信号与系统实用教程

第1章信号与系统概述
本章学习目标
1.1信号与系统
1.1.1广义信号与系统
1.1.2信号的传输与处理
1.1.3信号与系统的分析
1.2信号的概念及分类
1.2.1消息、信息和信号的概念及其相互关系
1.2.2信号的分类
1.2.3信号的描述及特性
1.3系统的概念及分类
1.3.1系统的定义及表示
1.3.2系统的分类及特性
1.3.3系统的数学模型描述
1.4线性时不变系统分析方法概述
1.4.1输入输出法(inputoutput method)（外部法）
1.4.2状态变量法(state variable method)（内部法）
本章学习小结
习题练习1
基础练习
综合练习
自测题
第2章连续信号与系统的时域分析
本章学习目标
2.1引言
2.2典型的基本信号
2.2.1奇异信号
2.2.2指数信号
2.2.3正弦信号
2.2.4复指数信号
2.2.5抽样信号
2.2.6斜坡信号
2.2.7门信号
2.2.8符号函数
2.3信号的基本运算
2.3.1信号的代数运算
2.3.2信号的微分与积分运算
2.3.3信号的反褶或反转
2.3.4信号的平移
2.3.5信号的尺度变换
2.3.6信号的综合变换
2.3.7周期信号的对称性
2.3.8信号的分解与合成
2.4线性时不变（LTI）连续系统的描述
2.4.1LTI连续系统的数学模型
2.4.2LTI连续系统的时域模型（模拟）图
2.5LTI连续系统的响应
2.5.1LTI连续系统响应的经典法
2.5.2LTI连续系统响应的分类及其意义
2.5.3LTI连续系统零输入响应和零状态响应
2.6冲激响应和阶跃响应
2.6.1冲激响应
2.6.2阶跃响应
2.6.3单位冲激响应和单位阶跃响应的关系
2.7叠加积分法求零状态响应
2.7.1卷积积分和杜阿美尔积分求零状态响应
2.7.2卷积、卷积图解法
2.7.3卷积的性质与应用
2.8LTI连续系统时域分析实例
本章学习小结
习题练习2
基础练习
综合练习
自测题
第3章连续信号与系统的频域分析
本章学习目标
3.1引言
3.2周期信号的分解与合成——傅里叶级数
3.2.1傅里叶级数的三角函数形式
3.2.2傅里叶级数的指数形式
3.2.3周期信号的谐波分析及吉伯斯现象
3.2.4周期信号的对称性与谐波分量的关系
3.3周期信号的频谱及特点
3.3.1周期信号频谱的概念
3.3.2周期信号的频谱特点
3.3.3周期T、脉宽τ与频谱的关系
3.4非周期信号的频谱——傅里叶变换
3.4.1非周期信号的傅里叶变换
3.4.2单个矩形脉冲信号gτ（t）的频谱
3.4.3常用信号的傅里叶变换
3.5傅里叶变换的性质及应用——信号的时域特性与频域特性的关系
3.6周期信号的傅里叶变换
3.7信号的功率谱和能量谱
3.7.1周期信号的功率谱
3.7.2非周期信号的能量谱
3.8调幅波及其频谱
3.8.1调制的概念
3.8.2调制的目的
3.8.3调制定理
3.8.4解调原理
3.8.5调幅波的频谱
3.8.6调制与解调的实际应用
3.9LTI连续系统的频域分析
3.9.1频域系统函数的定义及物理意义
3.9.2系统函数的求法
3.9.3周期信号通过线性系统的稳态响应（分析）
3.9.4非周期信号通过线性系统的暂态响应（分析）
3.9.5系统不失真传输信号的条件
3.9.6理想滤波器与实际滤波器及其响应
本章学习小结
习题练习3
基础练习
综合练习
自测题
第4章连续信号与系统的复频域分析
本章学习目标
4.1引言
4.2拉普拉斯变换
4.2.1由傅里叶变换到拉普拉斯变换及物理意义
4.2.2拉普拉斯变换的收敛域
4.2.3常用信号的拉普拉斯变换
4.3拉普拉斯变换的性质及应用
4.4拉普拉斯反变换及其应用
4.4.1查表法
4.4.2部分分式展开法
4.4.3留数法
4.5LTI连续系统的复频域分析——复频域法求系统响应
4.5.1由系统（微积分）方程求系统响应
4.5.2系统的s域模型
4.5.3由系统s域模型求系统响应
4.5.4LTI连续系统的复频域分析实例
4.6LTI线性系统的各种模拟图
4.6.1系统微分方程的直接模拟图
4.6.2系统的并联模拟图
4.6.3系统的级联模拟图
4.7信号流图
4.7.1信号流图的基本概念和常用术语
4.7.2信号流图的构筑
4.7.3信号流图化简规则
4.8系统函数
4.8.1系统函数的定义及物理意义
4.8.2系统函数的零、极点与s平面及零极图
4.8.3系统函数的零、极点在s平面的分布决定系统的时域特性
4.8.4系统函数的零、极点在s平面的分布与系统的频域响应特性
