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第1章 信号与系统的基本概念1

1.1引言1

1.2信号的基本概念2

1.2.1信号的定义及分类2

1.2.2常用连续时间信号5

1.2.3信号的时域变换与运算14

1.3系统的基本概念20

1.3.1系统的分类与描述20

1.3.2系统的基本结构25

1.3.3线性系统的性质26

1.4信号与系统分析概要28

1.4.1信号分析28

1.4.2系统分析29

1.5基本信号及信号运算的MATLAB仿真30

本章小结34

习题1.35

第2章 连续系统的时域分析39

2.1引言39

2.2系统的微分方程描述及其算子表示39

2.2.1系统的微分方程描述39

2.2.2系统微分方程的算子表示41

2.2.3系统的传输算子45

2.3系统的零输入响应46

2.3.1一阶、二阶系统的零输入响应46

2.3.2 n阶系统的零输入响应49

2.4系统的零状态响应与完全响应50

2.5系统的冲激响应与阶跃响应51

2.5.1系统的冲激响应51

2.5.2系统的阶跃响应54

2.6卷积及其应用55

2.6.1卷积的概念及其性质55

2.6.2卷积的计算61

2.7系统零状态响应的卷积积分计算法66

2.8连续系统时域分析的MATLAB仿真69

本章小结74

习题274

第3章 连续系统的频域分析79

3.1引言79

3.2正交函数的概念80

3.2.1函数的正交定义80

3.2.2函数的正交集80

3.3周期信号的分解——傅里叶级数82

3.3.1周期信号的三角函数形式的傅里叶级数82

3.3.2周期信号的指数函数形式的傅里叶级数86

3.3.3傅里叶级数的性质88

3.4周期信号的频谱92

3.4.1周期信号的频谱特点92

3.4.2周期信号的频带宽度94

3.5非周期信号的分解——傅里叶变换97

3.5.1傅里叶变换97

3.5.2常用非周期信号的傅里叶变换98

3.6傅里叶变换的性质与应用104

3.6.1线性特性104

3.6.2尺度变换与频谱展缩104

3.6.3信号的时移与频谱的相位移106

3.6.4调制与频谱搬移107

3.6.5卷积定理及其应用110

3.6.6时域微积分特性112

3.6.7频域微分特性113

3.7信号的功率谱与能量谱115

3.7.1信号的功率谱115

3.7.2信号的能量谱116

3.8信号采样与采样定理117

3.8.1信号采样117

3.8.2采样定理118

3.9连续系统的频域分析应用举例120

3.9.1连续系统函数120

3.9.2无失真传输系统122

3.9.3滤波器123

3.9.4调制与解调128

3.10连续系统频域分析的MATLAB仿真130

本章小结137

习题3138

第4章 连续系统的复频域分析144

4.1引言144

4.2拉普拉斯变换145

4.2.1拉普拉斯变换的定义145

4.2.2常用信号的拉普拉斯变换146

4.3拉普拉斯变换的性质149

4.3.1延时特性149

4.3.2复频移特性151

4.3.3微分定理152

4.3.4积分定理153

4.3.5卷积定理154

4.3.6始值定理与终值定理154

4.4拉氏反变换——部分分式展开法156

4.5系统的复频域分析160

4.5.1系统函数H（s）160

4.5.2利用单边拉普拉斯变换分析系统162

4.5.3电路的复频域分析164

4.6系统函数H（s）的零、极点分析173

4.6.1系统函数H（s）的零、极点173

4.6.2系统函数H（s）的零、极点分布与时域特性的关系175

4.6.3系统函数H（s）的零、极点分布与频域特性的关系177

4.7连续系统稳定性分析180

4.7.1连续系统稳定性准则180

4.7.2连续系统稳定性判定方法182

4.7.3应用举例184

4.8连续系统复频域分析的MATLAB仿真187

本章小结191

习题4192

第5章 连续系统的模拟与硬件实现198

5.1引言198

5.2连续系统的图形表示法198

5.2.1三种基本器件199

5.2.2连续系统的方框图表示法200

5.2.3连续系统的信号流图表示法203

5.2.4梅森公式204

5.3连续系统的模拟方法207

5.3.1连续系统模拟的基本方法207

