信号与系统 理论、方法和应用 第3版PDF|Epub|txt|kindle电子书版本网盘下载

信号与系统 理论、方法和应用 第3版PDF格式电子书版下载

注意：本站所有压缩包均有解压码： 点击下载压缩包解压工具

第1章 绪论1

1.1 信息、信号和系统1

1.1.1 信息、信号和系统1

1.1.2 信号和系统问题2

1.2 系统分析与综合和信号分析与处理3

1.2.1 系统分析与综合3

1.2.2 信号分析与处理3

1.3 信号与系统的内容体系4

第2章 信号和系统的数学描述及基本性质6

2.1 引言6

2.2 信号的数学描述和分类6

2.2.1 信号的数学描述6

2.2.2 信号的分类7

2.3 系统的数学描述和分类10

2.3.1 系统的数学模型和描述方法10

2.3.2 系统的分类14

2.4 信号的基本运算和变换、基本系统15

2.4.1 信号的基本运算及其实现的基本系统15

2.4.2 自变量变换导致的信号变换及其实现的基本系统18

2.5 基本的连续时间和离散时间信号22

2.5.1 单位阶跃信号与单位冲激信号22

2.5.2 复指数信号与正弦信号26

2.6 信号的时域特性和主要特征31

2.6.1 信号的周期性、周期信号与非周期信号31

2.6.2 信号的时域对称特性31

2.6.3 信号的大小、能量和功率33

2.7 信号的正交和相关运算35

2.7.1 信号的相关系数和正交信号35

2.7.2 信号的相关函数和相关序列37

2.8 信号的函数空间表示法41

2.8.1 信号的内积41

2.8.2 信号和矢量的类比42

2.8.3 正交信号空间44

2.8.4 信号的广义傅里叶级数展开46

2.9 系统的相互联接与系统的等价和等效48

2.9.1 系统的基本连接方式48

2.9.2 系统的等价和等效50

2.10 系统的性质50

2.10.1 无记忆性50

2.10.2 因果性、非因果和反因果51

2.10.3 稳定性53

2.10.4 可逆性与逆系统53

2.10.5 时不变性54

2.10.6 线性性质和增量线性系统55

2.11 线性时不变系统和用微分方程及差分方程描述的系统56

习题57

第3章 LTI系统的时域分析和信号卷积66

3.1 引言66

3.2 用时移单位冲激的线性组合表示信号的表示法67

3.3 连续时间和离散时间LTI系统的输入输出卷积关系68

3.3.1 卷积和与卷积积分69

3.3.2 卷积运算的计算方法70

3.3.3 卷积积分与卷积和运算的收敛问题76

3.4 卷积的性质及其在LTI系统分析中的作用77

3.4.1 卷积代数的运算规则78

3.4.2 涉及单位冲激的卷积及卷积的时移性质80

3.4.3 卷积积分的微分和积分性质与卷积和的差分和叠加性质81

3.4.4 卷积运算与相关函数之间的关系和匹配滤波器82

3.5 周期函数和序列的周期卷积84

3.5.1 周期卷积积分与周期卷积和运算84

3.5.2 周期卷积运算的性质85

3.6 线性时变系统和时变卷积86

3.7 LTI系统的特性与单位冲激响应之间的关系87

3.7.1 LTI系统的单位冲激响应87

3.7.2 单位冲激响应表征的LTI系统性质88

3.7.3 LTI系统互联的单位冲激响应91

3.8 LTI系统的单位阶跃响应91

3.8.1 用单位阶跃响应分析LTI系统91

3.8.2 LTI系统的单位阶跃响应92

3.9 奇异函数及其在信号与系统理论和方法中的作用93

3.9.1 奇异函数93

3.9.2 奇异函数的离散时间对偶96

3.9.3 LTI系统卷积关系的一般化97

习题98

第4章 用微分方程或差分方程所描述的系统108

4.1 引言108

4.2 递归系统和非递归系统的级联108

4.3 微分方程和差分方程的解法110

4.3.1 线性常系数微分方程所描述系统的方程求解110

4.3.2 线性常系数差分方程所描述之系统的方程解法113

4.3.3 线性常系数差分方程的递推算法117

4.4 用微分方程或差分方程描述的因果系统：零状态响应和零输入响应119

4.4.1 实际因果系统的增量LTI系统结构119

4.4.2 从起始条件转换到初始条件120

4.4.3 零输入响应和零状态响应121

4.5 微分方程或差分方程表征的因果LTI系统的单位冲激响应122

4.5.1 单位冲激响应的求法123

4.5.2 离散时间FIR系统和IIR系统128

4.5.3 微分方程和差分方程表征的因果LTI系统的稳定性和可逆性129

4.6 微分方程和差分方程表征的因果LTI系统的直接实现结构130

4.6.1 系统的模拟和仿真130

4.6.2 差分方程表征的因果LTI系统的直接实现结构131

4.6.3 微分方程表征的因果LTI系统的直接实现结构133

习题134

第5章 信号和系统的变换域表示法138

5.1 引言138

5.2 LTI系统对复指数信号的响应139

5.2.1 LTI系统对复指数输入的响应140

5.2.2 频域和复频域142

