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《信号与系统分析(第2版)/普通高等教育“十一五”国宝规划教材·电气自动化类》特点:
以并行方式建立了连续时间信号与系统和离散时间信号与系统的分析方法;
将连续和离散的基本概念和共性问题,以先连续后离散的方式糅合在一起;
将MATLAB直接作为解题工具使用.理论与实际应用相结合;
配有足够数量的例题.以培养学生分析和解决问题的能力;
配有《信号与系统分析学习指导与题解》及电子课件,电子课件可赠送给任课教师。
内容简介
《信号与系统分析(第2版)/普通高等教育“十一五”国宝规划教材·电气自动化类国宝特色专业系列规划教材》全面系统地论述了信号与系统分析的基本理论、分析方法及其主要应用,并对数字信号处理的基础作了简要的介绍。全书共7章,内容包括信号与系统概述、LTI系统的时域分析、连续时间信号与系统的Fourier分析、离散时间信号与系统的Fourier分析、Laplace变换与LTI连续时间系统的S域分析、Z变换与LTI离散时间系统的Z域分析,以及连续时间与离散时间系统的状态变量分析。《信号与系统分析(第2版)/普通高等教育“十一五”国宝规划教材·电气自动化类国宝特色专业系列规划教材》第二版增加了MATLAB分析方法。书中每章都有一定数量的例题、足够数量的精选习题,供读者作业和复习时选用。
内页插图
目录
第二版前言
第一版前言
第1章 信号与系统概述
1.1 信号
1.1.1 信号的定义
1.1.2 信号的分类
1.1.3 信号的分解
1.1.4 信号分析与处理
1.2 连续时间信号
1.2.1 常见的连续时间信号
1.2.2 连续时间信号的基本运算与波形变换
1.2.3 连续时间信号的MATLAB分析
1.2.4 用8(t)表示连续时间信号
1.3 离散时间信号一序列
1.3.1 常见的离散时间信号
1.3.2 离散时间信号的基本运算
1.3.3 序列的周期性和能量
1.3.4 用8(n)表示离散时间信号
1.4 系统
1.4.1 系统的定义
1.4.2 系统的分类
1.4.3 系统的表示
1.4.4 系统间相互联结
1.5 线性时不变系统
1.5.1 线性系统
1.5.2 时不变系统
1.5.3 因果系统
1.5.4 稳定系统
1.5.5 可逆系统
1.5.6 系统分析方法
习题1
第2章 LTI系统的时域分析
2.1 LTI连续时间系统:卷积积分
2.1.1 卷积积分
2.1.2 卷积积分的图解计算
2.1.3 卷积积分的性质
2.2 LTI离散时间系统:卷积和
2.2.1 卷积和
2.2.2 卷积和的计算
2.2.3 卷积和的运算规律
2.3 LTI系统的性质
2.3.1 系统的记忆性
2.3.2 系统的可逆性
2.3.3 系统的稳定性
2.3.4 系统的因果性
2.4 LTI连续时间系统的数学模型及求解
2.4.1 LTI连续时间系统的数学模型——一线性常系数微分方程
2.4.2 微分算子与微分方程
2.4.3 求解线性常系数微分方程
2.5 LTI离散时间系统的数学模型及求解
2.5.1 LTI离散时间系统的数学模型——线性常系数差分方程
2.5.2 经典法求解常系数线性差分方程
2.5.3 递推法求解常系数线性差分方程
2.5.4 零输入响应和零状态响应法求解常系数线性差分方程
2.6 微分方程在时间上的离散化
2.7 LTI系统的网络结构图表示
2.7.1 LTI离散时间系统的网络结构图表示
2.7.2 LTI连续时间系统的网络结构图表示
习题2
第3章 连续时间信号与系统的Fourier分析
3.1 周期信号的表示——连续时间Fourier级数
3.1.1 周期信号
3.1.2 周期信号的表示——连续时间Fourier级数
3.1.3 Fourier级数系数的确定
3.2 非周期信号的表示——连续时间Fourier变换
3.2.1 非周期信号
3.2.2 Fourier变换的导出
3.3 Gibbs(吉伯斯)效应
3.3.1 Fourier级数的收敛
3.3.2 Fourier变换的收敛
3.3.3 Gibbs效应
3.4 周期信号的Fourier变换
3.4.1 Fourier级数系数作为一个周期内的Fourier变换的样本
