《信號與系統(第2版)》共分8章。內容包括:信號概述,系統概述,LTI系統的時域分析,連續時間信號和連續時間系統的頻域分析,連續時間系統的復頻域分析,離散時間系統的z域分析,狀態變量分析法,MATLAB在信號與系統中的應用。
《信號與系統(第2版)》可作為高等學校電子工程、通信工程、計算機、自動化等專業學生信號與系統課程的教材,也可作為相關專業、相關領域的研究人員參考書,同時也是一本考研的輔導書。
《信號與系統(第2版)》特點: 教材結構體系完整,過程簡明清晰 內容豐富,由淺入深,通俗易懂,易教易學 從連續信號到離散信號,從連續系統到離散系統,從輸入輸出方程到狀態變量方程,統一闡述 對連續的和離散的采用并行敘述的方法 豐富的例題緊扣概念和原理,包含眾多的解題方法和技巧 介紹了MATLAB在信號與系統中的應用,以培養學生的編程能力提高學習興趣 可為任課教師提供配套的電子課件和習題詳解 出版有配套的《信號與系統學習與考研輔導》,以方便讀者自學與考研
本書第一版于2006年在科學出版社出版,經過5年的使用,廣泛征求和聽取各方意見,第二版作了大幅修訂,目的是使教材的體系和內容編排更合理、更適合教與學。
第二版共8章:第1章信號概述,第2章系統概述,第3章LTI系統的時域分析,第4章連續時間信號和連續時間系統的頻域分析,第5章連續時間系統的復頻域分析,第6章離散時間系統的z域分析,第7章狀態變量分析法,第8章MATLAB在信號與系統中的應用。
此次修訂再版,把第一版的第一章中有關信號的內容、第三章中信號的算子表示和第四章中信號的卷積合并成第二版的第1章,把第一版的第一章和第三章中有關系統的內容合并成第2章,把第一版的第五章和第八章合并成第二版的第3章,把第一版的第二章和第六章合并成第4章,第一版的第七章變為第二版的第5章,第一版的第九章變為第二版的第6章,第一版中的第十章變為第二版的第7章;在第二版的第1章中增加了信號的相關概念,在第7章中增加了系統的可控性和可觀性,增加了第8章MATLAB在信號與系統中的應用。
本書按64學時編寫,前7章是必學內容,增加第8章的目的是介紹MATLAB軟件在信號與系統中的應用,可作為實驗內容,附有習題程序。對于48學時的“信號與系統”課,可以適當選學前7章內容。
本書由馬金龍擔任主編,他負責擬定大綱和統稿,編寫第1章、第2章、第5章、第6章和全部的習題,編寫了第3章、第4章、第7章和第8章的部分內容,并用COREL-DRAw繪制了書上的所有圖形。胡建萍編寫第7章的部分內容,王宛蘋編寫第3章和第4章的部分內容,胡曉萍編寫第8章的部分內容。
衷心感謝官伯然、劉敬彪、周巧娣、宋強、杜鐵鈞、錢志華、劉芳、呂幼華等老師,他們認真審查書稿并提出了寶貴意見。
由于作者水平有限,時間較緊,書中難免會有一些缺點和疏漏,懇請廣大讀者和各位專家予以指正。
第二版前言
第一版前言
第1章 信號概述
1.1 信號的定義和分類
1.2 典型連續時間信號
1.3 典型離散時間信號
1.4 信號的基本運算
1.5 因果信號的算子表示
1.6 信號的卷積運算
1.7 信號的分解
習題一
第2章 系統概述
2.1 系統的定義
2.2 系統的分類及性質
2.3 系統的分析方法
2.4 LTI連續時間系統的輸入輸出方程
2.5 LTI離散時間系統的輸入輸出方程
2.6 LTI系統的模擬
2.7 信號流圖
2.8 梅森公式
習題二
第3章 LTI系統的時域分析
3.1 引言
3.2 時域經典法求解LTI系統
3.3 沖激平衡法求連續系統的響應
3.4 零輸入響應的計算
3.5 零狀態響應的計算
3.6 時域分析法舉例
習題三
第4章 連續時間信號和連續時間系統的頻域分析
4.1 周期信號的傅里葉級數
4.2 周期信號的頻譜
4.3 傅里葉變換
4.4 傅里葉變換的性質
4.5 周期信號的傅里葉變換
4.6 頻域系統函數
4.7 周期信號對LTI系統的響應
4.8 非周期信號對LTI系統的響應
