本教材主要阐述确定性信号的时域分析和变换域分析，线性时不变系统的描述与特性，以及信号通过线性时不变系统的时域分析与变换域分析。本书采用连续和离散并行、先时域后变换域的结构体系。突出信号表示和系统描述的课程内涵，从信号表示的角度阐述信号分析，并基于信号表示引入相应的系统描述。强调基本理论、基本概念和基本方法，注重难点和重点的解释与分析，淡化复杂计算。引入MATLAB作为信号与系统分析的工具，配有大量例题和习题，并通过教材中的二维码链接多元化的音频和视频等电子资源。

本教材主要阐述确定性信号的时域分析和变换域分析，线性时不变系统的描述与特性，以及信号通过线性时不变系统的时域分析与变换域分析。本书采用连续和离散并行、先时域后变换域的结构体系。突出信号表示和系统描述的课程内涵，从信号表示的角度阐述信号分析，并基于信号表示引入相应的系统描述。强调基本理论、基本概念和基本方法，注重难点和重点的解释与分析，淡化复杂计算。引入MATLAB作为信号与系统分析的工具，配有大量例题和习题，并通过教材中的二维码链接多元化的音频和视频等电子资源。

第1章 信号与系统分析导论1.1信号的描述及分类1.1.1信号的定义与描述1.1.2信号的分类和特性1.2系统的描述及分类1.2.1系统的数学模型1.2.2系统的分类1.2.3系统联结1.3信号与系统分析概述1.3.1信号与系统分析的基本内容与方法1.3.2信号与系统理论的应用思考题习题第2章 信号的时域分析2.1连续时间信号2.1.1典型普通信号2.1.2奇异信号2.2离散时间信号2.2.1离散时间信号的表示2.2.2基本离散序列2.3连续时间信号的基本运算2.4离散时间信号的基本运算2.5确定信号的时域分解2.6确定信号的时域表示2.7利用MATLAB进行信号的时域分析2.7.1连续信号的MATLAB表示2.7.2离散信号的MATLAB表示2.7.3信号基本运算的MATLAB实现思考题习题MATLAB习题第3章 系统的时域分析3.1线性时不变系统的描述及其特性3.1.1连续时间系统的数学描述3.1.2离散时间系统的数学描述3.1.3线性时不变系统3.2连续时间LTI系统的响应3.2.1经典时域分析方法 3.2.2连续时间LTI系统的零输入响应3.2.3连续时间LTI系统的零状态响应3.3连续时间LTI系统的单位冲激响应3.4卷积积分3.4.1卷积的计算3.4.2卷积的性质3.4.3奇异信号的卷积3.5离散时间LTI系统的响应3.5.1迭代法3.5.2经典法求解差分方程3.5.3离散时间LTI系统的零输入响应3.5.4离散时间LTI系统的零状态响应3.6离散时间LTI系统的单位脉冲响应3.7序列卷积和3.7.1序列卷积和的图形计算3.7.2列表法计算序列卷积和3.7.3序列卷积和的性质3.8冲激响应表示的系统特性3.8.1级联系统的冲激响应3.8.2并联系统的冲激响应 3.8.3因果系统3.8.4稳定系统3.9利用MATLAB进行系统的时域分析思考题习题MATLAB习题第4章 周期信号的频域分析4.1连续周期信号的Fourier级数4.1.1周期信号的频域表示4.1.2指数形式的Fourier级数4.1.3三角形式的Fourier级数4.1.4Fourier级数的收敛4.1.5信号的对称性与Fourier系数的关系4.2连续周期信号的频谱4.2.1周期信号频谱的概念4.2.2相位谱的作用4.2.3信号的有效带宽4.2.4周期信号的功率谱4.3连续时间Fourier级数的基本性质4.4离散周期信号的频域分析4.4.1周期序列的离散Fourier级数及其频谱4.4.2DFS的基本性质4.5利用MATLAB进行周期信号的频域分析思考题习题MATLAB习题第5章 非周期信号的频域分析5.1连续非周期信号的频谱5.2常见连续信号的频谱5.2.1常见非周期信号的频谱5.2.2常见周期信号的频谱5.3连续时间Fourier变换的性质5.4离散非周期信号的频谱5.5离散时间Fourier变换的主要性质5.6利用MATLAB进行非周期信号的频域分析思考题习题MATLAB习题第6章 