在信号分析方面主要讲解连续和离散信号分析的基本理论和方法，内容包括：连续和离散信号的运算，连续周期信号的傅立叶级数，连续非周期信号的傅立叶变换、连续信号的拉普拉斯变换、离散信号(序列)的z变换等。在系统分析方面，主要讲解连续及离散系统的各种描述方法，包括：连续系统微分方程的建立、离散系统差分方程的建立，系统的系统函数的概念及其计算。在分析方法应用方面，则主要涉及卷积积分、卷积和以及傅立叶级数、傅立叶变换、拉普拉斯变换、z变换等方法求解线性系统等内容。
第1 版自2013 年出版以来, 先后印刷了4 次, 其间, 作者经过广泛调研, 从使用第1版的教师、学生(含备考研究生的高年级学生)和同行专家处得到许多意见和建议, 在此基础上, 结合多年来作者在教学实践中的体会, 对第1 版进行了补充和修订。
本书沿袭第1 版的风格和组织架构。但与第1 版相比, 本书在保留原有特色的基础上强化了系统方程(微分和差分方程)、图(方框图和仿真框图)与系统传递函数之间的内在联系,突出了它们与变换域系统响应的关系。特别是针对第1 版中的特色内容“ 应用示例及MATLAB 实践”, 通过引入不同领域且具有实际应用背景的真实数据以及逼近工程实际问题的应用案例, 强化了物理概念、应用数学和工程背景的深入理解与融合, 使读者在处理多域(时/ 频/ s / z 域)问题时思路清晰, 能够自由地从一个域转换到另一个域。本书主要修订之处如下:第1 章, 根据读者的反馈意见, 对本章内容进行了重新组织, 删减了概括性的介绍内容, 重写了1. 1 节和1. 2 节, 重点介绍了信号的软件算法生成以及系统建模的概念。
第2 章, 本章的核心是信号的建模和系统微分方程的解算。根据教学中的反馈, 对本章部分内容进行了重新组织, 全面更新了应用示例及MATLAB 实践一节的内容。特别针对常微分方程的标准求解问题, 通过引入算法仿真的概念和基本的MATLAB 程序代码, 给读者展示了基于先进计算软件进行物理信息系统建模机理的探索及方程解算器的调用技术; 同时针对一般常微分方程的解析求解问题, 则通过介绍MATLAB 符号运算的基本概念和基本编程技术, 以期帮助读者建立机器推理的概念。
第4 章, 为突出信号与系统的谱分析, 对本章相关章节进行了删减重组, 增加了“信号与系统的傅里叶分析”一节。另外针对傅里叶分析的应用难点, 通过引进全新的案例全面改写和更新了应用示例及MATLAB 实践一节。
第5 章, 通过对相关章节的增删重组, 进一步强化了5. 9 节, 即电气系统与机电系统相似性的介绍。更新了5. 11 节(应用示例及MATLAB 实践)的部分内容, 增加了基于MATLAB符号运算的微分方程变换域应用案例。
第6 章, 通过对相关章节的内容调整, 新独立出两节, 更新了应用示例及MATLAB 实践一节, 增加了太阳黑子活动周期分析的应用案例。
本书保留了第1 版的大部分习题, 补充了一些新习题, 并在每章习题页附加参考答案的二维码, 供读者扫码阅读。
本书的修订得益于许多使用第1 版的教师、选修该课程的学生、备考研究生的高年级学生以及广大读者的意见和建议。另外, 本书的一些新观点和新思想则来源于与加拿大Carleton 大学的Fei. Richard Yu 教授的科研合作和范围广泛的研讨。研究生刘硕、杨磊、杨旭月、国珉、陈雅雯和毕瑞琪等修改整理了书中部分应用案例, 毕瑞琪对全书的习题部分进行了系统的整理和补充。在此一并致谢!Ⅳ “信号与系统”是电子、电气工程领域的重要技术基础课, 主要研究信号分析与系统分析的基本理论、基本方法与应用。然而, 随着现代科学技术的飞速发展, 原本以“电”为核心的内容架构正面临着机电工程与信号处理技术、应用数学与计算机科学技术的渗透与融合。例如, 传统上信号与系统侧重于对电系统及其应用的讨论, 往往先研究连续时间信号与系统模型, 继而讨论离散时间信号与系统模型。但如今, 电子、电气工程专业的毕业生, 却更有可能从事软件编程或者数字组网, 而不是单纯的电路分析工作。这就意味着信号与系统应适应于无线通信系统、微机电系统、生物医学仪器、计算机组网、嵌入式系统以及流媒体信息处理等系统中存在的共性问题, 当然也包括解决电路系统问题。
本书基于工程数学和电路分析, 涉及连续时间和离散时间信号与系统、傅里叶级数、傅里叶变换、拉普拉斯变换和z 变换等经典内容。通过对时域、频域重要概念及其时-频转换关系的讨论, 希望读者掌握变换和滤波的基本原理, 并能够在时域和频域中进行自由的转换。
