系統與時不變系統 （188）
7．3．6 因果系統與非因果系統 （189）
7．3．7 穩定系統與不穩定系統 （190）
7．3．8 可逆系統與不可逆系統 （190）
7．3．9 LTI系統分析方法 （191）
練習題 （191）
7．4 本章小結 （191）
練習題答案 （192）
本章習題 （192）
第8章 LTI連續系統的時域分析 （194）
8．1 自由響應與強迫響應 （194）
8．1．1 自由響應 （194）
8．1．2 強迫響應 （195）
練習題 （199）
8．2 零輸入響應與零狀態響應 （199）
8．2．1 初始狀態和初始值 （199）
8．2．2 零輸入響應 （202）
8．2．3 零狀態響應 （202）
8．2．4 全響應 （205）
練習題 （208）
8．3 沖激響應和階躍響應 （208）
8．3．1 沖激響應 （208）
8．3．2 階躍響應 （211）
練習題 （213）
8．4 卷積積分與零狀態響應 （213）
練習題 （216）
8．5 本章小結 （216）
練習題答案 （216）
本章習題 （217）
第9章 LTI連續系統的變換域分析 （219）
9．1 LTI連續系統頻域分析 （219）
9．1．1 頻率響應 （219）
9．1．2 無失真傳輸 （222）
9．1．3 理想低通濾波器 （222）
9．1．4 佩利-維納準則與物理可
實現低通濾波器 （224）
練習題 （226）
9．2 取樣定理及其應用 （226）
9．2．1 信號取樣 （227）
9．2．2 時域取樣定理 （230）
9．2．3 頻域取樣定理 （232）
練習題 （233）
9．3 LTI連續系統復頻域分析 （233）
9．3．1 微分方程的變換解 （234）
9．3．2 系統函數 （237）
9．3．3 系統的s域框圖 （239）
9．3．4 電路的s域模型 （241）
練習題 （243）
9．4 LTI連續系統的系統特性 （244）
9．4．1 系統函數與時域響應 （244）
9．4．2 系統函數與頻域響應 （247）
9．4．3 兩類特殊系統 （249）
9．4．4 系統的因果性 （251）
9．4．5 系統的穩定性 （252）
練習題 （254）
9．5 LTI連續系統的信號流圖與結構 （254）
9．5．1 信號流圖 （254）
9．5．2 梅森公式 （256）
9．5．3 系統結構 （258）
練習題 （264）
9．6 本章小結 （264）
練習題答案 （265）
本章習題 （266）
第10章 LTI離散系統的時域分析 （270）
10．1 自由響應與強迫響應 （270）
10．1．1 自由響應 （271）
10．1．2 強迫響應 （271）
練習題 （276）
10．2 零輸入響應與零狀態響應 （276）
10．2．1 零輸入響應 （276）
10．2．2 零狀態響應 （277）
10．2．3 全響應 （278）
練習題 （281）
10．3 單位序列響應和階躍響應 （281）
10．3．1 單位序列響應 （281）
10．3．2 階躍響應 （283）
練習題 （284）
10．4 卷積和與零狀態響應 （285）
練習題 （286）
10．5 本章小結 （286）
練習題答案 （287）
本章習題 （287）
第11章 LTI離散系統的z域分析 （289）
11．1 LTI離散系統的z域分析 （289）
11．1．1 差分方程的z域解 （289）
11．1．2 系統函數 （294）
11．1．3 系統的z域框圖 （296）
練習題 （297）
11．2 LTI離散系統的系統特性 （298）
11．2．1 系統函數與時域響應 （298）
11．2．2 系統函數與頻域響應 （301）
11．2．3 系統的因果性 （305）
11．2．4 系統的穩定性 （306）
練習題 （308）
11．3 LTI離散系統的信號流圖與結構 （308）
11．3．1 信號流圖 （308）
11．3．2 系統結構 （309）
練習題 （315）
11．4 本章小結 （315）
練習題答案 （316）
本章習題 （316）
第12章 系統的狀態變量分析 （318）
12．1 系統狀態變量描述法 （318）
12．1．1 狀態與狀態變量 （318）
12．1．2 動態方程的一般形式 （319）
12．2 連續系統狀態方程的建立與
求解 （321）
12．2．1 由電路圖直接建立狀態
方程 （321）
12．2．2 由系統的信號流圖（系
統框圖）建立狀態方程 （323）
12．2．3 連續系統狀態方程的時
域解 （325）
12．2．4 連續系統狀態方程的s
域解 （326）
練習題 （328）
12．3 離散系統狀態方程的建立與
求解 （328）
12．3．1 離散系統狀態方程的
建立 （328）
12．3．2 離散系統狀態方程時
域解 （329）
12．3．3 離散系統狀態方程變換
域解 （330）
練習題 （331）
12．4 系統的穩定性、可控制性和可
觀測性 （332）
12．4．1 由狀態方程判定系統的
穩定性 （332）
12．4．2 系統的可控制性和可
觀測性 （333）
練習題 （335）
12．5 本章小結 （335）
練習題答案 （336）
本章習題 （336）
下篇 實踐提高 （338）
第13章 信號與系統實踐 （339）
13．1 實驗環境簡介 （339）
13．1．1 MATLAB語言簡介 （339）
13．1．2 Python語言簡介 （342）
13．2 信號表示 （344）
13．2．1 連續信號的表示 （344）
13．2．2 離散信號的表示 （350）
13．3 信號運算 （353）
13．3．1 信號的時域運算 （353）
13．3．2 信號的時間變換 （358）
13．3．3 信號的卷積 （359）
13．4 連續信號的傅里葉變換 （361）
13．4．1 連續周期信號的傅里
葉級數 （361）
13．4．2 連續信號的傅里葉變換 （364）
13．5 連續信號的s域分析 （366）
13．5．1 拉普拉斯變換 （366）
13．5．2 拉普拉斯逆變換 （367）
13．5．3 s域部分分式展開 （367）
13．6 離散信號的z域分析 （368）
13．6．1 z變換 （369）
13．6．2 z域部分分式展開 （369）
13．6．3 逆z變換 （370）
13．7 LTI連續系統時域響應 （371）
13．7．1 零輸入響應、零狀態響應
和全響應 （371）
13．7．2 沖激響應和階躍響應 （372）
13．8 LTI連續系統的頻率特性和頻域
分析 （373）
13．8．1 頻率特性 （373）
13．8．2 頻域分析 （375）
13．9 LTI連續系統的系統函數 （376）
13．10 LTI離散系統時域分析 （377）
13．10．1 零狀態響應 （377）
13．10．2 單位序列響應和階躍
響應 （378）
13．11 LTI離散系統的系統函數與z域
分析 （379）
13．11．1 系統的零、極點分析 （379）
13．11．2 系統的頻率特性分析 （381）
13．12 本章小結 （382）
習題參考答案 （383）
參考文獻 （392）
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