5.3.2连续系统模拟结构的形式208

5.4连续系统的有源RC电路实现214

5.4.1有源RC积分器214

5.4.2有源RC加法器215

5.4.3有源RC双二阶电路217

5.4.4连续系统的有源RC电路实现举例220

5.4.5集成运算放大器应用中的几个问题221

本章小结223

习题5224

第6章 离散系统的时域分析228

6.1引言228

6.2离散时间信号228

6.2.1离散时间信号的描述228

6.2.2常用的离散时间信号230

6.2.3离散时间信号的基本运算234

6.3离散时间系统及其差分方程描述237

6.3.1离散时间系统237

6.3.2离散时间系统的差分方程描述239

6.4离散系统的时域经典分析240

6.4.1离散系统的零输入响应241

6.4.2离散系统的零状态响应与完全响应244

6.5离散系统的算子分析252

6.5.1离散系统的算子传输函数H（E）252

6.5.2用算子法分析离散系统253

6.6离散系统时域分析的MATLAB仿真255

本章小结260

习题6261

第7章 离散系统的Z域分析264

7.1引言264

7.2 Z变换264

7.2.1 Z变换的定义264

7.2.2常用序列的Z变换266

7.3 Z变换的性质268

7.3.1 Z变换的线性性质268

7.3.2 Z变换的位移性质269

7.3.3 Z变换的尺度性质270

7.3.4卷和定理270

7.3.5 Z域微分性质271

7.3.6始值定理272

7.3.7终值定理272

7.4 Z变换的计算274

7.4.1 Z正变换的计算274

7.4.2 Z反变换的计算275

7.5离散系统的Z域分析280

7.5.1离散系统的传输函数H（z）与单位冲激响应280

7.5.2用Z变换求解差分方程281

7.6离散系统的稳定性284

7.6.1 Z变换与拉普拉斯变换的关系284

7.6.2离散系统的稳定性判定286

7.7离散系统的频率特性288

7.7.1离散信号的傅里叶变换288

7.7.2离散系统的频谱特性289

7.8离散系统Z域分析的MATLAB仿真291

本章小结299

习题7301

第8章 离散系统的模拟与硬件实现305

8.1引言305

8.2离散系统的Z域模拟305

8.2.1三种基本器件305

8.2.2离散系统的图形表示法306

8.2.3由连续系统函数H（s）设计离散系统函数H（z）的基本方法308

8.3数字信号处理基础310

8.3.1数字信号处理的概念310

8.3.2数字信号处理的硬件系统311

8.4数字滤波器的硬件实现313

8.4.1基于查表法实现的基本硬件单元313

8.4.2基于通用芯片的数字滤波器硬件实现315

8.5 DSP数字信号处理器概述320

8.5.1数字信号处理器的发展321

8.5.2数字信号处理器的特点322

8.5.3数字信号处理器的应用324

本章小结325

习题8325

第9章 状态空间分析法327

9.1引言327

9.2系统的状态空间描述328

9.2.1状态空间描述常用的基本概念328

9.2.2动态系统的状态空间表达式331

9.3连续系统状态方程和输出方程的建立333

9.3.1由微分方程建立状态空间表达式333

9.3.2由传递函数建立状态空间表达式337

9.3.3由信号流程图建立状态空间表达式339

9.3.4由电路原理建立状态空间表达式340

9.3.5由状态空间表达式求传递函数矩阵H（s）341

9.4离散系统的状态空间描述343

9.4.1由差分方程建立状态空间表达式344

9.4.2由信号流图建立状态空间表达式345

9.5连续系统状态空间方程的时域求解347

9.5.1连续系统状态方程的时域解347

9.5.2连续系统输出方程的时域解350

9.6离散系统状态空间方程的Z域解351

9.6.1离散系统状态方程的Z域解351

9.6.2离散系统输出方程的Z域解351

9.7线性系统的能控性和能观性353

9.7.1线性系统的能控性和能观性概述353

9.7.2线性连续系统的能控性353

9.7.3线性定常离散系统的能控性358

9.7.4线性连续系统的能观测性359

9.7.5线性定常离散系统的能观测性363

9.7.6对偶原理364

本章小结365

习题9366

部分习题参考答案371

参考文献385