关于读者本书要求读者对初等微积分和复变函数有一定的了解, 对矩阵代数也有初步的认识。
本书的组成全书共6 章。其中, 第1 章讨论信号与系统中的基本概念; 第2 章讨论连续时间信号与系统的一般特性及其建模方法; 第3 章讨论离散时间信号与系统的一般特性及其建模方法;第4 章介绍连续时间信号的谱分析; 第5 章是对连续时间线性时不变系统的变换域分析; 第6 章是对离散时间线性时不变系统的变换域分析。
本书的使用本书一方面可作为普通大专院校“信号与系统”课程的教科书, 另一方面也能够成为多学科工程技术人员的基础参考书。作为教科书, 它首先面向IT 类(包括电子、电气)专业的学生; 而作为参考书, 则试图通过引入具有实际应用背景的真实数据以及逼近工程实际问题的应用例题或独立论题来扩大视野。
本书各章的例题来源于不同的应用领域, 具有较强的工程背景。特别强化了(信号与系统的) 频域、s 域和z 域的分析, 重点突出了系统的频率特性和传递函数的概念及其应用。
对于离散信号与系统, 加强了双边z 变换与非因果系统的分析。
本书的特点与同类教材相比, 本书具有如下特点:● 本书注重物理概念和应用背景的理
第2 版前言
第1 版前言
第1 章 概述 1
1. 1 信号 1
1. 2 系统 10
1. 3 关于MATLAB 的说明 15
第2 章 连续时间信号与系统 17
2. 1 信号的基本运算 17
2. 2 信号的特性 22
2. 3 奇异函数族 28
2. 4 常用工程信号 38
2. 5 信号的广义傅里叶级数描述 42
2. 6 连续时间系统 49
2. 7 连续时间系统的特性 54
2. 8 卷积积分 63
2. 9 卷积积分的性质 71
2. 10 LTI 系统的微分方程描述 74
2. 11 LTI 微分方程的求解 76
2. 12 微分方程系统的特性 86
2. 13 系统的图形化建模与仿真 91
2. 14 LTI 系统的状态变量描述 96
2. 15 应用示例及MATLAB 实践 104
习题 113
第3 章 离散时间信号与系统 123
3. 1 离散时间序列 123
3. 2 序列的运算 134
3. 3 序列的分解与卷积和 140
3. 4 序列的相关性 146
3. 5 卷积和与单位样值响应 152
3. 6 离散时间系统 158
3. 7 差分方程 165
3. 8 差分方程系统的特征 173
3. 9 数字滤波器 176
3. 10 应用示例及MATLAB 实践 181
习题 190
第4 章 傅里叶分析 198
4. 1 三角函数系 198
4. 2 傅里叶级数 203
4. 3 傅里叶系数的对称性 211
4. 4 吉布斯现象 216
4. 5 傅里叶级数的收敛条件 218
4. 6 频谱的概念 219
4. 7 傅里叶级数的性质 226
4. 8 从傅里叶级数到傅里叶变换 235
4. 9 傅里叶变换与傅里叶级数的比较 242
4. 10 傅里叶变换的性质 246
4. 11 广义傅里叶变换 267
4. 12 傅里叶逆变换 272
4. 13 信号的采样和重构 274
4. 14 信号与系统的傅里叶分析 283
4. 15 应用示例及MATLAB 实践 297
习题 308
第5 章 拉普拉斯变换与传递函数
描述 319
5. 1 拉普拉斯变换 319
5. 2 收敛域及其性质 322
5. 3 单边拉普拉斯变换及其性质 328
5. 4 拉普拉斯逆变换 341
5. 5 求解含初始条件的微分方程 347
5. 6 传递函数与单位冲激响应 349
5. 7 系统的响应 353
5. 8 电路的传递函数 358
5. 9 电气系统与机电系统的相似性 363
5. 10 LTI 系统的性质和框图描述 367
5. 11 应用示例及MATLAB 实践 374
习题 382
第6 章 z 变换 392
Ⅶ
6. 1 双边z 变换及其收敛域 392
6. 2 双边z 变换的性质及综合应用 400
6. 3 零点、极点和z 平面 408
6. 4 逆z 变换 412
6. 5 极点位置和序列的形式 424
6. 6 传递函数 428
6. 7 系统的响应 435
6. 8 频率响应函数 439
6. 9 单边z 变换 440
6. 10 系统方程与z 变换解 445
6. 11 系统的框图与仿真 448
6. 12 应用示例及MATLAB 实践 454
习题 464
附录 475
附录A 傅里叶变换及其性质 475
附录B 拉普拉斯变换及其性质 477
附录C z 变换及其性质 479
参考文献 481
精品教材 更多