3.4.2 周期信号的Fourier变换
3.5 连续时间Fourier变换的性质
3.5.1 线性
3.5.2 时移和频移性质
3.5.3 对偶性
3.5.4 共轭及共轭对称性
3.5.5 时域微分和积分
3.5.6 尺度变换
3.5.7 频域微分特性
3.5.8 时域和频域卷积定理
3.6 LTI连续时间系统的频域分析
3.6.1 LTI连续时间系统的频域分析
3.6.2 系统的频域响应
3.6.3 电路系统的频域分析
3.7 连续时间信号的采样
3.7.1 采样过程
3.7.2 采样定理
3.8 无失真传输与滤波
3.8.1 信号的无失真传输
3.8.2 信号的滤波
习题3
第4章 离散时间信号与系统的Fourier分析
4.1 离散系统的频率响应
4.1.1 系统的频率响应
4.1.2 系统频率响应的两个特征
4.2 离散信号(序列)的Fourier变换
4.2.1 序列的Fourier变换
4.2.2 输出序列与输入序列Fourier变换间的关系
4.2.3 序列Fourier变换的对称性
4.3 离散Fourier级数
4.3.1 离散Fourier级数
4.3.2 离散Fourier级数的性质
4.4 离散Fourier变换
4.4.1 离散Fourier变换
4.4.2 离散Fourier变换的性质
4.4.3 用DFT计算线性卷积
4.5 快速Fourier变换
4.5.1 FFT的基本思想
4.5.2 按时间抽取的FFT算法
4.5.3 按频率抽取的FFT算法
4.5.4 IFFT计算方法
4.5.5 快速Fourier变换的应用
习题4
第5章 Laplace变换与LTI连续时间系统的Js域分析
5.1 Laplace变换
5.1.1 Laplace变换的定义
5.1.2 Laplace变换的收敛域
5.2 Laplace反变换
5.2.1 部分分式展开法
5.2.2 留数定理法
5.2.3 数值法
5.3 Laplace变换的性质
5.4 用Laplace变换法分析电路
5.4.1 Laplace变换的优点
5.4.2 电路及元件的Laplace变换
5.5 高速Laplace反变换
5.5.1 FILT的理论推导
5.5.2 Euler变换
5.5.3 FILT的计算程序
5.6 LTI连续时间系统的S域分析
5.6.1 S域分析法
5.6.2 计算系统函数
5.6.3 系统函数零极点分布与LTI连续时间系统时域特性
5.6.4 系统函数零极点分布与LTI连续时间系统频率特性
5.6.5 波特图
5.7 模拟滤波器
5.7.1 模拟滤波器的原理
5.7.2 模拟滤波器的分类
5.7.3 模拟滤波器的设计
习题5
……
第6章 Z变换与LTI离散时间系统的Z域分析
第7章 连续时间与离散时间系统的状态变量分析
附录A 矩阵函数的计算
附录B 凯莱-哈密顿定理
参考文献
前言/序言
信号与系统分析(第2版) 普通高等教育“十一五”国家级规划教材·电气自动化类 内容简介: 本书是一部经典的信号与系统分析教材,深入浅出地阐述了信号与系统的基本理论、分析方法和应用。全书共分为十二章,紧密围绕信号与系统的核心概念展开,力求为读者构建扎实的理论基础和解决实际问题的能力。 第一章:信号与系统的基本概念 本章首先引入了信号的定义及其分类,包括连续时间信号与离散时间信号,周期信号与非周期信号,能量信号与功率信号,偶信号与奇信号等。通过丰富的实例,读者能够直观地理解不同类型信号的特性。随后,本章深入介绍了系统的概念,以及系统分类的标准,如线性与非线性系统,时不变与时变系统,因果系统与非因果系统,稳定系统与不稳定系统等。通过对这些基本概念的清晰界定,为后续章节的学习奠定了重要的基础。 第二章:连续时间信号的变换 本章重点探讨了连续时间信号的各种基本变换,包括时间反转、时间移位、幅度缩放和时间缩放。通过详细的数学推导和图形演示,读者将掌握如何对信号进行时域的几何变换,理解这些变换对信号波形的影响。此外,本章还介绍了单位冲激信号和单位阶跃信号等基本信号的特性及其在信号分析中的重要作用。 第三章:连续时间线性时不变系统 本章是本书的核心内容之一,详细阐述了连续时间线性时不变(LTI)系统的基本性质和分析方法。本章首先引入了卷积的概念,这是LTI系统分析的核心工具。