編輯推薦
《信號與係統分析(第2版)/普通高等教育“十一五”國寶規劃教材·電氣自動化類》特點:
以並行方式建立瞭連續時間信號與係統和離散時間信號與係統的分析方法;
將連續和離散的基本概念和共性問題,以先連續後離散的方式糅閤在一起;
將MATLAB直接作為解題工具使用.理論與實際應用相結閤;
配有足夠數量的例題.以培養學生分析和解決問題的能力;
配有《信號與係統分析學習指導與題解》及電子課件,電子課件可贈送給任課教師。
內容簡介
《信號與係統分析(第2版)/普通高等教育“十一五”國寶規劃教材·電氣自動化類國寶特色專業係列規劃教材》全麵係統地論述瞭信號與係統分析的基本理論、分析方法及其主要應用,並對數字信號處理的基礎作瞭簡要的介紹。全書共7章,內容包括信號與係統概述、LTI係統的時域分析、連續時間信號與係統的Fourier分析、離散時間信號與係統的Fourier分析、Laplace變換與LTI連續時間係統的S域分析、Z變換與LTI離散時間係統的Z域分析,以及連續時間與離散時間係統的狀態變量分析。《信號與係統分析(第2版)/普通高等教育“十一五”國寶規劃教材·電氣自動化類國寶特色專業係列規劃教材》第二版增加瞭MATLAB分析方法。書中每章都有一定數量的例題、足夠數量的精選習題,供讀者作業和復習時選用。
內頁插圖
目錄
第二版前言
第一版前言
第1章 信號與係統概述
1.1 信號
1.1.1 信號的定義
1.1.2 信號的分類
1.1.3 信號的分解
1.1.4 信號分析與處理
1.2 連續時間信號
1.2.1 常見的連續時間信號
1.2.2 連續時間信號的基本運算與波形變換
1.2.3 連續時間信號的MATLAB分析
1.2.4 用8(t)錶示連續時間信號
1.3 離散時間信號一序列
1.3.1 常見的離散時間信號
1.3.2 離散時間信號的基本運算
1.3.3 序列的周期性和能量
1.3.4 用8(n)錶示離散時間信號
1.4 係統
1.4.1 係統的定義
1.4.2 係統的分類
1.4.3 係統的錶示
1.4.4 係統間相互聯結
1.5 綫性時不變係統
1.5.1 綫性係統
1.5.2 時不變係統
1.5.3 因果係統
1.5.4 穩定係統
1.5.5 可逆係統
1.5.6 係統分析方法
習題1
第2章 LTI係統的時域分析
2.1 LTI連續時間係統:捲積積分
2.1.1 捲積積分
2.1.2 捲積積分的圖解計算
2.1.3 捲積積分的性質
2.2 LTI離散時間係統:捲積和
2.2.1 捲積和
2.2.2 捲積和的計算
2.2.3 捲積和的運算規律
2.3 LTI係統的性質
2.3.1 係統的記憶性
2.3.2 係統的可逆性
2.3.3 係統的穩定性
2.3.4 係統的因果性
2.4 LTI連續時間係統的數學模型及求解
2.4.1 LTI連續時間係統的數學模型——一綫性常係數微分方程
2.4.2 微分算子與微分方程
2.4.3 求解綫性常係數微分方程
2.5 LTI離散時間係統的數學模型及求解
2.5.1 LTI離散時間係統的數學模型——綫性常係數差分方程
2.5.2 經典法求解常係數綫性差分方程
2.5.3 遞推法求解常係數綫性差分方程
2.5.4 零輸入響應和零狀態響應法求解常係數綫性差分方程
2.6 微分方程在時間上的離散化
2.7 LTI係統的網絡結構圖錶示
2.7.1 LTI離散時間係統的網絡結構圖錶示
2.7.2 LTI連續時間係統的網絡結構圖錶示
習題2
第3章 連續時間信號與係統的Fourier分析
3.1 周期信號的錶示——連續時間Fourier級數
3.1.1 周期信號
3.1.2 周期信號的錶示——連續時間Fourier級數
3.1.3 Fourier級數係數的確定
3.2 非周期信號的錶示——連續時間Fourier變換
3.2.1 非周期信號
3.2.2 Fourier變換的導齣
3.3 Gibbs(吉伯斯)效應
3.3.1 Fourier級數的收斂
3.3.2 Fourier變換的收斂
3.3.3 Gibbs效應
3.4 周期信號的Fourier變換
3.4.1 Fourier級數係數作為一個周期內的Fourier變換的樣本
3.4.2 周期信號的Fourier變換
3.5 連續時間Fourier變換的性質
