本书深入浅出而又全面系统地介绍了连续与离散信号及系统分析的基本理论和方法，并加强了离散系统和数字信号处理的基础知识和应用的介绍。全书共9章，其内容包括：信号与系统的基本概念，连续时间信号和离散时间信号的时域分析，连续时间系统的时域分析，离散时间系统的时域分析，连续时间信号与系统的频域分析，连续时间系统的复频域分析，离散傅里叶变换与离散系统的频域分析，Z变换、离散时间系统的Z域分析，系统的状态变量分析。除第1章外，其他各章都配备了一些MATLAB示例程序，通过形象、直观的计算机模拟与仿真实现，加深学生对信号与系统基本原理、方法及应用的理解。同时，在每章末都配有习题，培养学生主动获取知识和应用理论独立解决实际问题的能力。

本书构思新颖、实用性强、内容简明扼要、叙述深入浅出，并尽量体现工程背景，克服冗长的数学推导。

本书可作为电子信息工程、通信工程、物联网工程、自动化和计算机等专业的本科生教材，也可作为相关领域工程技术人员的参考书。

目录

前言

第1章信号与系统的基本概念1

1 .1信号的描述及分类1

1 .1 .1信号的定义与描述1

1 .1 .2信号的分类和特性1

1 .2系统的描述及分类5

1 .2 .1系统的数学模型6

1 .2 .2系统的分类7

1 .2 .3系统联结12

1 .3信号与系统分析的基本内容与方法13

习题14

自测题16

第2章连续时间信号和离散时间

信号的时域分析19

2 .1连续时间信号的时域描述19

2 .1 .1普通信号19

2 .1 .2奇异信号22

2 .2离散时间信号的时域描述27

2 .2 .1离散时间信号的表示27

2 .2 .2基本离散序列28

2 .3连续信号的基本运算31

2 .4离散时间信号的基本运算36

2 .5确定信号的时域分解38

2 .6MATLAB语言及其信号处理42

2 .6 .1MATLAB信号工具箱使用简介42

2 .6 .2连续信号的MATLAB表示44

2 .6 .3离散信号的MATLAB表示46

2 .6 .4信号基本运算的MATLAB实现47

习题50

自测题53

MATLAB练习56

第3章连续时间系统的时域分析58

3 .1线性时不变系统的描述及特点58

3 .1 .1连续时间系统的数学描述58

3 .1 .2线性时不变系统59

3 .2连续时间线性时不变系统的响应61

3 .2 .1经典时域分析方法62

3 .2 .2系统的零输入响应65

3 .2 .3系统的零状态响应67

3 .3连续系统的冲激响应和阶跃响应67

3 .3 .1单位冲激响应和单位阶跃响应68

3 .3 .2LTI系统的冲激响应和阶跃响应68

3 .4卷积积分71

3 .4 .1卷积的计算71

3 .4 .2卷积的性质74

3 .4 .3与奇异信号的卷积76

3 .4 .4卷积的性质在求解卷积运算中的

应用76

3 .5冲激响应表示的系统特性77

3 .5 .1级联系统的冲激响应78

3 .5 .2并联系统的冲激响应78

3 .5 .3因果系统79

3 .5 .4稳定系统79

3 .6利用MATLAB进行连续时间系统的

时域分析80

3 .6 .1连续时间系统零状态响应的

求解80

3 .6 .2连续时间系统冲激响应和阶跃

响应的求解81

习题82

自测题84

MATLAB练习85

第4章离散时间系统的时域分析86

4 .1LTI离散时间系统的数学模型及其

求解方法86

4 .1 .1LTI离散系统86

4 .1 .2LTI离散系统的数学模型——差分

方程88

4 .2离散时间系统的响应90

4 .2 .1线性差分方程的求解方法90

4 .2 .2经典法求解差分方程90

4 .2 .3LTI离散时间系统的零输入响应93

4 .2 .4离散时间系统的零状态响应96

4 .3离散序列卷积(和)101

4 .3 .1卷积的运算101

4 .3 .2卷积的性质103

4 .4离散时间系统的响应与系统特性104

4 .4 .1系统完全响应的时域求解方法104

4 .4 .2系统完全响应分解105

4 .4 .3冲激响应表示的系统特性106

4 .5利用MATLAB进行离散系统的时域

分析108

4 .5 .1离散时间系统零状态响应的

求解108

4 .5 .2离散时间系统单位脉冲响应的

求解110

4 .5 .3离散卷积的计算113

习题114

自测题116

MATLAB练习119

第5章连续时间信号与系统的频域

分析120

5 .1周期信号的频谱分析——傅里叶

级数120

5 .1 .1三角形式的傅里叶级数120

5 .1 .2指数形式的傅里叶级数123

5 .1 .3周期信号的对称性与傅里叶

系数的关系127

5 .1 .4傅里叶级数的基本性质129

5 .2周期信号的频谱分析131

5 .2 .1周期信号频谱的基本概念131

5 .2 .2周期矩形脉冲信号的频谱分析134

5 .3非周期信号的频谱分析——傅里叶

变换137

5 .3 .1傅里叶变换137

5 .3 .2傅里叶变换的性质143

5 .3 .3傅里叶逆变换150

5 .4周期信号的傅里叶变换152

5 .4 .1虚指数信号153

5 .4 .2正弦信号和余弦信号153

5 .4 .3普通周期信号153

5 .4 .4单位冲激序列154

5 .5连续时间LTI系统的频域分析155

5 .5 .1连续系统响应的频域表示155

5 .5 .2无失真传输158

5 .5 .3理想滤波器159

