第1章 緒論 1
1.1 信號(hào)的基本概念 1
1.2 信號(hào)的描述 1
1.3 信號(hào)的分類 2
1.3.1 確定信號(hào)與隨機(jī)信號(hào) 2
1.3.2 連續(xù)時(shí)間信號(hào)與離散時(shí)間信號(hào) 2
1.3.3 周期信號(hào)與非周期信號(hào) 3
1.3.4 能量信號(hào)與功率信號(hào) 4
1.3.5 因果信號(hào)與非因果信號(hào) 5
1.4 系統(tǒng)的基本概念 6
1.5 系統(tǒng)的描述 6
1.6 系統(tǒng)的分類 7
1.6.1 連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)與離散時(shí)間系統(tǒng) 7
1.6.2 線性系統(tǒng)與非線性系統(tǒng) 8
1.6.3 時(shí)不變系統(tǒng)與時(shí)變系統(tǒng) 9
1.6.4 因果系統(tǒng)與非因果系統(tǒng) 10
1.6.5 穩(wěn)定系統(tǒng)與非穩(wěn)定系統(tǒng) 11
1.6.6 可逆系統(tǒng)與不可逆系統(tǒng) 11
1.6.7 記憶系統(tǒng)與無(wú)記憶系統(tǒng) 12
1.7 系統(tǒng)的分析方法 12
1.8 小結(jié) 13
習(xí)題1 13
第2章 連續(xù)時(shí)間信號(hào)與系統(tǒng)的時(shí)域分析 16
2.1 引言 16
2.2 典型連續(xù)時(shí)間信號(hào)及其基本特性 16
2.2.1 正弦信號(hào) 16
2.2.2 指數(shù)信號(hào) 17
2.2.3 抽樣函數(shù)信號(hào) 18
2.2.4 單位階躍信號(hào) 19
2.2.5 單位沖激信號(hào) 20
2.2.6 符號(hào)函數(shù)信號(hào) 21
2.2.7 沖激偶信號(hào) 21
2.2.8 單位斜變信號(hào) 22
2.3 連續(xù)時(shí)間信號(hào)的基本運(yùn)算 23
2.4 連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 27
2.4.1 連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型概述 27
2.4.2 線性常系數(shù)微分方程的經(jīng)典解法 27
2.4.3 零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng) 29
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) 36
2.6 卷積積分及其性質(zhì) 38
2.6.1 卷積積分的定義 38
2.6.2 卷積積分的性質(zhì) 40
2.6.3 零狀態(tài)響應(yīng)的卷積求解法 43
2.7 用單位沖激響應(yīng)表征的線性時(shí)不變系統(tǒng)的特性 43
2.8 小結(jié) 45
習(xí)題2 46
MATLAB習(xí)題2 48
第3章 連續(xù)時(shí)間信號(hào)與系統(tǒng)的頻域分析 49
3.1 引言 49
3.2 連續(xù)時(shí)間周期信號(hào)的頻域分析 49
3.2.1 三角函數(shù)形式的傅里葉級(jí)數(shù) 49
3.2.2 指數(shù)形式的傅里葉級(jí)數(shù) 51
3.2.3 周期信號(hào)的對(duì)稱性與傅里葉級(jí)數(shù)的特性 52
3.2.4 周期信號(hào)的頻譜 56
3.2.5 周期信號(hào)的功率譜 59
3.3 連續(xù)時(shí)間非周期信號(hào)的頻域分析 62
3.3.1 傅里葉變換 62
3.3.2 典型非周期信號(hào)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(hào)的傅里葉變換 76
3.4 抽樣定理 79
3.4.1 信號(hào)的時(shí)域抽樣 79
3.4.2 時(shí)域抽樣定理 81
3.5 連續(xù)時(shí)間LTI系統(tǒng)的頻域分析 82
3.5.1 連續(xù)時(shí)間LTI系統(tǒng)的頻率響應(yīng) 82
3.5.2 連續(xù)時(shí)間LTI系統(tǒng)響應(yīng)的頻域分析 84
3.5.3 正弦信號(hào)通過連續(xù)時(shí)間LTI系統(tǒng)的響應(yīng) 86
