定 價(jià)：45 元
叢書名：電工電子基礎(chǔ)課程規(guī)劃教材
- 作者：嚴(yán)國志
- 出版時(shí)間：2018/10/1
- ISBN：9787121345722
- 出 版 社：電子工業(yè)出版社
- 中圖法分類：TN911.6
- 頁碼：
- 紙張：膠版紙
- 版次：
- 開本：16開
本書是作者在長期從事信號與系統(tǒng)課程教學(xué)的基礎(chǔ)上，根據(jù)教學(xué)實(shí)踐中存在的問題、經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)，結(jié)合現(xiàn)階段本科教學(xué)的實(shí)際狀況及作者教學(xué)研究項(xiàng)目成果凝練而成的。本書突出體現(xiàn)課程內(nèi)容的邏輯性、知識(shí)點(diǎn)的目標(biāo)性，著重講清物理意義，全面給出MATLAB實(shí)現(xiàn)方法，體現(xiàn)課程內(nèi)容的專業(yè)實(shí)用性，而不是突出純理論。結(jié)合典型的實(shí)際工程問題，給出具體分析、解決的方法和步驟，引導(dǎo)學(xué)生建立理論與工程實(shí)際的聯(lián)系，并體會(huì)到課程的基礎(chǔ)性、實(shí)用性，以及對解決實(shí)際問題的局限性，激發(fā)和提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。全書共7章，包括：緒論、連續(xù)時(shí)間信號與系統(tǒng)的時(shí)域分析、連續(xù)時(shí)間信號與系統(tǒng)的頻域分析、連續(xù)時(shí)間信號與系統(tǒng)的復(fù)頻域分析、離散時(shí)間信號與系統(tǒng)的時(shí)域分析、離散時(shí)間信號與系統(tǒng)的頻域分析、離散時(shí)間信號與系統(tǒng)的Z域分析。本書提供配套PPT、習(xí)題參考答案、程序源代碼等學(xué)習(xí)和教學(xué)資源。 本書可作為高等學(xué)校電氣工程及其自動(dòng)化、電子信息工程、測控技術(shù)與儀器、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、通信工程、機(jī)械電子工程、機(jī)電一體化等工科類專業(yè)信號與系統(tǒng)及信號與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課程的教材，也可供相關(guān)科技、工程技術(shù)人員學(xué)習(xí)和參考。
提供配套PPT、習(xí)題參考答案、程序源代碼等學(xué)習(xí)和教學(xué)資源。
前 言
信號與系統(tǒng)，顧名思義，研究的是信號和系統(tǒng)兩個(gè)方面的問題。信號分析，是研究信號的表示、信號的運(yùn)算、信號的特性及信號的變換和應(yīng)用。系統(tǒng)分析，是研究系統(tǒng)的模型及描述，分析信號作用于系統(tǒng)產(chǎn)生的響應(yīng)，通過研究系統(tǒng)的單位沖激響應(yīng)或單位樣值響應(yīng)、系統(tǒng)的頻率特性、系統(tǒng)函數(shù)來研究系統(tǒng)的各種特性，如系統(tǒng)的線性、時(shí)不變性、因果性、穩(wěn)定性等。信號與系統(tǒng)是密不可分的，將任意復(fù)雜信號表示為基本信號的線性組合，通過分析信號作用于系統(tǒng)產(chǎn)生的響應(yīng)，從而揭示信號與系統(tǒng)之間的內(nèi)在機(jī)理，得到輸出響應(yīng)與輸入激勵(lì)和系統(tǒng)之間的相互關(guān)系。信號與系統(tǒng)是一對包含非常廣泛內(nèi)容的概念，對于所有工程類專業(yè)，都有其自身的信號與系統(tǒng)。該課程分析和研究信號與系統(tǒng)的基本概念、基本理論和基本方法，可適用于范圍廣泛的工程領(lǐng)域。對于工科學(xué)生來講，該課程是工程專業(yè)一門基本的理論和實(shí)踐課程，是一門專業(yè)理論素養(yǎng)課程，也是專業(yè)后續(xù)學(xué)習(xí)和深造的基礎(chǔ)課程，它的基本概念、基本理論和基本方法是學(xué)習(xí)后續(xù)專業(yè)課程的重要基礎(chǔ)。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠從數(shù)學(xué)觀念、物理觀念與工程觀念去分析問題和解決問題，對于工程實(shí)際問題具備全局觀和系統(tǒng)觀的科學(xué)思維方式，以及具備從實(shí)際問題抽象出本質(zhì)規(guī)律的能力。
