本書為《AnalogandDigitalSignalsandSystems》的翻譯版。以模擬、數(shù)字信號與系統(tǒng)的基本理論為基礎(chǔ)，以信號與系統(tǒng)理論的應(yīng)用為主線，系統(tǒng)介紹了信號的基本概念、卷積和相關(guān)函數(shù)、傅里葉級數(shù)、傅里葉變換分析、拉普拉斯變換、系統(tǒng)和電路、逼近和濾波電路、離散時間信號及其傅里葉變換、離散數(shù)據(jù)系統(tǒng)、模擬調(diào)制等內(nèi)容。適用于電子、電氣、信息類各專業(yè)的《信號與系統(tǒng)》課程的教材，也可作為相關(guān)專業(yè)研究生和工程技術(shù)人員的參考書。
本書系統(tǒng)討論模擬與離散信號的分析和綜合方法，介紹模擬通信的基本知識，在內(nèi)容組織上融入本人在俄克拉何馬州立大學(xué)４０年的教學(xué)心得，涉及三門課程：“信號分析”（三年級第二學(xué)期課程）、“有源濾波器”（四年級第一學(xué)期課程）、“數(shù)字信號處理”（四年級第二學(xué)期課程）。結(jié)合選用教材，本人多次使用這些教學(xué)資料講授上述三門課程。本科學(xué)習(xí)階段，大多數(shù)信號分析課程并不要求很強的概率論基礎(chǔ)。
全書并不強調(diào)對基本定理的理論證明，也最大限度地避免復(fù)雜的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，主要通過以下三個環(huán)節(jié)保證學(xué)生對基本內(nèi)容的理解：
１）學(xué)習(xí)基本概念。
�。玻┩ㄟ^基本訓(xùn)練檢驗學(xué)習(xí)情況。
�。常├梅抡婀ぞ吲卸ńY(jié)果的正確性。
全書提供了４００多個例題、４００多個練習(xí)題和１６０余條參考書目，以方便學(xué)生學(xué)習(xí)。部分習(xí)題附有解答提示，感興趣的教師可以通過出版商得到習(xí)題解答手冊。
各章概要第１章介紹相關(guān)專業(yè)大學(xué)生在先修課程中已經(jīng)了解的基本概念，包括奇異信號、周期信號等。第２章介紹周期信號和非周期信號的卷積和相關(guān)運算。第３章討論如何用一個基本函數(shù)集合來近似描述任意信號，即傅里葉級數(shù)展開，介紹三種基本的傅里葉級數(shù)展開形式，討論傅里葉級數(shù)的運算性質(zhì)及傅里葉級數(shù)的收斂性。第４章由傅里葉級數(shù)引出傅里葉變換，傅里葉級數(shù)和傅里葉變換是本書的主要內(nèi)容。第５章介紹與傅里葉變換有關(guān)的其他信號變換形式，包括拉普拉斯變換、正弦和余弦變換、哈特利變換和希爾伯特變換。第６章討論系統(tǒng)分析的基本概念，包括線性時不變系統(tǒng)、穩(wěn)定性、沖擊響應(yīng)、傳遞函數(shù)、線性和非線性系統(tǒng)以及簡單的濾波電路等。第７章用經(jīng)典的巴特沃斯、契比雪夫和貝塞爾模型描述濾波器，討論幅頻和相頻特性逼近的濾波器設(shè)計方法，介紹低通、高通、帶通、帶阻濾波器和全通網(wǎng)絡(luò)等有源濾波器的分析與綜合實例。第８章首先介紹采樣理論及理想采樣信號的傅里葉變換，建立從連續(xù)時間信號到離散時間信號的聯(lián)系，詳細(xì)討論基本離散信號、離散時間傅里葉級數(shù)、離散時間傅里葉變換和離散傅里葉變換。第９章介紹離散傅里葉變換的快速實現(xiàn)、離散卷積和離散相關(guān)，討論ｚ變換及其在離散系統(tǒng)設(shè)計中的應(yīng)用，介紹基于脈沖不變法和雙線性變換法的數(shù)字濾波器設(shè)計方法，介紹數(shù)字濾波器實現(xiàn)的基本思路。第１０章介紹模擬通信的基本原理，包括模擬調(diào)制（如ＡＭ和ＦＭ）、解調(diào)以及多路復(fù)用技術(shù)，介紹脈沖調(diào)制方法。附錄Ａ涉及矩陣代數(shù)的基本概念，附錄Ｂ簡要介紹ＭＡＴＬＡＢ在數(shù)字信號處理中的應(yīng)用，附錄Ｃ編列了信號與系統(tǒng)學(xué)習(xí)過程中常用的數(shù)學(xué)公式。
