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內容簡介

《信號與係統》主要闡述確定性信號的時域分析和頻域分析，綫性非時變係統的描述與特性，以及信號通過綫性非時變係統的時域分析與變換域分析。按照先連續後離散、先時域後變換域的體係結構展開，突齣基本理論、基本概念和基本方法，強調三大變換（傅裏葉變換、拉普拉斯變換、z變換）的數學概念、物理概念和工程概念，淡化其計算技巧。根據信息科學與技術發展，結閤近年來教學改革的成果，更新瞭教學內容，注重實例分析，增編瞭工程性和綜閤設計性的例題和習題。《信號與係統》可作為電子信息工程、通信工程、信息工程、自動控製工程、生物醫學工程、計算機等專業的高職高專教材，也可供有關科技工作者自學參考。

目錄

第1章 信號與係統分析導論
1.1 信號的描述及分類
1.1.1 信號的定義與描述
1.1.2 信號的分類和特性
1.2 係統的描述及分類
1.2.1 係統的數學模型
1.2.2 係統的分類
1.3 信號與係統分析概述
1.3.1 信號與係統分析的基本內容與方法
1.3.2 信號與係統理論的應用
本章小結
思考題
習題

第2章 連續信號與係統的時域分析
2.1 連續時間信號的時域描述
2.1.1 典型普通信號
2.1.2 奇異信號的時域描述
2.2 連續時間信號的基本運算
2.3 連續時間信號的時域分解
2.4 連續時間綫性非時變係統的描述及特點
2.4.1 連續時間係統的數學描述
2.4.2 綫性非時變係統
2.5 連續時間LTI係統的響應
2.5.1 經典時域分析方法
2.5.2 連續LTI係統的零輸入響應
2.5.3 連續LTI係統的零狀態響應
2.6 連續係統的衝激響應
2.7 捲積積分
2.7.1 捲積的計算
2.7.2 捲積的性質
2.7.3 奇異信號的捲積
2.8 衝激響應錶示的係統特性
2.8.1 級聯係統的衝激響應
2.8.2 並聯係統的衝激響應
2.8.3 因果係統
2.8.4 穩定係統
本章小結
思考題
習題

第3章 連續時間信號與係統的頻域分析
3.1 周期信號的頻譜
3.1.1 周期信號的傅裏葉級數展開
3.1.2 周期信號的頻譜
3.1.3 周期信號的功率譜
3.2 非周期信號的頻譜
3.2.1 非周期信號的傅裏葉變換
3.2.2 常用信號的頻譜函數
3.2.3 傅裏葉變換的特性
3.2.4 非周期信號的能量頻譜
3.3 連續時間係統的頻域分析
3.3.1 連續時間係統的頻域描述
3.3.2 係統頻率響應
3.3.3 係統響應的頻域求解
3.4 無失真傳輸係統與理想低通濾波器
3.4.1 無失真傳輸係統
3.4.2 理想濾波器
3.5 信號抽樣及抽樣定理
3.5.1 信號的時域抽樣
3.5.2 時域抽樣定理
3.5.3 信號的重建
3.6 信號調製與解調
3.6.1 信號幅度調製
3.6.2 同步解調
3.6.3 單邊帶幅度調製
3.6.4 頻分復用
本章小結
思考題
習題

第4章 連續時間信號與係統的復頻域分析
4.1 連續時間信號的復頻域分析
4.1.1 從傅裏葉變換到拉普拉斯變換
4.1.2 單邊拉普拉斯變換的收斂域
4.1.3 常用信號的拉普拉斯變換
4.1.4 單邊拉普拉斯變換的性質
4.1.5 拉普拉斯反變換
4.2 連續LTI係統響應的復頻域分析
4.2.1 微分方程的復頻域求解
4.2.2 電路的復頻域模型
4.3 連續時間係統函數與係統特性
4.3.1 係統函數定義與計算
4.3.2 係統函數的零極點分布
4.3.3 係統函數與係統特性
4.4 連續係統的模擬
4.4.1 係統的聯結
4.4.2 連續係統的模擬
本章小結
思考題
習題

第5章 離散時間信號與係統的時域分析
5.1 離散時間信號時域描述
5.1.1 離散時間信號的錶示
5.1.2 基本離散序列
5.2 離散時間信號的基本運算
5.3 離散時間信號的時域分解
5.4 離散LTI係統的描述及特點
5.4.1 離散時間係統的數學描述
5.4.2 綫性非時變係統
5.5 離散時間LTI係統的響應
5.5.1 迭代法
5.5.2 經典法求解差分方程
5.5.3 離散LTI係統的零輸入響應
5.5.4 離散LTI係統的零狀態響應
5.6 離散係統的單位脈衝響應
5.7 序列捲積和
5.7.1 序列捲積和的圖形計算
5.7.2 列錶法計算序列捲積和
5.7.3 序列捲積和的性質
5.8 單位脈衝響應錶示的係統特性
5.8.1 級聯係統的單位脈衝響應
5.8.2 並聯係統的單位脈衝響應
5.8.3 因果係統
5.8.4 穩定係統
本章小結
思考題
習題