學(xué)習(xí)本課程必須具備一定的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，學(xué)習(xí)過程中需要這些數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，但是要注意，本課程不是數(shù)學(xué)課程。本課程對于信號與系統(tǒng)的分析和處理，需要借助數(shù)學(xué)基礎(chǔ)來研究工程實(shí)際問題。對于電類專業(yè)的學(xué)生來講，在學(xué)習(xí)本課程前，一般都學(xué)習(xí)了電路課程，電路課程所討論的電壓、電流（信號）與電路（系統(tǒng)），只是本課程在電路方面的特例，熟悉電路課程，有助于本課程的學(xué)習(xí)和理解。但是同樣要注意，本課程也不是電路課程，它比電路課程所討論的內(nèi)容具有更加廣泛的工程范圍。
MATLAB是國際上公認(rèn)的優(yōu)秀科技應(yīng)用軟件。它的高效數(shù)值計(jì)算及符號計(jì)算功能，能使使用者從繁雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算中解脫出來；借助 MATLAB 工具，將繁雜的計(jì)算處理交由軟件去完成，使用者只需將注意力放在問題的分析和處理方法上；它具有功能豐富和完備的數(shù)學(xué)函數(shù)庫及應(yīng)用工具箱，大量繁雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算和分析可通過調(diào)用 MATLAB 庫函數(shù)直接求解；它的語法規(guī)則簡單易學(xué)，其語法格式與數(shù)學(xué)表達(dá)式非常相近；它還具備完備的圖形功能，可實(shí)現(xiàn)計(jì)算結(jié)果的圖示化。
作者在長期從事信號與系統(tǒng)課程教學(xué)的實(shí)踐中，深感一本合適的教材在教學(xué)中的重要性，從本科教學(xué)的學(xué)時(shí)數(shù)和課程安排的實(shí)際狀況出發(fā)，根據(jù)多年教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和教學(xué)研究成果凝練成本書。本書突出體現(xiàn)課程內(nèi)容的邏輯性、知識(shí)點(diǎn)的目標(biāo)性，注重從物理意義上體現(xiàn)課程內(nèi)容的專業(yè)實(shí)用性，注重使該課程成為專業(yè)基礎(chǔ)課，而不是純理論課、數(shù)學(xué)課。舍棄不必要的內(nèi)容，使其很好地適用于課程教學(xué)的需要。本書在眾多知識(shí)環(huán)節(jié)中利用MATLAB工具給出了信號與系統(tǒng)分析的實(shí)現(xiàn)方法。結(jié)合專業(yè)實(shí)際，給出了工程應(yīng)用實(shí)例，使學(xué)習(xí)者切實(shí)體會(huì)到課程的專業(yè)實(shí)用意義，可以引導(dǎo)學(xué)習(xí)者理解相關(guān)知識(shí)并建立與工程實(shí)際的聯(lián)系，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，為后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。
（1）關(guān)于內(nèi)容的取舍。既重基礎(chǔ)性，又重專業(yè)實(shí)用性。理論部分只講清楚課程理論，不做數(shù)學(xué)意義上的廣泛展開，并將理論知識(shí)對應(yīng)的物理意義講清楚，使學(xué)生學(xué)習(xí)起來能夠簡明易懂。而將許多后續(xù)課程要重點(diǎn)講述的內(nèi)容從本課程中去掉，避免不必要的重復(fù)，將有限的學(xué)時(shí)用于本課程中重點(diǎn)內(nèi)容的學(xué)習(xí)。
（2）關(guān)于技術(shù)性。由于現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字技術(shù)的快速發(fā)展，實(shí)際問題中信號與系統(tǒng)的分析、處理手段已經(jīng)大大偏向于數(shù)字方法或離散方法，因此，本書適當(dāng)弱化連續(xù)方法而強(qiáng)化離散方法。
（3）關(guān)于專業(yè)性。結(jié)合專業(yè)學(xué)科近年科研、論文等的熱點(diǎn)問題，重點(diǎn)引入典型的專業(yè)實(shí)際工程問題，利用本課程的知識(shí)，給出具體分析、解決的方法和步驟，引導(dǎo)學(xué)生看到并體會(huì)本課程的基礎(chǔ)性、實(shí)用性，以及對解決實(shí)際問題的局限性。激發(fā)學(xué)生對本課程學(xué)習(xí)的積極性，以及對本類課程的后續(xù)課程學(xué)習(xí)的熱情。