4.9 信號的無失真傳輸
4.10 理想濾波器
4.11 幅度調制與解調
4.12 信號的抽樣與恢復
習題四
第5章 連續時間系統的復頻域分析
5.1 拉普拉斯變換
5.2 拉普拉斯變換的性質
5.3 拉普拉斯反變換
5.4 拉普拉斯變換求解微分方程
5.5 拉普拉斯變換分析電路
5.6 系統函數
5.7 系統的頻率響應
習題五
第6章 離散時間系統的z域分析
6.1 z變換
6.2 z變換的性質
6.3 z反變換
6.4 離散系統的z域分析
6.5 系統函數
6.6 離散系統頻率響應特性
習題六
第7章 狀態變量分析法
7.1 狀態變量分析法的有關概念
7.2 LTI連續時間系統狀態方程的建立
7.3 LTI離散時間系統狀態方程的建立
7.4 狀態轉移矩陣
7.5 LTI連續時間系統狀態方程的求解
7.6 LTI離散時間系統狀態方程的求解
7.7 狀態矢量的線性變換
7.8 系統的可控性和可觀性
習題七
第8章 MATIAB在信號與系統中的應用
8.1 信號的時域分析
8.2 LTI系統的時域分析
8.3 連續信號及系統的頻域分析
8.4 連續信號及系統的s域分析
8.5 離散信號及離散系統的z域分析
8.6 LTI系統的狀態變量分析
習顥八
習題答案
附錄
附錄A 部分分式展開
附錄B 常用的數學公式
附錄C 勞斯判據
附錄D 朱利判據
參考文獻
幾乎所有的信息類學科如電子電氣工程、通信工程、計算機工程、自動化工程及其他的工程學科都需要用到信號(signal)與系統(system)的概念和原理,因此信號與系統是信息類學科的基礎學科。本章信號概述及第2章系統概述是整個信號與系統的基礎。
本章介紹信號的定義和分類、典型連續時間信號、典型離散時間信號、信號的基本運算、因果信號的算子表示、信號的卷積計算和信號的分解。
1.1 信號的定義和分類
人們在日常生活和工作中離不開各種信息,需要對各種信息進行獲取、存儲、傳輸和處理。現實世界中存在各種信號,很多信號對我們至關重要。如馬路上的交通信號是行人安全的保障;有了手機信號我們可以進行無線通信;有了電視信號我們可以了解世界豐富生活;人體會發出各種不健康的信號,醫生搶救病人時需要多種醫療儀器觀察病人的生命體征及時作出反應;股市在每次暴漲暴跌前都會發出一定的信號;每次地球發生大的災難如地震海嘯前也會發出各種信號,等等。
由于信號與系統是電專業的基礎學科,所以電信號是我們的描述對象。
1.1.1 信號的定義
人們常常把來自外界的各種報道統稱為消息(message),把消息中有意義的內容稱為信息(information)。為了有效地傳播和利用信息,常常要把信息轉換成便于傳輸和處理的信號,所以信號是信息的載體,通過信號傳遞信息。
人類對自然界的認識和改造過程都離不開對自然界中信息的獲取。所謂信息,是指存在于客觀世界的一種事物形象,是關于事物運動規律的知識。一般泛指消息、情報、指令、數據、信號等有關周圍環境的知識。消息是指用來表達信息的某種客觀對象。
信號的定義:信號是帶有信息的某種物理量,是變量的函數或序列。變量可以是時間或空間距離等,變量的個數可以是一個或多個,本書研究的變量是時間且一個的信號。
信息的傳送一般都不是直接的,而必須借助于一定形式的信號才能便于傳輸和進行各種處理。由于信號是帶有信息的某種物理量,這些物理量的變化包含著信息。
信號有多種形式,如電信號、光信號、聲音信號等。電信號是常用的信號,所謂電信號是隨時間變化的某個電的物理量,常用的有電壓信號和電流信號,此外也把電容的電荷及電感的磁鏈作為電信號。
研究信號是為了對信號進行處理和分析,所謂信號處理是對信號進行某種加工或變換,目的是提取有用的部分,去掉多余的內容,濾除各種干擾和噪聲,或將信號進行轉化,便于分析和識別。
信號的特性可以從時間特性和頻率特性兩方面進行描述。
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