5 .6信号的抽样与恢复164

5 .6 .1信号的抽样164

5 .6 .2抽样定理166

5 .6 .3信号的恢复168

5 .7连续时间信号与系统频域分析的

MATLAB实现170

5 .7 .1信号傅里叶变换的MATLAB

实现170

5 .7 .2系统频率特性分析的MATLAB

实现171

5 .7 .3系统频域响应的MATLAB

实现172

习题173

自测题176

MATLAB练习180

第6章连续时间系统的复频域分析181

6 .1拉普拉斯变换的定义、收敛域181

6 .1 .1从傅里叶变换到拉普拉斯变换181

6 .1 .2拉普拉斯变换的收敛域183

6 .1 .3常用信号的拉普拉斯变换184

6 .2拉普拉斯变换的基本性质186

6 .3拉普拉斯反变换193

6 .3 .1部分分式展开法193

6 .3 .2围线积分法(留数法)198

6 .4连续时间系统的复频域分析200

6 .4 .1微分方程的复频域求解200

6 .4 .2电路的复频域模型及其解202

6 .5连续时间系统函数和系统特性204

6 .5 .1系统函数204

6 .5 .2系统函数的零极点分布205

6 .5 .3系统函数的零极点分布决定

系统h(t)的时域特性206

6 .5 .4系统函数的零极点分布与系统

频率响应特性的关系208

6 .5 .5线性系统的稳定性211

6 .6用MATLAB进行连续系统的复频域

分析214

6 .6 .1MATLAB实现F(s)的部分分式

展开214

6 .6 .2H(s)的零极点与系统特性的

MATLAB计算216

6 .6 .3用MATLAB计算拉普拉斯正反

变换218

习题219

自测题222

MATLAB练习226

第7章离散傅里叶变换与离散系统

的频域分析227

7 .1离散时间序列的傅里叶变换

(DTFT)227

7 .1 .1定义、收敛条件227

7 .1 .2基本性质228

7 .2离散时间系统的频率响应特性232

7 .2 .1离散时间系统的频域分析232

7 .2 .2离散时间系统的频响特性的

意义232

7 .2 .3频响特性的几何确定法233

7 .3傅里叶变换的离散性与周期性235

7 .3 .1连续时间与连续频率235

7 .3 .2连续时间与离散频率236

7 .3 .3离散时间与连续频率236

7 .3 .4离散时间与离散频率237

7 .4从离散傅里叶级数到离散傅里叶

变换238

7 .4 .1离散时间傅里叶级数(DFS)

及其系数238

7 .4 .2从离散时间傅里叶级数(DFS)

到离散傅里叶变换(DFT)239

7 .4 .3离散傅里叶变换(DFT)与频率

抽样的关系243

7 .5离散傅里叶变换的性质244

7 .6离散系统的频域分析252

7 .7离散信号与系统频域分析的MATLAB

实现254

7 .7 .1周期信号频域分析的MATLAB

实现254

7 .7 .2非周期信号频域分析的MATLAB

实现256

7 .7 .3离散系统频域分析的MATLAB

实现257

7 .7 .4对部分例题的MATLAB实现258

习题261

自测题263

MATLAB练习264

第8章Z变换、离散时间系统的Z域

分析265

8 .1Z变换的定义、常用序列的Z变换265

8 .1 .1Z变换的定义265

8 .1 .2常用序列的Z变换266

8 .2Z变换的收敛域269

8 .3逆Z变换274

8 .4Z变换的基本性质280

8 .5离散时间LTI系统的Z域分析289

8 .5 .1利用Z变换求解差分方程289

8 .5 .2Z域与S域的关系292

8 .5 .3H(z)与离散系统的频率响应293

8 .6数字滤波器的一般概念294

8 .6 .1数字滤波器原理294

8 .6 .2数字滤波器的结构296

8 .7利用MATLAB进行离散系统的Z域

分析300

8 .7 .1部分分式展开式的MATLAB

实现300

8 .7 .2利用MATLAB计算H(z)的

零极点与系统特性301

8 .7 .3利用MATLAB计算Z正变换和

Z逆变换302

习题304

自测题306

MATLAB练习309

第9章系统的状态变量分析311

9 .1状态与状态空间311

9 .2连续时间系统状态方程的建立313

9 .2 .1连续时间系统状态方程的一般

形式313

9 .2 .2由电路图建立状态方程314

9 .2 .3由微分方程建立状态方程317

9 .2 .4由系统模拟框图建立状态方程318

9 .3连续时间系统状态方程的求解323

9 .3 .1状态方程的复频域解323

9 .3 .2状态方程的时域解327

9 .4离散系统的状态方程330

9 .4 .1离散系统状态方程的一般形式330

9 .4 .2离散系统状态方程的建立331

9 .4 .3离散系统状态方程的解332

9 .5MATLAB在系统状态变量分析中的

应用335

9 .5 .1系统微分方程到状态方程的

转换335

9 .5 .2系统函数矩阵H(s)的计算336

9 .5 .3用MATLAB求解连续时间系统的

状态方程337

9 .5 .4用MATLAB求解离散时间系统的

状态方程338

习题339

自测题342

MATLAB练习346

附录347

附录A序列的Z变换表347

附录BMATLAB部分命令名称349

参考文献353