本書深入、系統(tǒng)地闡述了信號與系統(tǒng)的基本理論和分析方法。全書共8章，內(nèi)容包括信號與系統(tǒng)分析導(dǎo)論，連續(xù)時(shí)間信號與系統(tǒng)的時(shí)域分析、頻域分析、復(fù)頻域分析，連續(xù)時(shí)間信號的采樣與恢復(fù)，離散時(shí)間信號與系統(tǒng)的時(shí)域分析、z域分析，系統(tǒng)的狀態(tài)空間分析。本書主要講述信號與系統(tǒng)的基本概念、分析方法和知識脈絡(luò)。書中配有大量的例題、習(xí)題，大量的例題著重于強(qiáng)化概念、分析思路，能幫助學(xué)生更好地理解并掌握相關(guān)知識，使學(xué)生較好地從基本理論過渡到實(shí)際應(yīng)用。同時(shí)，本書引入MATLAB和Python作為信號與系統(tǒng)的分析工具，將課程中的重點(diǎn)、難點(diǎn)用兩種仿真語言進(jìn)行形象、直觀的計(jì)算機(jī)模擬與仿真實(shí)現(xiàn)，從而加深學(xué)生對信號與系統(tǒng)的基本原理、方法及應(yīng)用的理解。本書可作為高等工科院校電子信息類、電氣工程類、自動(dòng)化類、計(jì)算機(jī)類等專業(yè)“信號與系統(tǒng)”課程的本科生教材，也可作為相關(guān)專業(yè)“信號與系統(tǒng)”課程的研究生入學(xué)考試參考書，還可作為從事相關(guān)領(lǐng)域工作的技術(shù)人員的基礎(chǔ)理論參考書。
高諾，教授，碩士生導(dǎo)師。2005年獲得浙江大學(xué)控制理論與控制工程專業(yè)博士學(xué)位，2006-2007年進(jìn)入美國明尼蘇達(dá)大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程系從事博士后研究工作。2007年回國，進(jìn)入山東建筑大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院任教至今。
目 錄
第1章 信號與系統(tǒng)分析導(dǎo)論 1
1.1 信號的描述及分類 1
1.1.1 信號的定義與描述 1
1.1.2 信號的分類和特性 2
1.2 系統(tǒng)的描述及分類 6
1.2.1 系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 6
1.2.2 系統(tǒng)的分類 7
1.3 信號與系統(tǒng)的分析方法 15
習(xí)題 16
第2章 連續(xù)時(shí)間信號與系統(tǒng)的時(shí)域分析 18
2.1 連續(xù)時(shí)間信號 18
2.1.1 典型普通信號 19
2.1.2 奇異信號 24
2.2 連續(xù)時(shí)間信號的基本運(yùn)算 32
2.3 確定性信號的時(shí)域分解 38
2.3.1 直流分量與交流分量 38
2.3.2 奇分量與偶分量 39
2.3.3 實(shí)部分量與虛部分量 39
2.3.4 按脈沖分量進(jìn)行分解 40
2.4 連續(xù)時(shí)間LTI系統(tǒng)的描述及其特性 41
2.4.1 連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述 41
2.4.2 LTI系統(tǒng) 43
2.5 連續(xù)時(shí)間LTI系統(tǒng)的響應(yīng) 44
2.5.1 經(jīng)典時(shí)域分析方法 44
2.5.2 連續(xù)時(shí)間LTI系統(tǒng)的零輸入響應(yīng) 48
2.5.3 連續(xù)時(shí)間LTI系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng) 49
2.6 連續(xù)時(shí)間LTI系統(tǒng)的沖激響應(yīng)與階躍響應(yīng) 51
2.6.1 沖激響應(yīng) 51
2.6.2 階躍響應(yīng) 53
2.7 卷積積分 53
2.7.1 卷積積分的計(jì)算 54
2.7.2 卷積積分的性質(zhì) 57
2.7.3 奇異信號的卷積 58
2.8 沖激響應(yīng)表示的系統(tǒng)特性 60
2.8.1 級聯(lián)系統(tǒng)的沖激響應(yīng) 60
2.8.2 并聯(lián)系統(tǒng)的沖激響應(yīng) 61
2.8.3 因果系統(tǒng) 61
2.8.4 穩(wěn)定系統(tǒng) 62
2.9 利用MATLAB進(jìn)行信號與系統(tǒng)的時(shí)域分析 63
2.9.1 連續(xù)時(shí)間信號的MATLAB實(shí)現(xiàn) 63
2.9.2 連續(xù)時(shí)間信號基本運(yùn)算的MATLAB實(shí)現(xiàn) 69
2.9.3 利用MATLAB求連續(xù)時(shí)間LTI系統(tǒng)的響應(yīng) 72
2.9.4 利用MATLAB求連續(xù)時(shí)間LTI系統(tǒng)的沖激響應(yīng)與階躍響應(yīng) 73
2.9.5 利用MATLAB實(shí)現(xiàn)連續(xù)時(shí)間信號的卷積積分 75