系统的频域分析6.1连续非周期信号通过LTI系统响应的频域分析6.1.1连续时间LTI系统的频率响应6.1.2微分方程描述的连续LTI系统的响应6.1.3电路系统的响应6.2连续周期信号通过LTI系统响应的频域分析6.2.1正弦型信号通过系统的响应6.2.2任意周期信号通过系统的响应6.3无失真传输系统与理想滤波器6.3.1无失真传输系统6.3.2理想滤波器6.4信号的抽样与重建6.4.1信号的时域抽样6.4.2信号的重建6.5离散时间LTI系统的频域分析6.6利用MATLAB进行系统的频域分析思考题习题MATLAB习题第7章 连续时间信号与系统的复频域分析7.1连续时间信号的复频域分析7.1.1Laplace变换7.1.2单边Laplace变换的收敛域7.1.3常用信号的单边Laplace变换7.1.4单边Laplace变换的性质7.1.5单边Laplace反变换7.1.6双边Laplace变换7.2连续时间LTI系统响应的复频域分析 7.2.1微分方程的复频域求解7.2.2电路的复频域模型7.3连续时间LTI系统的系统函数与系统特性7.3.1系统函数7.3.2系统函数的零极点分布7.3.3系统函数与系统特性的关系7.4连续时间LTI系统的模拟7.4.1连续系统的联结7.4.2连续系统的模拟7.5利用MATLAB进行连续系统的复频域分析7.5.1利用MATLAB实现部分分式展开7.5.2H(s)的零极点与系统特性的MATLAB计算思考题习题MATLAB习题第8章 离散时间信号与系统的复频域分析8.1离散时间信号的复频域分析8.1.1单边z变换8.1.2常用因果序列的单边z变换8.1.3单边z变换的主要性质8.1.4单边z反变换8.1.5双边z变换8.2离散时间LTI系统响应的复频域分析8.3离散时间LTI系统的系统函数与系统特性8.3.1系统函数8.3.2系统函数的零极点分布与系统时域特性的关系8.3.3系统函数的零极点分布与系统频率响应的关系8.3.4系统函数的零极点分布与系统稳定性的关系8.4离散时间LTI系统的模拟8.4.1离散系统的联结8.4.2离散系统的模拟8.5利用MATLAB进行离散系统的复频域分析8.5.1部分分式展开的MATLAB实现8.5.2H(z)的零极点与系统特性的MATLAB计算思考题习题MATLAB习题第9章 系统的状态变量分析9.1引言9.2连续时间LTI系统状态方程的建立9.2.1连续时间系统状态方程的普遍形式 9.2.2由电路图建立状态方程9.2.3由微分方程建立状态方程9.2.4由系统模拟框图建立状态方程9.3连续时间LTI系统状态方程的求解9.3.1状态方程的时域求解9.3.2状态方程的变换域求解9.4状态矢量的线性变换9.5系统的可控制性和可观测性9.6离散时间LTI系统的状态方程9.6.1离散时间系统的状态方程的一般形式 9.6.2由差分方程建立状态方程9.6.3由系统模拟框图或系统函数建立状态方程9.7离散时间LTI系统状态方程的求解9.7.1状态方程的时域求解9.7.2状态方程的变换域求解9.8利用MATLAB进行系统的状态变量分析9.8.1系统函数到状态方程的转换9.8.2系统函数矩阵的计算9.8.3利用MATLAB求解连续时间LTI系统的状态方程9.8.4利用MATLAB求解离散时间LTI系统的状态方程思考题习题第10章 信号处理在通信和生物医学中的应用10.1连续时间信号的幅度调制与解调10.1.1抑制载波幅度调制10.1.2同步解调10.1.3含有载波的幅度调制与非同步解调10.2单边带幅度调制10.3频分复用10.4脉冲幅度调制10.5时分多路复用10.6离散时间信号幅度调制10.7利用MATLAB进行信号调制与解调的分析10.8信号与系统在生物神经网络分析中的应用10.8.1神经元的生理结构和生化组成10.8.2静息状态下的神经元等效电路10.8.3激励状态下的神经元等效电路10.8.4神经网络中神经元等效电路10.8.5Hodgkin和Huxley神经元数学模型10.8.6神经网络中神经元的数学模型10.8.7数值计算方法思考题习题MATLAB习题参考文献