授課內(nèi)容安排的建議全書內(nèi)容涵蓋了連續(xù)時間系統(tǒng)和離散時間系統(tǒng)的分析和綜合、模擬濾波器、數(shù)字信號處理、模擬通信導(dǎo)論等內(nèi)容，主講教師可以靈活組織和選擇。課程內(nèi)容組織建議僅供參考。
教學(xué)時間課程名稱相關(guān)章節(jié)一學(xué)期模擬信號與系統(tǒng)基礎(chǔ)第１～４章，第６章一學(xué)期系統(tǒng)和模擬濾波器第４、５、６、７章一學(xué)期數(shù)字信號處理導(dǎo)論第４、６、８、９章兩學(xué)期信號與模擬通信導(dǎo)論第１～４章，第５、６、８、１０章部分內(nèi)容·Ⅷ·模擬、數(shù)字信號與系統(tǒng)致謝感謝所有和我一起學(xué)習(xí)的學(xué)生。教育是雙向的，如同學(xué)生向老師學(xué)習(xí)一樣，教師也從學(xué)生那里學(xué)到了許多。本書的寫作過程也是學(xué)習(xí)的過程，它花費了我數(shù)年的心血。
眾多朋友為本書的出版付出了辛勞。ＪａｃｋＣａｒｔｉｎｈｏｕｒ博士在教材成型初期通讀了全部文稿并幫助完成習(xí)題解答。ＧｅｏｒｇｅＳｃｈｅｅｔｓ博士在他的信號分析與通信理論課程教學(xué)中采用了本教材的早期版本。ＭａｒｔｉｎＨａｇａｎ博士評閱了一章。ＶｉｊａｙＶｅｎｋａｔａｒａｍａｎ和ＷｅｎＦｕｎｇＬｅｏｎｇ不僅審閱了部分章節(jié)，還提供了部分ＭＡＴＬＡＢ程序和原圖。Ｖｉｊａｙ幫助完成了文稿的編排。
�。拢澹幔酰蹋幔悖澹妫椋澹欤涑袚�(dān)了書稿的大部分繪圖工作。感謝他們。
真誠地感謝出版商Ｓｐｒｉｎｇｅｒ的支持。感謝ＡｌｅｘＧｒｅｅｎｅ對我的信任。感謝ＫａｔｉｅＣｈｅｎ、ＳｈａｎｔｙＪａｇａｎａｔｈａｎ及其同事們在本書編輯過程中的無私幫助。
感謝俄克拉何馬州立大學(xué)電子與計算機工程學(xué)院院長ＫｅｉｔｈＴｅａｇｕｅ博士在本書出版過程中給予的大力支持。
我用于寫作的時間原本都屬于我的妻子Ｍａｒｃｅｉｌ，孩子Ｔａｍｍｙ、Ｒｙａｎ、Ｔｒａｖｉｓ和孫子Ｍｉｃｈａｅｌ、Ｔｈｏｍａｓ、Ｍａｔｔｈｅｗ、Ｎａｔａｌｉｅ、Ｋａｔｅ，是他們的理解和支持使我得以完成書稿。
�。要保霜保遥幔铮伲幔颍欤幔纾幔洌洌嵊诿绹砜死务R州
目 錄
譯者的話
致中文版讀者
前言
致謝
第１章 信號的基本概念１
１１ 信號１
�。�.１.１ 信號描述１
１.１.２ 連續(xù)時間信號和離散時間信號３
�。�.１.３ 模擬與數(shù)字信號處理５
�。�.１.４ 常用信號５
�。�.２ 常用信號運算８
�。�.２.１ 時移８
�。�.２.２ 時域尺度變換８
１.２.３ 時域反折９
１.２.４ 幅度平移１０
�。�.２.５ 簡單對稱性：偶函數(shù)和奇函數(shù)１０
�。�.２.６ 偶函數(shù)和奇函數(shù)的乘積１０
�。�.２.７�。螅纾詈瘮�(shù)（符號函數(shù)） １１
１.２.８ ｓｉｎｃ和ｓｉｎｃ２函數(shù)１１
�。�.２.９ 正弦積分函數(shù)１２
�。�.３ 信號微分與信號積分１２
�。�.３.１ 對稱信號的積分１３
�。�.３.２ 由單位階躍導(dǎo)出的信號１４
�。�.３.３ 萊布尼茨（Ｌｅｉｂｎｉｚ）準(zhǔn)則１４
�。�.３.４ 微分與積分交換１４
�。�.３.５ 積分與積分交換１４
�。�.４ 奇異函數(shù)１５
�。�.４.１ 單位沖激函數(shù)作為序列極限１７
�。�.４.２ 階躍函數(shù)與沖激函數(shù)１８
１.４.３ 廣義函數(shù)的作用２０
１.４.４ 沖激函數(shù)的作用２０
�。�.４.５ 階躍函數(shù)的作用２１
�。�.５ 基于積分的信號分類２２
�。�.５.１ 信號運算的影響２３
１.５.２ 周期信號２４
１.５.３ 兩周期信號的和２６
�。�.６ 復(fù)信號、周期信號和對稱周期信號２９
１.６.１ 復(fù)數(shù)２９
�。�.６.２ 周期復(fù)信號３２