3.5.1 綫性
3.5.2 時移和頻移性質
3.5.3 對偶性
3.5.4 共軛及共軛對稱性
3.5.5 時域微分和積分
3.5.6 尺度變換
3.5.7 頻域微分特性
3.5.8 時域和頻域捲積定理
3.6 LTI連續時間係統的頻域分析
3.6.1 LTI連續時間係統的頻域分析
3.6.2 係統的頻域響應
3.6.3 電路係統的頻域分析
3.7 連續時間信號的采樣
3.7.1 采樣過程
3.7.2 采樣定理
3.8 無失真傳輸與濾波
3.8.1 信號的無失真傳輸
3.8.2 信號的濾波
習題3
第4章 離散時間信號與係統的Fourier分析
4.1 離散係統的頻率響應
4.1.1 係統的頻率響應
4.1.2 係統頻率響應的兩個特徵
4.2 離散信號(序列)的Fourier變換
4.2.1 序列的Fourier變換
4.2.2 輸齣序列與輸入序列Fourier變換間的關係
4.2.3 序列Fourier變換的對稱性
4.3 離散Fourier級數
4.3.1 離散Fourier級數
4.3.2 離散Fourier級數的性質
4.4 離散Fourier變換
4.4.1 離散Fourier變換
4.4.2 離散Fourier變換的性質
4.4.3 用DFT計算綫性捲積
4.5 快速Fourier變換
4.5.1 FFT的基本思想
4.5.2 按時間抽取的FFT算法
4.5.3 按頻率抽取的FFT算法
4.5.4 IFFT計算方法
4.5.5 快速Fourier變換的應用
習題4
第5章 Laplace變換與LTI連續時間係統的Js域分析
5.1 Laplace變換
5.1.1 Laplace變換的定義
5.1.2 Laplace變換的收斂域
5.2 Laplace反變換
5.2.1 部分分式展開法
5.2.2 留數定理法
5.2.3 數值法
5.3 Laplace變換的性質
5.4 用Laplace變換法分析電路
5.4.1 Laplace變換的優點
5.4.2 電路及元件的Laplace變換
5.5 高速Laplace反變換
5.5.1 FILT的理論推導
5.5.2 Euler變換
5.5.3 FILT的計算程序
5.6 LTI連續時間係統的S域分析
5.6.1 S域分析法
5.6.2 計算係統函數
5.6.3 係統函數零極點分布與LTI連續時間係統時域特性
5.6.4 係統函數零極點分布與LTI連續時間係統頻率特性
5.6.5 波特圖
5.7 模擬濾波器
5.7.1 模擬濾波器的原理
5.7.2 模擬濾波器的分類
5.7.3 模擬濾波器的設計
習題5
……
第6章 Z變換與LTI離散時間係統的Z域分析
第7章 連續時間與離散時間係統的狀態變量分析
附錄A 矩陣函數的計算
附錄B 凱萊-哈密頓定理
參考文獻
前言/序言
信號與係統分析(第2版) 普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材·電氣自動化類 內容簡介: 本書是一部經典的信號與係統分析教材,深入淺齣地闡述瞭信號與係統的基本理論、分析方法和應用。全書共分為十二章,緊密圍繞信號與係統的核心概念展開,力求為讀者構建紮實的理論基礎和解決實際問題的能力。 第一章:信號與係統的基本概念 本章首先引入瞭信號的定義及其分類,包括連續時間信號與離散時間信號,周期信號與非周期信號,能量信號與功率信號,偶信號與奇信號等。通過豐富的實例,讀者能夠直觀地理解不同類型信號的特性。隨後,本章深入介紹瞭係統的概念,以及係統分類的標準,如綫性與非綫性係統,時不變與時變係統,因果係統與非因果係統,穩定係統與不穩定係統等。通過對這些基本概念的清晰界定,為後續章節的學習奠定瞭重要的基礎。 第二章:連續時間信號的變換 本章重點探討瞭連續時間信號的各種基本變換,包括時間反轉、時間移位、幅度縮放和時間縮放。通過詳細的數學推導和圖形演示,讀者將掌握如何對信號進行時域的幾何變換,理解這些變換對信號波形的影響。此外,本章還介紹瞭單位衝激信號和單位階躍信號等基本信號的特性及其在信號分析中的重要作用。 第三章:連續時間綫性時不變係統 本章是本書的核心內容之一,詳細闡述瞭連續時間綫性時不變(LTI)係統的基本性質和分析方法。本章首先引入瞭捲積的概念,這是LTI係統分析的核心工具。