;信号与系统是电子信息类专业的核心课程，其为以信息化和智能化为主要特征的新工科专业提供了重要的基础理论和分析方法。课程组教师在课程建设中追求卓越，守正创新，不断优化课程教学体系，丰富课程教学内容，深耕课程教学资源。该课程先后被评为首批国家级课程思政示范课程、首批国家级一流本科课程、首批国家精品在线开放课程、首批国家级精品资源共享课程、首批国家级精品课程等。为了及时反映课程教学改革成果，更有利于读者自主性学习，课程组教师因势而进，物化先进的课程教学体系与教学内容，数字赋能，融汇优质的课程教学资源，编写了《信号与系统》第4版新形态教材。第4版教材进一步突出了;信号表示、系统描述的课程教学内涵，进一步凸现了课程知识点之间的内在逻辑，充分利用现代信息技术，通过二维码嵌入了多元化的数字资源，帮助读者深刻理解信号与系统之间的内在作用机理，牢固掌握信号分析与系统分析的基本方法。第4版教材力求内容更加丰富，脉络更加清晰，教材更具特色。第4版教材由李艳凤、李居朋、胡健、陈后金、薛健修订，陈后金对全书进行了统稿。彭亚辉提供了部分教学素材。在编写过程中得到课程组教师的支持，编者在此表示衷心感谢。

编者2024年5月于北京第4版电子课件第3版前言

第3版前言

;信号与系统课程是电子信息类专业的核心课程，也是信息技术的基础内容。该课程在我国已开设三十多年，随着当今数字时代的发展，教学内涵也随之不断深化。在以分立元件为主的电路系统时期，;信号与系统课程被认为是电路分析课程的延伸，教学内涵侧重;系统响应和;三大变换的计算。随着信息技术和集成电路的发展，;信号与系统课程的教学内涵应是;信号表示和;系统描述。基于;信号表示和;系统描述，我们揭示了信号与系统在时域和变换域的作用机理，得到了不同域中输入、输出、系统之间的相互关系，为信号分析和系统设计奠定理论基础。因此，通过该课程的学习，学生逐步建立信号表示的基本概念，深刻理解信号作用于系统的内在机理，掌握系统描述与分析的基本方法。此《信号与系统》第3版教材突出了信号表示和系统描述的教学内涵，淡化系统响应的求解和三大变换的计算。通过简洁清晰的表述强化基本概念和基本方法，并充分利用MATLAB等信息技术，引导学生学以致用。本教材由陈后金主编，陈后金、胡健、薛健编著。课程组黄琳琳、陶丹、李艳凤、彭亚辉等老师提供了许多素材，作者在此表示衷心的感谢。限于水平，书中错误及不妥之处在所难免，恳请读者批评指正。

作者2017年4月于北京信号与系统第2版前言

第2版前言

《信号与系统》一书自2003年出版以来，得到广大读者的关注，在一年内已3次重印。该教材已于2004年被评为;北京高等教育精品教材，也是课程组建设的国家精品课程;信号与系统的主教材。该课程教材按照主教材与辅助教材相配套、纸质教材与电子教材相结合进行立体化建设，已出版了此主教材《信号与系统》和辅助教材《信号与系统学习指导及习题精解》，以及配套的电子教材，并且建立了;信号与系统国家精品课程的教学网站（网址：http://202112146131/xhyxt）。本书第2版保留了第1版的先信号后系统，先时域后变换域，连续与离散并行的体系结构，突出信号分析和系统描述，强调Fourier变换、Laplace变换和z变换所建立的时域与相应的变换域之间的数学概念、物理概念和工程概念，体现教材既是知识的载体也是认知过程的载体。根据信号与系统课程教学的实践，在以下方面对原教材进行了修订。（1）为突出课程的基本内容，精简了原教材中的部分内容，如离散周期信号的DFS和离散非周期信号的DTFT、双边Laplace变换和z变换等，这些内容在后续的数字信号处理课程中有更深入的介绍。（2）为体现原理与方法的应用，本书第2版保留了第1版中信号与系统在通信和生物医学中的应用，但将两章简化合并为一章，主要阐述信号与系统原理应用的基本思想，易于理解。此外，对书中的原理和概念的叙述进行了仔细的推敲，对部分例题和MATLAB应用的内容进行了调整。修订后的教材力求原理更加清晰、概念更加明确、层次更加分明。本书由陈后金主编和统稿，胡健和薛健编写。在编写过程中，信号处理课程组的郝晓莉、钱满义和高海林等老师都给予了许多支持和帮助。吴湘淇教授审阅了书稿，提出来许多指导性意见。许多兄弟院校的老师也提出了许多有益的意见，在此一并表示衷心的感谢。由于编者水平有限，错误和不妥之处，敬请读者指正。