�。�.６.３ 周期函數(shù)的作用３２
�。�.６.４ 對稱周期信號３３
�。�.７ 概率密度函數(shù)及其矩３５
１.８ 由非周期信號產(chǎn)生周期信號３８
�。�.９ 分貝３９
�。�.１０ 小結(jié)４１
習(xí)題４２
第２章 卷積和相關(guān)４６
�。�.１ 引言４６
�。�.１.１ 標(biāo)量積和范數(shù)４６
�。�.２ 卷積４８
�。�.２.１ 卷積的性質(zhì)４８
�。�.２.２ 卷積的存在性５１
�。�.３ 示例５１
２.４ 卷積與矩５８
�。�.４.１ 重復(fù)卷積與中心極限定理６０
�。�.４.２ 反卷積６１
２.５ 周期信號和非周期信號的卷積６２
�。�.５.１ 周期信號與非周期信號的卷積６２
２.５.２ 兩個周期信號卷積６４
�。�.６ 相關(guān)６５
�。�.６.１ 互相關(guān)函數(shù)的性質(zhì)６６
�。�.６.２ 互相關(guān)與卷積６６
２.６.３ 互相關(guān)函數(shù)的界６７
�。�.６.４ 互相關(guān)的定量描述６８
�。�.７ 能量信號的自相關(guān)函數(shù)７２
２.８ 周期信號的互相關(guān)函數(shù)和自相關(guān)
函數(shù)７５
�。�.９ 小結(jié)７８
習(xí)題７８
第３章 傅里葉級數(shù)８１
�。�.１ 引言８１
�。�.２ 正交基本函數(shù)８２
�。�.２.１ 格萊姆施密特（ＧｒａｍＳｃｈｍｉｄｔ）
正交化８４
�。�.３ 近似度評價８６
３.３.１ 利用偏微分求ｃ［ｋ］ ８７
�。�.３.２ 利用完全平方和求ｃ［ｋ］ ８８
�。�.３.３ 帕斯瓦爾定理８９
３.４ 傅里葉級數(shù)９１
�。�.４.１ 指數(shù)傅里葉級數(shù)９１
３.４.２ 三角傅里葉級數(shù)９５
�。�.４.３ 指數(shù)傅里葉系數(shù)與三角傅里葉
系數(shù)的關(guān)系９５
�。�.４.４ 諧波傅里葉級數(shù)９６
�。�.４.５ 帕斯瓦爾定理９６
�。�.４.６ 傅里葉級數(shù)三種描述形式的
特點９８
�。�.５ 簡單對稱信號的傅里葉級數(shù)９８
�。�.５.１ 傅里葉系數(shù)積分的簡化９９
�。�.６ 傅里葉級數(shù)的性質(zhì)１０１
�。�.６.１ 線性１０１
�。�.６.２ 時移性１０１
�。�.６.３ 時間、頻率尺度變換１０１
３.６.４ 時域微分１０３
３.６.５ 傅里葉級數(shù)的界與收斂性１０６
�。�.６.６ 時域積分１０８
�。�.６.７ 時域調(diào)制１０８
�。�.６.８ 時域相乘１０９
�。�.６.９ 頻率調(diào)制１１０
�。�.６.１０ 中心坐標(biāo)定理１１０
３.６.１１ 廣義帕斯瓦爾定理１１０
３.６.１２ 功率譜１１１
�。�.７ 傅里葉級數(shù)的收斂性與吉布斯
現(xiàn)象１１１
３.７.１ 傅里葉定理１１２
�。�.７.２ 吉布斯（Ｇｉｂｂｓ）現(xiàn)象１１２
�。�.７.３ 譜窗平滑１１６
３.８ 特殊對稱周期信號的傅里葉級數(shù)１１７
�。�.８.１ 半波對稱信號１１８
�。�.８.２ 四分波對稱信號１１９
�。�.８.３ 四分波偶對稱１１９
３.８.４ 四分波奇對稱１１９
�。�.８.５ 隱含對稱性１２０
３.９ 半?yún)^(qū)間級數(shù)展開１２０
�。�.１０ 傅里葉級數(shù)表１２２
�。�.１１ 小結(jié)１２３
習(xí)題１２４
第４章 傅里葉變換１２８
�。�.１ 引言１２８
�。�.２ 從傅里葉級數(shù)到傅里葉變換１２８
�。�.２.１ 幅度譜和相位譜１３２
�。�.２.２ 帶寬１３５
４.３ 傅里葉變換的性質(zhì)（１） １３６
４.３.１ 瑞利（Ｒａｙｌｅｉｇｈ）能量定理１３６
�。�.３.２ 疊加定理１３７
�。�.３.３ 時間延遲定理１３７
４.３.４ 尺度變換定理１３８
４.３.５ 對偶定理１４１
�。�.３.
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