通過對捲積積分的深入講解,讀者將理解LTI係統在輸入信號作用下的輸齣信號是如何産生的,以及係統的衝激響應在描述LTI係統特性中的關鍵作用。本章還討論瞭LTI係統的性質,如並行連接、串聯連接以及它們對係統整體特性的影響。 第四章:連續時間傅裏葉變換 本章介紹瞭連續時間傅裏葉變換(FT),一種強大的信號分析工具,可以將信號從時域變換到頻域,從而揭示信號的頻率成分。本章詳細推導瞭傅裏葉級數和傅裏葉變換的定義,並討論瞭它們的性質,如綫性性、時移性、頻移性、對稱性、捲積性質等。通過對傅裏葉變換的掌握,讀者能夠分析信號的頻譜特性,理解不同頻率分量對信號行為的影響。本章還介紹瞭傅裏葉變換在周期信號和非周期信號上的應用。 第五章:傅裏葉變換的應用 本章將傅裏葉變換的理論知識應用於實際問題。讀者將學習如何利用傅裏葉變換分析LTI係統的頻率響應,理解係統的濾波特性。本章還介紹瞭傅裏葉變換在通信係統中的應用,如信號的調製與解調,以及在其他工程領域中的應用,如頻譜分析和信號處理。通過具體實例,讀者能夠看到傅裏葉變換在解決實際工程問題中的威力。 第六章:連續時間傅裏葉級數 本章專門討論瞭周期連續時間信號的傅裏葉級數錶示。本章詳細闡述瞭傅裏葉級數的定義、係數計算方法以及其在分析周期信號頻譜中的作用。通過本章的學習,讀者將能夠將任何周期信號分解為一係列不同頻率的正弦和餘弦分量的疊加,從而深入理解周期信號的頻率特性。 第七章:拉普拉斯變換 本章引入瞭拉普拉斯變換,這是傅裏葉變換在更廣泛範圍內的推廣,特彆適用於分析非周期信號,尤其是那些具有指數增長趨勢的信號。本章詳細介紹瞭單邊拉普拉斯變換的定義、收斂域(ROC)的概念及其重要性。本章還推導瞭拉普拉斯變換的各種性質,如綫性性、時移性、積分性、微分性、捲積性質等,並介紹瞭將拉普拉斯變換應用於求解LTI係統微分方程的方法。 第八章:拉普拉斯變換的應用 本章展示瞭拉普拉斯變換在係統分析中的強大應用。讀者將學習如何利用拉普拉斯變換來求解LTI係統的零輸入響應和零狀態響應,從而全麵理解係統的動態行為。本章還介紹瞭係統函數的概念,以及如何利用係統函數來分析係統的穩定性和瞬態響應。此外,本章還探討瞭拉普拉斯變換在電路分析、控製係統設計等領域的應用。 第九章:離散時間信號的變換 本章將時域分析的視角轉嚮離散時間信號。首先介紹瞭離散時間信號的分類,如單位衝激序列、單位階躍序列等。本章著重闡述瞭離散時間捲積的概念,這是分析離散時間LTI係統的核心工具。通過對離散時間捲積的深入理解,讀者將能夠掌握離散時間LTI係統在離散輸入信號作用下的輸齣。 第十章:離散時間傅裏葉變換 本章介紹瞭離散時間傅裏葉變換(DTFT),用於分析離散時間信號的頻率特性。本章詳細推導瞭DTFT的定義,並討論瞭其性質,如綫性性、時移性、頻移性、對稱性、捲積性質等。通過DTFT,讀者能夠分析離散信號的頻譜,理解其在頻域的分布。 第十一章:Z變換 本章引入瞭Z變換,它是拉普拉斯變換在離散時間係統中的對應。Z變換能夠將離散時間信號變換到復數域,從而方便地分析離散時間LTI係統。本章詳細介紹瞭Z變換的定義、收斂域(ROC)及其重要性,並推導瞭Z變換的各種性質。本章還介紹瞭利用Z變換求解離散時間LTI係統的差分方程的方法。 第十二章:Z變換的應用 本章展示瞭Z變換在離散時間係統分析中的廣泛應用。讀者將學習如何利用Z變換來求解離散時間LTI係統的零輸入響應和零狀態響應,以及如何利用係統函數來分析係統的穩定性。本章還介紹瞭Z變換在數字信號處理、數字濾波器設計等領域的應用。 本書特色: 體係完整: 全書內容覆蓋瞭信號與係統的基本理論框架,從基礎概念到高級分析工具,層層遞進。 理論深入: 每個概念的引入都有嚴謹的數學推導,確保讀者理解理論的根基。 方法實用: 重點在於培養讀者運用所學理論解決實際工程問題的能力,提供瞭多種分析方法和工具。 例題豐富: 大量精心設計的例題貫穿全書,幫助讀者鞏固所學知識,掌握解題技巧。 麵嚮實踐: 特彆強調瞭信號與係統在電氣自動化等領域的應用,有助於讀者將理論與實踐相結閤。 通過對本書的學習,讀者將能夠深入理解信號與係統的本質,掌握分析和設計各種信號處理和係統控製問題的方法,為後續在電氣工程、自動化、通信工程以及其他相關領域的學習和研究打下堅實的基礎。