4.8.5两种典型的系统函数
4.8.6系统函数的求取方法
4.9系统稳定性
4.9.1系统稳定的定义
4.9.2稳定系统和不稳定系统
4.9.3系统稳定性的判定
4.9.4反馈系统的稳定性判定
4.10LTI连续系统复频域分析应用实例
本章学习小结
习题练习4
基础练习
综合练习
自测题
第5章离散信号与系统的时域分析
本章学习目标
5.1引言
5.2采样信号和采样定理
5.2.1离散信号的获取
5.2.2采样信号与采样定理
5.2.3从采样信号恢复连续时间信号
5.3离散时间信号的基本概念
5.3.1离散时间信号的定义和描述
5.3.2基本离散信号
5.3.3基本离散信号的特性
5.4离散信号的运算与变换
5.4.1加和减
5.4.2相乘
5.4.3差分
5.4.4求和
5.4.5平移
5.4.6反褶
5.4.7压缩和扩展
5.5离散系统的基本概念
5.5.1离散系统的分类和特性
5.5.2离散系统的数学模型
5.5.3离散系统的模拟
5.5.4离散系统数学模型与连续系统数学模型的比较
5.6LTI离散系统的响应
5.6.1LTI离散系统的响应经典法求取
5.6.2零输入响应与零状态响应及全响应
5.7离散系统的单位函数响应和单位阶跃响应
5.7.1单位函数响应
5.7.2单位阶跃响应
5.8卷积和法求零状态响应
5.8.1离散卷积和公式法
5.8.2离散卷积和图解法
5.8.3离散卷积和列表法
5.8.4离散卷积和直乘法
5.8.5离散卷积和性质
5.9LTI连续系统与LTI离散系统的平行相似性
5.10LTI离散系统时域分析实例
本章学习小结
习题练习5
基础练习
综合练习
自测题第6章离散信号与系统的z域分析
本章学习目标
6.1引言
6.2离散信号的z变换
6.2.1z变换的定义
6.2.2z变换的收敛域
6.2.3常用序列的z变换
6.3z变换的性质与应用
6.4反z变换
6.4.1幂级数展开法（长除法）
6.4.2部分分式展开法
6.4.3留数法或围线积分法
6.5z变换与拉普拉斯变换的关系
6.5.1拉普拉斯变换到z变换
6.5.2z平面与s平面的对应关系
6.6LTI离散系统的z域分析
6.6.1零输入响应的z域求取
6.6.2零状态响应的z域求取
6.6.3全响应的z域求取
6.7系统函数及其系统特性分析
6.7.1系统函数的定义及物理意义
6.7.2系统函数的零、极点与z平面和零极图
6.7.3系统函数的零极点在z平面的分布与系统的时域响应特性
6.7.4系统函数的零极点在z平面的分布与系统的频域响应特性
6.7.5离散系统的频率特性及特殊激励的零状态响应求取
6.7.6系统函数的求解方法
6.7.7离散时间系统的并、级联结构
6.8LTI离散系统的稳定性
6.9LTI离散系统与LTI连续系统的比较
6.10LTI离散系统的z域分析实例
本章学习小结
习题练习6
基础练习
综合练习
自测题
第7章线性系统的状态变量分析法
本章学习目标
7.1引言
7.2状态和状态变量的概念及意义
7.2.1状态
7.2.2状态变量
7.3连续和离散系统状态方程和输出方程的标准矩阵形式
7.3.1状态方程的标准矩阵形式
7.3.2输出方程的标准矩阵形式
7.4连续系统的状态方程及输出方程的建立
7.4.1由电系统建立状态方程和输出方程
7.4.2由输入输出方程或模拟图建立状态方程和输出方程
7.5LTI连续系统的状态方程复频域求解
7.5.1拉普拉斯变换求解状态方程
7.5.2输出方程形式
7.5.3状态过渡矩阵复频域形式
7.5.4多输入多输出系统的系统函数
7.6LTI连续系统的状态方程时域求解
7.6.1一阶标量微分方程到一阶矩阵微分方程的时域求解
7.6.2输出方程形式
7.6.3状态过渡矩阵时域形式
7.6.4冲激响应矩阵
7.7LTI离散系统的状态方程及输出方程的建立
7.7.1由系统模拟图建立状态方程和输出方程
7.7.2由输入输出方程建立状态方程和输出方程
7.8LTI离散系统的状态方程z域求解
7.8.1z变换求解状态方程
7.8.2输出方程形式
7.8.3状态过渡矩阵z域形式
7.8.4系统函数矩阵
7.9LTI离散系统的状态方程时域求解
7.9.1一阶标量差分方程到一阶矩阵差分方程的时域求解
7.9.2输出方程形式
7.9.3状态过渡矩阵时域形式
7.9.4单位函数响应矩阵
7.10LTI连续和LTI离散系统的状态变量分析实例
本章学习小结
习题练习7
基础练习
综合练习
附录A信号与线性系统分析方法综述
附录B中英文关键名词索引（按中文拼音为序）
附录C常用数学用表
附录D部分习题练习参考答案
参考书目