编者2005年7月于北京

第1版前言

近年来，随着信息技术的迅速发展，新的信号处理和技术分析不断涌现。信息技术研究的核心内容主要是信息的获取、传输、处理、识别及综合等，信号是信息的载体，系统是信息处理的单元。因此，作为研究信号与系统基本理论和方法的信号与系统课程，必须适应信息技术的发展。为此，面向未来，作者结合多年科研与教研成果，收集和整理国内外最新教材，重新组织和编撰了此教材。该教材在以下方面具有特色：在教育思想上，符合学生的认知规律，体现教材不仅是知识的载体，也是思维方法和认知过程的载体。传统观念常认为教材就是将前人积累的知识系统地组织在一起，学生读书的目的就是获取这些知识。实际上，人类学习的过程不仅是获取知识本身，也是学习能力和创新素质的培养过程。因此，在本教材编写过程中，对教材的体系和内容进行了科学组织，体系结构循序渐进，内容叙述深入浅出，使之更加符合学习的认知过程。在教材体系上，改变传统的电路与系统课程体系，建立信号与系统、数字信号处理的新体系。本书在体系结构上有三个特点。其一，先时域再变换域。因为我们生活在时空中，比较熟悉时间域，在深刻理解时域分析的理论和方法，了解其优缺点后，自然就容易进入变换域分析，从而发现时域分析与变换域分析的相互关系和各自的适用范畴。其二，先信号分析再系统分析，因为信号分析是系统分析的基础，只有通过信号分析，确定信号的特征，并对其进行有效的表示，才能够正确选择和设计相应的系统，对信号进行有效处理。其三，先连续后离散，并不是教材的前部分为连续信号与系统分析，后部分为离散信号与系统分析，而是将连续与离散并列在同一章中，先介绍连续再介绍离散，这样可以避免连续与离散脱节，便于比较连续与离散的特点，加深其理解。在教材内容上，体现经典与现代、连续与离散、信号与系统的辩证关系，适当反映信息技术的新理论和新技术，内容阐述尽可能详略得当。在时域分析中，突出基本信号的数学定义和性质，以及信号分解理论和方法，系统的描述与时域特性；在变换域分析中，突出Fourier变换、Laplace变换和z变换的数学概念和工程概念，淡化其数学运算和技巧，建立信号频谱与系统函数的概念。为了锻炼学生运用此理论和方法分析问题和解决问题的能力，教材不仅介绍了其在通信中调制与解调的应用，还在国内同类教材中首次阐述了其对生物神经系统的分析。增编了工程性、设计性和综合性例题与习题，以加强学生应用所学知识的能力。在辅助工具上，注重计算机仿真软件的运用，从根本上将学生只注重计算习题转移到注重对基本概念、基本原理和基本方法的理解和应用，以提高学习效率和效果。本书在论述信号与系统的基本理论与方法的基础上，始终强调其分析问题和解决问题的方法，包括如何对实际问题建立数学模型，如何用适当的数学工具对数学模型进行分析和求解等，从而提高学生应用基本理论和基本方法分析和解决实际问题的能力。MATLAB软件是一种内容丰富、功能强大的分析工具，学生无须过多地注重计算技巧，只需结合此软件应用所学理论和方法即可解决实际问题，激发学生的学习兴趣。该教材是北京交通大学;国家电工电子教学基地系列教材之一。近年来，基地对电工电子类的系列课程进行了改革和实践，已获得了多项国家级和市部级的教学成果。本教材的出版得到了、北京交通大学教务处以及电子信息工程学院的大力支持。本书由陈后金、胡健、薛健编著，郝晓莉提供了部分素材，钱满义和高海林也给予了许多帮助。全书由北京交通大学吴湘淇教授审阅，并提出了许多宝贵建议与意见，在此表示衷心的感谢。限于水平，书中错误及不妥之处在所难免，恳请读者批评指正。

作者2002年12月于北京