3.5.4 無(wú)失真?zhèn)鬏斚到y(tǒng) 88
3.5.5 理想低通濾波器 89
3.6 小結(jié) 93
習(xí)題3 94
MATLAB習(xí)題3 98
第4章 連續(xù)時(shí)間信號(hào)與系統(tǒng)的復(fù)頻域分析 101
4.1 引言 101
4.2 連續(xù)時(shí)間信號(hào)的復(fù)頻域分析 102
4.2.1 從傅里葉變換到拉普拉斯變換 102
4.2.2 拉普拉斯變換的收斂域 103
4.2.3 常見信號(hào)的單邊拉普拉斯變換 105
4.3 單邊拉普拉斯變換的性質(zhì) 108
4.3.1 線性特性 109
4.3.2 時(shí)移特性 109
4.3.3 復(fù)頻移特性 110
4.3.4 尺度變換特性 111
4.3.5 時(shí)域卷積特性 111
4.3.6 復(fù)頻域卷積特性 112
4.3.7 時(shí)域微分特性 112
4.3.8 時(shí)域積分特性 113
4.3.9 復(fù)頻域微分特性 114
4.3.10 復(fù)頻域積分特性 114
4.3.11 初值定理 115
4.3.12 終值定理 117
4.4 拉普拉斯反變換的計(jì)算 119
4.4.1 單邊拉普拉斯反變換的計(jì)算 119
4.4.2 雙邊拉普拉斯反變換的計(jì)算 124
4.5 連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的復(fù)頻域分析 124
4.5.1 連續(xù)時(shí)間信號(hào)的復(fù)頻域分解 124
4.5.2 在復(fù)指數(shù)信號(hào) 的激勵(lì)下系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng) 125
4.5.3 任意信號(hào)激勵(lì)下系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng) 125
4.5.4 LTI系統(tǒng)微分方程的復(fù)頻域求解 126
4.6 線性時(shí)不變系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù) 129
4.6.1 系統(tǒng)函數(shù)的定義 129
4.6.2 系統(tǒng)的零、極點(diǎn)圖 130
4.6.3 系統(tǒng)函數(shù)的應(yīng)用 132
4.7 【課程思政】——從赫維賽德到拉普拉斯變換 139
4.8 小結(jié) 140
習(xí)題4 141
MATLAB習(xí)題4 144
第5章 離散時(shí)間信號(hào)與系統(tǒng)的時(shí)域分析 145
5.1 引言 145
5.2 典型離散時(shí)間信號(hào)及其特性 145
5.2.1 單位樣值序列 146
5.2.2 單位階躍序列 146
5.2.3 單位矩形序列 147
5.2.4 正弦序列 147
5.2.5 指數(shù)序列 149
5.3 離散時(shí)間信號(hào)的基本運(yùn)算 150
5.4 離散時(shí)間系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型和性質(zhì) 152
5.5 離散時(shí)間系統(tǒng)的響應(yīng) 154
5.5.1 用迭代法求離散時(shí)間系統(tǒng)的響應(yīng) 154
5.5.2 用經(jīng)典法求離散時(shí)間系統(tǒng)的響應(yīng) 155
5.5.3 零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng) 157
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) 161
5.7 離散時(shí)間系統(tǒng)的卷積和 164
5.7.1 卷積和的定義和計(jì)算方法 164
5.7.2 卷積和的性質(zhì) 168
5.7.3 零狀態(tài)響應(yīng)的卷積和求解 169
5.8 用單位樣值響應(yīng)表征的線性移不變系統(tǒng)的特性 170
5.9 小結(jié) 173
習(xí)題5 173
MATLAB習(xí)題5 174
第6章 離散時(shí)間信號(hào)與系統(tǒng)的頻域分析 176
6.1 引言 176
6.2 周期序列的離散傅里葉級(jí)數(shù)（DFS） 176