（4）關(guān)于MATLAB工具。全面引入強(qiáng)大的工程計(jì)算軟件MATLAB工具，本書在每個(gè)知識(shí)內(nèi)容下面即給出對應(yīng)的MATLAB實(shí)現(xiàn)方法，這樣更全面、更具體。經(jīng)過這樣的處理，本書會(huì)是很好的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教材。
本書提供配套PPT、習(xí)題參考答案、程序源代碼等，請登錄華信教育資源網(wǎng)（http://www. hxedu.com.cn）注冊下載，也可聯(lián)系編輯（wangxq@phei.com.cn，010-88254113）索取。
本書第2、5章由楊玲君執(zhí)筆，第3章由王靜執(zhí)筆，第7章由冉曉洪執(zhí)筆，第1、4、6章由嚴(yán)國志執(zhí)筆。全書由嚴(yán)國志主編和統(tǒng)稿，劉開培教授主審。
本書在編寫、出版過程中，得到了武漢大學(xué)有關(guān)部門的關(guān)心和支持，得到了有關(guān)參考文獻(xiàn)的有益幫助，得到了電子工業(yè)出版社的大力支持，在此一并表示衷心的感謝。
限于作者水平，書中錯(cuò)誤及不妥之處在所難免，懇請讀者批評指正。
編 者
2018年9月
于武漢大學(xué)
嚴(yán)國志，工學(xué)博士，武漢大學(xué)電氣工程學(xué)院副教授，碩士生導(dǎo)師，發(fā)表核心以上學(xué)術(shù)論文10余篇，國防專利1項(xiàng)，實(shí)用新型專利2項(xiàng)。指導(dǎo)學(xué)生參加競賽獲國家級一等獎(jiǎng)、二等獎(jiǎng)等多項(xiàng)。武漢大學(xué)信號與系統(tǒng)課程負(fù)責(zé)人。
目 錄
第1章 緒論1
1.1 信號的基本概念1
1.2 信號的描述1
1.3 信號的分類2
1.3.1 確定信號與隨機(jī)信號2
1.3.2 連續(xù)時(shí)間信號與離散時(shí)間信號2
1.3.3 周期信號與非周期信號3
1.3.4 能量信號與功率信號4
1.3.5 因果信號與非因果信號5
1.4 系統(tǒng)的基本概念5
1.5 系統(tǒng)的描述5
1.6 系統(tǒng)的分類6
1.6.1 連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)與離散時(shí)間系統(tǒng)6
1.6.2 線性系統(tǒng)與非線性系統(tǒng)7
1.6.3 時(shí)不變系統(tǒng)與時(shí)變系統(tǒng)8
1.6.4 因果系統(tǒng)與非因果系統(tǒng)9
1.6.5 穩(wěn)定系統(tǒng)與非穩(wěn)定系統(tǒng)10
1.6.6 可逆系統(tǒng)和不可逆系統(tǒng)10
1.7 系統(tǒng)的分析方法10
習(xí)題111
第2章 連續(xù)時(shí)間信號與系統(tǒng)的時(shí)域分析14
2.1 引言14
2.2 典型連續(xù)信號及其基本特性14
2.2.1 正弦信號14
2.2.2 指數(shù)信號15
2.2.3 抽樣信號17
2.2.4 單位階躍信號18
2.2.5 單位沖激信號19
2.2.6 符號函數(shù)信號 21
2.2.7 沖激偶信號22
2.3 連續(xù)時(shí)間信號的基本運(yùn)算22
2.4 連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型28
2.4.1 連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型線性常系數(shù)微分方程28
2.4.2 線性常系數(shù)微分方程的經(jīng)典解法28
2.4.3 零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)30
2.5 單位沖激響應(yīng)和單位階躍響應(yīng)35
2.5.1 單位沖激響應(yīng)35
2.5.2 單位階躍響應(yīng)37
2.6 卷積積分及其性質(zhì)39
2.6.1 卷積積分的定義39
2.6.2 卷積積分的性質(zhì)41
2.6.3 零狀態(tài)響應(yīng)的卷積法求解44
2.7 單位沖激響應(yīng)表示的線性時(shí)不變系統(tǒng)的特性45
習(xí)題247
MATLAB習(xí)題250
第3章 連續(xù)時(shí)間信號與系統(tǒng)的頻域分析51
3.1 引言51