通过对卷积积分的深入讲解,读者将理解LTI系统在输入信号作用下的输出信号是如何产生的,以及系统的冲激响应在描述LTI系统特性中的关键作用。本章还讨论了LTI系统的性质,如并行连接、串联连接以及它们对系统整体特性的影响。 第四章:连续时间傅里叶变换 本章介绍了连续时间傅里叶变换(FT),一种强大的信号分析工具,可以将信号从时域变换到频域,从而揭示信号的频率成分。本章详细推导了傅里叶级数和傅里叶变换的定义,并讨论了它们的性质,如线性性、时移性、频移性、对称性、卷积性质等。通过对傅里叶变换的掌握,读者能够分析信号的频谱特性,理解不同频率分量对信号行为的影响。本章还介绍了傅里叶变换在周期信号和非周期信号上的应用。 第五章:傅里叶变换的应用 本章将傅里叶变换的理论知识应用于实际问题。读者将学习如何利用傅里叶变换分析LTI系统的频率响应,理解系统的滤波特性。本章还介绍了傅里叶变换在通信系统中的应用,如信号的调制与解调,以及在其他工程领域中的应用,如频谱分析和信号处理。通过具体实例,读者能够看到傅里叶变换在解决实际工程问题中的威力。 第六章:连续时间傅里叶级数 本章专门讨论了周期连续时间信号的傅里叶级数表示。本章详细阐述了傅里叶级数的定义、系数计算方法以及其在分析周期信号频谱中的作用。通过本章的学习,读者将能够将任何周期信号分解为一系列不同频率的正弦和余弦分量的叠加,从而深入理解周期信号的频率特性。 第七章:拉普拉斯变换 本章引入了拉普拉斯变换,这是傅里叶变换在更广泛范围内的推广,特别适用于分析非周期信号,尤其是那些具有指数增长趋势的信号。本章详细介绍了单边拉普拉斯变换的定义、收敛域(ROC)的概念及其重要性。本章还推导了拉普拉斯变换的各种性质,如线性性、时移性、积分性、微分性、卷积性质等,并介绍了将拉普拉斯变换应用于求解LTI系统微分方程的方法。 第八章:拉普拉斯变换的应用 本章展示了拉普拉斯变换在系统分析中的强大应用。读者将学习如何利用拉普拉斯变换来求解LTI系统的零输入响应和零状态响应,从而全面理解系统的动态行为。本章还介绍了系统函数的概念,以及如何利用系统函数来分析系统的稳定性和瞬态响应。此外,本章还探讨了拉普拉斯变换在电路分析、控制系统设计等领域的应用。 第九章:离散时间信号的变换 本章将时域分析的视角转向离散时间信号。首先介绍了离散时间信号的分类,如单位冲激序列、单位阶跃序列等。本章着重阐述了离散时间卷积的概念,这是分析离散时间LTI系统的核心工具。通过对离散时间卷积的深入理解,读者将能够掌握离散时间LTI系统在离散输入信号作用下的输出。 第十章:离散时间傅里叶变换 本章介绍了离散时间傅里叶变换(DTFT),用于分析离散时间信号的频率特性。本章详细推导了DTFT的定义,并讨论了其性质,如线性性、时移性、频移性、对称性、卷积性质等。通过DTFT,读者能够分析离散信号的频谱,理解其在频域的分布。 第十一章:Z变换 本章引入了Z变换,它是拉普拉斯变换在离散时间系统中的对应。Z变换能够将离散时间信号变换到复数域,从而方便地分析离散时间LTI系统。本章详细介绍了Z变换的定义、收敛域(ROC)及其重要性,并推导了Z变换的各种性质。本章还介绍了利用Z变换求解离散时间LTI系统的差分方程的方法。 第十二章:Z变换的应用 本章展示了Z变换在离散时间系统分析中的广泛应用。读者将学习如何利用Z变换来求解离散时间LTI系统的零输入响应和零状态响应,以及如何利用系统函数来分析系统的稳定性。本章还介绍了Z变换在数字信号处理、数字滤波器设计等领域的应用。 本书特色: 体系完整: 全书内容覆盖了信号与系统的基本理论框架,从基础概念到高级分析工具,层层递进。 理论深入: 每个概念的引入都有严谨的数学推导,确保读者理解理论的根基。 方法实用: 重点在于培养读者运用所学理论解决实际工程问题的能力,提供了多种分析方法和工具。 例题丰富: 大量精心设计的例题贯穿全书,帮助读者巩固所学知识,掌握解题技巧。 面向实践: 特别强调了信号与系统在电气自动化等领域的应用,有助于读者将理论与实践相结合。 通过对本书的学习,读者将能够深入理解信号与系统的本质,掌握分析和设计各种信号处理和系统控制问题的方法,为后续在电气工程、自动化、通信工程以及其他相关领域的学习和研究打下坚实的基础。