6.2.1 DFS變換式 176
6.2.2 DFS頻譜系數(shù)的特征 180
6.2.3 周期矩形序列的頻譜 180
6.3 非周期序列的離散時(shí)間傅里葉變換（DTFT） 183
6.3.1 離散時(shí)間傅里葉變換 183
6.3.2 離散時(shí)間傅里葉反變換 185
6.3.3 典型非周期信號(hào)的離散時(shí)間傅里葉變換 186
6.4 周期序列的離散時(shí)間傅里葉變換 192
6.5 離散時(shí)間傅里葉變換的性質(zhì) 196
6.5.1 周期性 196
6.5.2 線性特性 196
6.5.3 奇偶性 197
6.5.4 時(shí)移特性 197
6.5.5 頻移特性 197
6.5.6 時(shí)域卷積特性 198
6.5.7 頻域卷積特性 199
6.5.8 時(shí)域差分特性 199
6.5.9 時(shí)域累加特性 200
6.5.10 頻域微分特性 200
6.5.11 帕塞瓦爾能量定理 201
6.6 離散傅里葉變換（DFT） 202
6.7 離散傅里葉變換的性質(zhì) 205
6.7.1 線性特性 205
6.7.2 隱含周期性 206
6.7.3 奇偶性和對(duì)稱性 206
6.7.4 時(shí)頻互易特性 208
6.7.5 時(shí)域循環(huán)移位特性 208
6.7.6 頻域循環(huán)移位特性 209
6.7.7 時(shí)域循環(huán)卷積特性 209
6.7.8 頻域循環(huán)卷積特性 214
6.7.9 帕塞瓦爾能量定理 214
6.7.10 IDFT的DFT計(jì)算 214
6.8 用離散傅里葉變換近似分析連續(xù)時(shí)間信號(hào) 215
6.8.1 近似分析的方法 215
6.8.2 近似分析出現(xiàn)的問題 217
6.8.3 頻率分辨率 222
6.8.4 利用DFT近似分析連續(xù)時(shí)間信號(hào)頻譜的參數(shù)選擇 224
6.9 離散時(shí)間系統(tǒng)的頻域分析 225
6.9.1 離散時(shí)間系統(tǒng)的頻率響應(yīng) 225
6.9.2 離散時(shí)間系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng) 228
6.10 【課程思政】——電力系統(tǒng)諧波分析 229
6.10.1 信號(hào)的表示 229
6.10.2 信號(hào)的抽樣 230
6.10.3 DFT變換 230
6.10.4 諧波數(shù)據(jù)的確定 231
6.10.5 問題的進(jìn)一步分析 232
6.10.6 問題的擴(kuò)展研究 235
6.11 小結(jié) 236
習(xí)題6 236
MATLAB習(xí)題6 240
第7章 離散時(shí)間信號(hào)與系統(tǒng)的z域分析 242
7.1 引言 242
7.2 z變換 242
7.2.1 z變換的定義 242
7.2.2 z變換的收斂域 243
7.3 z變換的性質(zhì) 250
7.4 z反變換 259
7.4.1 直接法 260
7.4.2 部分分式展開法 260
7.5 離散時(shí)間系統(tǒng)的z域分析 265
7.5.1 線性移不變離散時(shí)間系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù) 265
7.5.2 用z變換求解離散時(shí)間系統(tǒng)的差分方程 267
7.6 離散時(shí)間系統(tǒng)的零、極點(diǎn)與時(shí)域響應(yīng) 270
7.6.1 H(z)的零、極點(diǎn) 271
7.6.2 H(z)的極點(diǎn)與時(shí)域響應(yīng) 272
7.7 線性移不變離散時(shí)間系統(tǒng)的穩(wěn)定性 276
7.8 H(z)與離散時(shí)間系統(tǒng)的頻率響應(yīng) 279
7.9 z域與s域的關(guān)系 282
7.10 離散系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 283
7.10.1 離散系統(tǒng)的方框圖的實(shí)現(xiàn) 283
7.10.2 離散系統(tǒng)的級(jí)聯(lián)和并聯(lián) 287
7.11 【課程思政】——工頻干擾下的低頻信號(hào)檢測(cè) 288
7.12 小結(jié) 295
習(xí)題7 296
MATLAB習(xí)題7 298
參考文獻(xiàn) 299