3.2 連續(xù)時(shí)間周期信號的頻域分析51
3.2.1 三角形式的傅里葉級數(shù)51
3.2.2 指數(shù)形式的傅里葉級數(shù)53
3.2.3 周期信號的頻譜55
3.2.4 周期信號的功率譜58
3.3 連續(xù)時(shí)間非周期信號的頻域分析61
3.3.1 傅里葉變換61
3.3.2 典型非周期信號的傅里葉變換65
3.3.3 傅里葉變換的性質(zhì)68
3.3.4 周期信號的傅里葉變換75
3.4 抽樣定理77
3.4.1 信號的時(shí)域抽樣77
3.4.2 時(shí)域抽樣定理79
3.5 連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的頻域分析80
3.5.1 連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的頻率響應(yīng)80
3.5.2 連續(xù)線性時(shí)不變系統(tǒng)響應(yīng)的頻域分析82
3.5.3 正弦信號通過系統(tǒng)的響應(yīng)84
3.5.4 無失真?zhèn)鬏斚到y(tǒng)86
3.5.5 理想低通濾波器87
習(xí)題391
MATLAB習(xí)題396
第4章 連續(xù)時(shí)間信號與系統(tǒng)的復(fù)頻域分析98
4.1 引言98
4.2 連續(xù)時(shí)間信號的復(fù)頻域分析98
4.2.1 從傅里葉變換到拉普拉斯變換98
4.2.2 拉普拉斯變換的收斂域99
4.2.3 常見信號的拉普拉斯變換102
4.3 單邊拉普拉斯變換的性質(zhì)104
4.3.1 線性特性105
4.3.2 時(shí)移特性105
4.3.3 復(fù)頻移特性107
4.3.4 尺度變換特性107
4.3.5 時(shí)域卷積特性107
4.3.6 復(fù)頻域卷積特性108
4.3.7 時(shí)域微分特性108
4.3.8 時(shí)域積分特性109
4.3.9 復(fù)頻域微分特性110
4.3.10 復(fù)頻域積分特性110
4.3.11 初值定理111
4.3.12 終值定理111
4.4 拉普拉斯反變換的計(jì)算112
4.4.1 單邊拉普拉斯反變換的計(jì)算113
4.4.2 雙邊拉普拉斯反變換的計(jì)算117
4.5 連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的復(fù)頻域分析118
4.5.1 連續(xù)時(shí)間信號的復(fù)頻域分解118
4.5.2 復(fù)指數(shù)信號est激勵(lì)下系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng)118
4.5.3 任意信號激勵(lì)下系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng)119
4.5.4 LTI系統(tǒng)微分方程的復(fù)頻域求解120
4.6 線性時(shí)不變系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù)123
4.6.1 系統(tǒng)函數(shù)的定義123
4.6.2 系統(tǒng)的零、極點(diǎn)圖124
4.6.3 系統(tǒng)函數(shù)的應(yīng)用126
習(xí)題4130
MATLAB習(xí)題4133
第5章 離散時(shí)間信號與系統(tǒng)的時(shí)域分析134
5.1 引言134
5.2 典型離散時(shí)間信號及其特性134
5.2.1 單位樣值序列134
5.2.2 單位階躍序列136
5.2.3 單位矩形序列136
5.2.4 正弦序列137
5.2.5 指數(shù)序列140
5.3 離散時(shí)間信號的基本運(yùn)算141
5.4 離散時(shí)間系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型和性質(zhì)143
5.5 離散時(shí)間系統(tǒng)的響應(yīng)145
5.5.1 迭代法求離散時(shí)間系統(tǒng)的響應(yīng)145
5.5.2 經(jīng)典法求離散時(shí)間系統(tǒng)的響應(yīng)146
5.5.3 零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)148
5.6 離散時(shí)間系統(tǒng)的單位樣值響應(yīng)和單位階躍響應(yīng)153
5.7 離散系統(tǒng)的卷積和157
5.7.1 卷積和的定義和計(jì)算157
5.7.2 卷積和的性質(zhì)161
5.7.3 零狀態(tài)響應(yīng)的卷積和求解162