2.10 利用Python進(jìn)行信號與系統(tǒng)的時(shí)域分析 76
2.10.1 連續(xù)時(shí)間信號的Python實(shí)現(xiàn) 76
2.10.2 連續(xù)時(shí)間信號基本運(yùn)算的Python實(shí)現(xiàn) 81
2.10.3 利用Python求連續(xù)時(shí)間LTI系統(tǒng)的響應(yīng) 84
2.10.4 利用Python求連續(xù)時(shí)間LTI系統(tǒng)的沖激響應(yīng)與階躍響應(yīng) 86
2.10.5 利用Python實(shí)現(xiàn)連續(xù)時(shí)間信號的卷積積分 87
習(xí)題 89
上機(jī)習(xí)題 91
第3章 連續(xù)時(shí)間信號與系統(tǒng)的頻域分析 93
3.1 信號的正交分解 94
3.1.1 正交函數(shù)集 94
3.1.2 信號的正交分解與最小均方誤差 95
3.1.3 Dirichlet條件 96
3.2 周期信號的傅里葉級數(shù)展開 98
3.2.1 傅里葉級數(shù)的指數(shù)形式 98
3.2.2 傅里葉級數(shù)的三角函數(shù)形式 99
3.2.3 傅里葉級數(shù)的性質(zhì) 104
3.3 連續(xù)周期信號的頻譜 110
3.3.1 周期信號的頻譜 110
3.3.2 周期信號的頻譜的特點(diǎn) 114
3.3.3 周期信號的功率譜 116
3.4 非周期信號的傅里葉變換 118
3.4.1 從傅里葉級數(shù)到傅里葉變換 118
3.4.2 典型信號的傅里葉變換 120
3.4.3 常見周期信號的傅里葉變換 125
3.4.4 傅里葉變換的性質(zhì) 127
3.5 連續(xù)非周期信號通過LTI系統(tǒng)響應(yīng)的頻域分析 138
3.5.1 連續(xù)時(shí)間LTI系統(tǒng)的頻率響應(yīng) 138
3.5.2 微分方程描述的連續(xù)時(shí)間LTI系統(tǒng)的響應(yīng) 140
3.5.3 電路系統(tǒng)的頻率響應(yīng) 142
3.6 連續(xù)周期信號通過連續(xù)時(shí)間LTI系統(tǒng)響應(yīng)的頻域分析 143
3.6.1 正弦信號通過系統(tǒng)的響應(yīng) 143
3.6.2 任意周期信號通過系統(tǒng)的響應(yīng) 144
3.7 無失真?zhèn)鬏斉c理想濾波器 144
3.7.1 無失真?zhèn)鬏?144
3.7.2 理想濾波器 146
3.8 利用MATLAB進(jìn)行信號與系統(tǒng)的頻域分析 150
3.9 利用Python進(jìn)行信號與系統(tǒng)的頻域分析 153
習(xí)題 156
上機(jī)習(xí)題 159
第4章 連續(xù)時(shí)間信號與系統(tǒng)的復(fù)頻域分析 161
4.1 連續(xù)時(shí)間信號的復(fù)頻域分析 161
4.1.1 從傅里葉變換到拉普拉斯變換 161
4.1.2 單邊拉普拉斯變換的收斂域 163
4.1.3 常用信號的單邊拉普拉斯變換 164
4.1.4 單邊拉普拉斯變換的性質(zhì) 166
4.1.5 拉普拉斯反變換 175
4.2 連續(xù)時(shí)間LTI系統(tǒng)響應(yīng)的復(fù)頻域分析 181
4.2.1 微分方程的復(fù)頻域求解 181
4.2.2 電路的復(fù)頻域分析 182
4.3 連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù)與系統(tǒng)特性 185
4.3.1 系統(tǒng)函數(shù) 185
4.3.2 系統(tǒng)函數(shù)的零極點(diǎn)分布 186
4.3.3 系統(tǒng)函數(shù)與系統(tǒng)特性 187
4.4 連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的模擬 195
4.4.1 連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的聯(lián)結(jié) 195
4.4.2 連續(xù)系統(tǒng)的模擬 197
4.5 利用MATLAB進(jìn)行連續(xù)時(shí)間信號與系統(tǒng)的復(fù)頻域分析 202
4.5.1 利用MATLAB實(shí)現(xiàn)部分分式展開 202
4.5.2 利用MATLAB實(shí)現(xiàn)H(s)的零極點(diǎn)分布圖繪制與系統(tǒng)特性分析 204
4.6 連續(xù)時(shí)間信號與系統(tǒng)復(fù)頻域分析的Python實(shí)現(xiàn) 206
4.6.1 連續(xù)時(shí)間信號的拉普拉斯正變換與拉普拉斯反變換 206
4.6.2 部分分式展開的Python實(shí)現(xiàn) 207
4.6.3 H(s)的零極點(diǎn)分布圖的繪制與系統(tǒng)特性分析的Python實(shí)現(xiàn) 208
習(xí)題 211
上機(jī)習(xí)題 213
參考文獻(xiàn) 369
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