5.3 周期信号的频域表示法：连续和离散傅里叶级数143

5.3.1 连续傅里叶级数和离散傅里叶级数143

5.3.2 连续和离散傅里叶级数的收敛148

5.3.3 周期信号和序列的频谱150

5.3.4 LTI系统对周期输入的响应154

5.4 非周期函数和序列的频域表示法：连续和离散时间傅里叶变换155

5.4.1 连续傅里叶变换和离散时间傅里叶变换155

5.4.2 傅里叶变换的收敛158

5.4.3 连续傅里叶变换和离散时间傅里叶变换的典型例子160

5.4.4 非周期信号的频谱和LTI系统的频率响应163

5.4.5 傅里叶变换的极坐标表示与波特图165

5.5 周期信号和奇异函数及其离散时间对偶的傅里叶变换表示法169

5.5.1 周期信号和序列的傅里叶变换169

5.5.2 奇异函数及其离散时间对偶的傅里叶变换173

5.6 有限长序列的频域表示法：离散傅里叶变换（DFT）178

5.6.1 有限长序列的离散傅里叶变换178

5.6.2 离散傅里叶变换（DFT）与DTFT、DFS和Z变换的关系180

5.7 快速傅里叶变换（FFT）181

5.7.1 FFT算法的原理和依据182

5.7.2 时域抽取FFT算法183

5.7.3 时域抽取FFT算法的矩阵表示187

5.7.4 输出倒位序的时域抽取FFT算法188

5.8 时间函数和序列的复频域表示法：拉普拉斯变换和Z变换190

5.8.1 双边拉普拉斯变换和双边Z变换190

5.8.2 双边拉普拉斯变换和双边Z变换的零、极点分布194

5.8.3 双边拉普拉斯变换和双边Z变换收敛域的性质198

5.8.4 反拉普拉斯变换和反Z变换203

5.9 信号的复频谱和LTI系统的系统函数208

习题211

第6章 变换的性质及其揭示的时域与频域、复频域特性的关系221

6.1 引言221

6.2 线性性质222

6.3 卷积性质225

6.3.1 时域卷积性质225

6.3.2 频域卷积性质229

6.3.3 复频域卷积性质（s域与z域卷积）231

6.4 时移和频移性质231

6.4.1 时移性质231

6.4.2 频移性质和复频移性质（时域复指数加权性质）233

6.5 连续时域微分和积分与离散时域差分和累加性质、变换域微分和积分性质237

6.5.1 连续时域微分和积分与离散时域差分和累加性质237

6.5.2 频域与复频域的微分性质和频域的积分性质241

6.6 抽样和抽样定理244

6.6.1 连续时间的时域和频域抽样定理244

6.6.2 离散时间的时域和频域抽样定理250

6.7 变换的对称性质253

6.7.1 变换的对称性质253

6.7.2 时域与频域、复频域的对称分布特性之间的关系256

6.8 尺度变换性质261

6.8.1 连续时间尺度比例变换性质和时宽-带宽乘积262

6.8.2 离散时间抽取和内插的时域、频域和复频域特性264

6.9 相关定理和帕什瓦尔定理、能量谱与功率谱268

6.10 希尔伯特变换271

6.10.1 因果时间函数和序列的傅里叶变换之实部或虚部自满性272

6.10.2 解析信号的希尔伯特变换表示法274

6.10.3 希尔伯特变换及其性质277

6.11 傅里叶变换和傅里叶级数的对偶性280

6.11.1 连续傅里叶变换的对偶性281

6.11.2 离散傅里叶级数的对偶性285

6.11.3 离散傅里叶变换的对偶性287

6.11.4 离散时间傅里叶变换与连续傅里叶级数之间的对偶性288

6.12 拉氏变换与Z变换的初值和终值定理292

6.12.1 初值定理292

6.12.2 终值定理292

6.13 拉氏变换与Z变换之间的类比关系293

习题295

第7章 在通信系统和技术中的应用307

7.1 引言307

7.2 信号的无失真传输307

7.3 调制和解调310

7.4 正弦幅度调制与相干解调311

7.5 调幅与检波313

7.6 单边带调制315

7.7 正弦幅度调制的其他应用317

7.7.1 混频、交调和互调317

7.7.2 可变中心频率的带通滤波器319

7.7.3 实现低通和带通滤波器之间的转换320

7.8 脉冲载波调制和脉冲编码调制321

7.8.1 脉冲幅度调制和解调321

7.8.2 脉冲编码调制326

7.9 多路复用327

7.9.1 频分复用和时分复用327

7.9.2 正交复用和码分复用330

7.10 信号设计333

7.10.1 频带限制条件下的信号波形设计334

7.10.2 匹配滤波器—相干接收条件下的信号设计336

7.11 信号均衡338

7.11.1 线性失真、符号间干扰和信号均衡338

7.11.2 频域均衡341

7.11.3 时域均衡和横向滤波器342

习题344

第8章 系统的变换域分析和综合351

8.1 引言351

8.2 LTI系统的变换域分析方法351

8.2.1 LTI系统的复频域和频域分析352

8.2.2 LTI系统的变换域表示比其时域表示更容易获得354