第6章 離散時間信號與係統的Z域分析
6.1 離散時間信號的Z域分析
6.1.1 單邊Z變換的定義及收斂域
6.1.2 常用序列的z變換
6.1.3 單邊z變換的主要性質
6.1.4 單邊z反變換
6.2 離散LTI係統響應的Z域分析
6.3 離散時間係統函數與係統特性
6.3.1 係統函數及其零極點
6.3.2 係統函數的零極點分布與係統時域特性的關係
6.3.3 係統函數的零極點分布與係統頻率響應的關係
6.3.4 係統函數的零極點分布與係統穩定性的關係
6.4 離散時間係統的模擬
6.4.1 離散時間係統的聯結
6.4.2 離散係統的模擬
本章小結
思考題
習題

第7章 係統的狀態變量分析
7.1 狀態及狀態空間的定義
7.2 連續時間係統狀態方程的建立
7.2.1 連續時間係統狀態方程的普遍形式
7.2.2 由電路圖建立狀態方程
7.2.3 由係統模擬方框圖建立狀態方程
7.2.4 由微分方程或係統函數建立狀態方程
7.3 連續時間係統狀態方程的求解
7.3.1 連續係統的狀態方程的時域求解
7.3.2 狀態方程的變換域求解
7.4 離散時間係統狀態方程的建立
7.4.1 離散時間係統狀態方程的一般形式
7.4.2 由係統模擬方框圖建立狀態方程
7.4.3 由係統函數或差分方程建立狀態方程
7.5 離散時間係統狀態方程的求解
7.5.1 離散狀態方程的時域求解
7.5.2 離散狀態方程的變換域求解
本章小結
思考題
習題
部分習題答案
參考文獻

精彩書摘

1.3 信號與係統分析概述
1.3.1 信號與係統分析的基本內容與方法
信號與係統分析主要包括信號分析與係統分析兩部分內容。信號分析的核心內容是信號的錶達，即將復雜信號錶達為一些基本信號的綫性組閤，通過研究基本信號的特性和信號的綫性組閤關係來研究復雜信號的特性。係統分析的主要任務是係統的描述，以及求解係統的輸齣響應。在種類繁多的係統中，綫性非時變係統的分析具有重要的意義。因為實際應用中的大部分係統屬於或可近似的看作是綫性非時變係統，而且綫性非時變係統的分析方法已有較完善的理論，因此本課程主要分析綫性非時變係統。對於非綫性係統與時變係統，近年來也有較大理論進展和應用領域，將在其他的課程中作專門的研究。
信號包括確定信號與隨機信號。對於確定信號通過綫性非時變係統的分析，主要采用數學模型的解析方法。即先建立描述係統的模型，然後根據輸入激勵求解齣係統輸齣響應的解析錶達式。，而對於隨機信號通過綫性非時變係統的分析，主要采用概率模型的統計方法，即根據輸入隨機信號的統計特性求解齣輸齣隨機信號的統計特性。在本課程中，主要對確定信號進行分析。對於確定信號通過綫性非時變係統的分析，其主要任務就是建立與求解係統的數學模型。其中，建立係統數學模型的方法可分為輸入輸齣描述法與狀態空間描述法兩種，而求解係統數學模型的方法可分為時間域分析法與變換域分析法。
在建立係統的數學模型時，輸人輸齣描述法側重於係統的外部特性，一般不考慮係統的內部變量，直接建立係統的輸入與輸齣之間的函數關係。由此而建立的係統動態方程直觀且簡單，因而適閤於單輸入單輸齣係統分析。狀態變量法側重於係統的內部特性，建立係統的內部變量之間以及內部變量與輸齣之間的約束關係。

前言/序言

　　本教材根據國傢教育部製定的高職高專教育信號與係統課程教學的基本要求和高職高專人纔培養規格要求而編寫。突齣高職高專教育的特點，闡述信號與係統的基本理論，強調如何應用基本理論分析問題和解決問題。教材在以下方麵具有特色。
　　1.在教育思想上，符閤學生的認知規律，體現教材不僅是知識的載體，也是思維方法和認知過程的載體。傳統觀念常認為教材就是將前人積纍的知識係統地組織在一起，學生讀書的目的就是獲取這些知識。實際上，人類學習的過程既是獲取知識，也是學習能力和綜閤素質的培養過程。因此，教材不應隻是靜態的知識，應展現科學的思維方法和認知過程。因此，在本教材編寫過程中，對教材的體係和內容進行瞭科學組織，體係結構循序漸進，內容敘述深入淺齣，使之更加符閤學習的認知過程。
　　2.在教材體係上，改變傳統的電路與係統課程體係，建立瞭信號與係統、數字信號處理的新體係。先時域再變換域。因為我們生活在時空中，比較熟悉時間域，在深刻理解時域分析的理論和方法，瞭解其優缺點後，自然就容易進入變換域分析的領域，從而發現時域分析與變換域分析的相互關係和各自的適用範疇。先信號分析再係統分析，因為信號分析是係統分析的基礎，隻有通過信號分析，確定信號的特徵，並對其進行有效的錶達，纔可能正確選擇和設計相應的係統，對信號進行有效的處理。
　　3.在教材內容上，體現經典與現代、連續與離散、信號與係統的辯證關係，適當反映IT的新理論和新技術，內容闡述深人淺齣，詳略得當。在時域分析中，突齣基本信號的數學定義和性質，以及信號分解理論和方法，係統的描述與時域特性；在變換域分析中，突齣傅裏葉變換、拉普拉斯變換和z變換的數學概念、物理概念和工程概念，淡化其數學技巧和運算，建立信號頻譜與係統函數的概念。為瞭提高學生利用信號與係統的理論和方法分析問題和解決問題的能力，增編瞭許多工程性、設計性和綜閤性例題與習題。
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