5.8 用單位樣值響應(yīng)表征的線性移不變系統(tǒng)的特性163
習(xí)題5166
MATLAB習(xí)題5167
第6章 離散時(shí)間信號與系統(tǒng)的頻域分析169
6.1 引言169
6.2 周期序列的離散時(shí)間傅里葉級數(shù)（DFS）169
6.2.1 DFS變換式169
6.2.2 DFS頻譜系數(shù)的特征171
6.2.3 周期矩形序列的頻譜172
6.3 非周期序列的離散時(shí)間傅里葉變換（DTFT）175
6.3.1 離散時(shí)間傅里葉變換175
6.3.2 離散時(shí)間傅里葉反變換177
6.3.3 典型非周期信號的離散時(shí)間傅里葉變換178
6.4 周期序列的離散時(shí)間傅里葉變換183
6.5 離散時(shí)間傅里葉變換的性質(zhì)186
6.5.1 周期性186
6.5.2 線性特性186
6.5.3 奇偶性187
6.5.4 時(shí)移特性187
6.5.5 頻移特性188
6.5.6 時(shí)域卷積特性188
6.5.7 頻域卷積特性189
6.5.8 時(shí)域差分特性190
6.5.9 時(shí)域累加特性190
6.5.10 帕塞瓦爾能量定理191
6.6 離散傅里葉變換（DFT）192
6.7 離散傅里葉變換的性質(zhì)194
6.7.1 線性特性194
6.7.2 周期性194
6.7.3 奇偶性和對稱性195
6.7.4 時(shí)頻互易特性196
6.7.5 時(shí)域循環(huán)移位特性197
6.7.6 頻域循環(huán)移位特性197
6.7.7 時(shí)域循環(huán)卷積特性197
6.7.8 頻域循環(huán)卷積特性202
6.7.9 帕塞瓦爾能量定理202
6.8 用離散傅里葉變換近似分析連續(xù)時(shí)間信號202
6.8.1 近似分析的方法203
6.8.2 近似分析出現(xiàn)的問題205
6.8.3 頻率分辨率209
6.8.4 利用DFT近似分析連續(xù)時(shí)間信號頻譜的參數(shù)選擇213
6.9 離散時(shí)間系統(tǒng)的頻域分析213
6.9.1 離散時(shí)間系統(tǒng)的頻率響應(yīng)214
6.9.2 離散時(shí)間系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng)214
6.10 應(yīng)用實(shí)例電力系統(tǒng)諧波分析216
6.10.1 信號的表示216
6.10.2 信號的抽樣217
6.10.3 DFT變換218
6.10.4 諧波數(shù)據(jù)的確定219
6.10.5 問題的進(jìn)一步分析220
6.10.6 問題的擴(kuò)展研究225
習(xí)題6226
MATLAB習(xí)題6230
第7章 離散時(shí)間信號與系統(tǒng)的Z域分析231
7.1 引言231
7.2 Z變換231
7.2.1 Z變換的定義231
7.2.2 Z變換的收斂域232
7.3 Z變換的性質(zhì)240
7.4 Z反變換250
7.4.1 直接法250
7.4.2 部分分式展開法251
7.5 離散系統(tǒng)的Z域分析256
7.5.1 線性時(shí)不變離散時(shí)間系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù)256
7.5.2 用Z變換求解離散系統(tǒng)的差分方程258
7.6 離散系統(tǒng)的零、極點(diǎn)與時(shí)域響應(yīng)262
7.6.1 H(z)的零點(diǎn)和極點(diǎn)262
7.6.2 H(z)的極點(diǎn)與時(shí)域響應(yīng)264
7.7 線性時(shí)不變離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性269
7.8 H(z)與離散系統(tǒng)頻率響應(yīng)272
7.9 Z域與S域的關(guān)系275
7.10 離散系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)276
7.10.1 離散系統(tǒng)的方框圖實(shí)現(xiàn)276
7.10.2 離散系統(tǒng)的級聯(lián)和并聯(lián)280
7.11 小結(jié)281
習(xí)題7282
MATLAB習(xí)題7285
附錄A 常用數(shù)學(xué)公式287
附錄B 常用信號與系統(tǒng)公式289
部分習(xí)題參考答案292
參考文獻(xiàn)308
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