8.2.3 用微分方程和差分方程描述的LTI系统的变换域分析355

8.2.4 变换域求反卷积358

8.2.5 有理函数反变换的部分分式展开法359

8.3 用微分方程和差分方程描述的因果系统的复频域分析364

8.3.1 单边拉普拉斯变换和单边Z变换364

8.3.2 单边拉普拉斯变换和单边Z变换特有的性质368

8.3.3 零状态响应和零输入响应的复频域求解370

8.4 系统函数和频率响应表征的LTI系统特性374

8.4.1 系统函数和频率响应表征的LTI系统性质374

8.4.2 LTI系统互联的系统函数和频率响应377

8.5 系统函数与LTI系统时域和频域特性之间的关系379

8.5.1 系统函数的零、极点分布和收敛域反映的时域分布特性380

8.5.2 系统函数的极点决定单位冲激响应组成分量的函数形式380

8.5.3 自由响应与强迫响应、暂态响应与稳态响应382

8.5.4 系统的零、极点分布确定LTI系统的频域特性384

8.6 连续时间和离散时间一阶系统及二阶系统387

8.6.1 连续时间和离散时间一阶系统387

8.6.2 连续时间和离散时间二阶系统391

8.7 连续时间和离散时间全通系统及最小相移系统398

8.7.1 全通函数和全通系统398

8.7.2 最小相移系统400

8.8 LTI系统的信号流图表示法404

8.9 有理系统函数表示的因果LTI系统的级联和并联结构409

8.9.1 级联型实现结构409

8.9.2 并联型实现结构411

习题414

第9章 在信号分析与处理中的应用424

9.1 引言424

9.2 信号的无失真传输424

9.3 连续时间信号的离散时间（数字）处理426

9.3.1 连续时间信号与离散时间（数字）信号的相互转换426

9.3.2 连续时间信号的离散时间处理431

9.4 离散傅里叶变换（DFT）的应用435

9.4.1 信号加窗和窗函数436

9.4.2 利用FFT进行谱分析437

9.4.3 快速卷积算法及其应用440

9.5 滤波和滤波器445

9.5.1 滤波445

9.5.2 理想滤波器447

9.5.3 用微分方程和差分方程表示的频率选择性滤波器451

9.6 滤波器的设计与实现453

9.6.1 模拟滤波器454

9.6.2 有限冲激响应（FIR）数字滤波器457

9.6.3 无限冲激响应（IIR）数字滤波器——模拟到数字滤波器的映射464

9.7 不同类型滤波器之间的频率变换470

9.7.1 连续时间（模拟）滤波器的频率变换472

9.7.2 离散时间（数字）滤波器的频率变换481

9.8 抽样率转换和多抽样率信号处理490

9.8.1 抽样率转换490

9.8.2 整数倍减抽样和增抽样491

9.8.3 有理比L/M的抽样率转换495

9.8.4 多抽样率信号处理和多抽样率系统496

习题503

第10章 在反馈和控制中的应用515

10.1 引言515

10.2 线性反馈系统的基本特性和应用516

10.2.1 线性反馈系统的基本特性及其应用517

10.2.2 反馈对系统稳定性的影响521

10.2.3 反馈控制和跟踪系统524

10.2.4 抽样数据反馈系统526

10.3 线性反馈系统的根轨迹分析法527

10.3.1 线性反馈系统的闭环极点方程和根轨迹527

10.3.2 根轨迹的模准则和幅角准则528

10.3.3 根轨迹的性质和作图规则529

10.4 奈奎斯特稳定性判据535

10.4.1 围线映射及其性质535

10.4.2 奈奎斯特围线和奈奎斯特图536

10.4.3 连续时间和离散时间线性反馈系统的奈奎斯特判据540

10.5 线性反馈系统的稳定性裕度542

习题547

第11章 系统的状态变量分析553

11.1 引言553

11.2 从系统的输入输出系统描述到状态变量描述554

11.2.1 从单输入单输出系统到多输入多输出系统554

11.2.2 从系统的输入输出系统描述到状态变量描述555

11.3 系统的状态变量描述556

11.3.1 系统用状态变量描述的基本依据556

11.3.2 系统状态变量描述的基本术语557

11.3.3 连续时间和离散时间系统的状态变量描述559

11.4 系统状态变量描述的编写562

11.4.1 建立系统状态变量描述的编写方法562

11.4.2 直接规划法564

11.4.3 级联规划法和并联规划法575

11.4.4 多输入多输出系统状态变量描述的编写582

11.4.5 系统的状态变量描述到输入输出描述的转换586

11.5 用状态变量描述的系统的求解方法590

11.5.1 矢量差分方程和矢量微分方程的时域解法590

11.5.2 矢量微分方程和矢量差分方程的变换域解法596

11.6 状态矢量的线性变换600

11.7 系统的可控制性和可观察性604

11.7.1 系统的可控制性605

11.7.2 系统的可观察性608

11.7.3 A矩阵对角化状态变量描述下系统的可控性和可观性610

习题612

参考文献616