信號與系統——使用MATLAB分析與實現（第2版）

本書主要講授信號與系統的概念、原理以及應用方法,全書分為8章,每章配有大量的例題以及基於 MATLAB的求解程序。第1章介紹信號的概念、分類、運算方法以及正交分解方法;系統的概念、分類、性 質以及描述方法。第2章介紹系統的時域分析方法。第3章介紹周期信號的傅里葉級數展開方法以及非 周期信號的傅里葉變換方法、傅里葉變換的性質,並通過這兩種變換引入信號頻譜和帶寬的概念。第4章 介紹信號與系統的虛頻域分析方法,即傅里葉分析方法,包括無失真傳輸系統、採樣系統、濾波器等具體實 際系統的分析方法和頻率響應特性。第5章介紹信號的拉普拉斯變換和逆變換方法,拉普拉斯變換的性 質。第6章介紹拉普拉斯變換在系統分析中的應用方法,包括微分方程、框圖以及電路等不同描述方式系統 的分析方法,以及基於系統函數 H(s)的一般系統的分析和設計方法。第7章介紹離散時間信號與系統的時 域、z域分析方法。第8章簡單介紹窗口傅里葉變換和小波變換,包括小波變換應用實例及 MATLAB 程序。 全書在第1章、第4章、第6章和第8章的適當位置,緊扣課程內容,引入以24字社會主義核心價值觀為重點 的思政元素,培養學生正確的人生觀、價值觀和科學思維,實現立德樹人、知識傳授和能力培養的統一。 本書配有電子教案,可以作為高等院校電氣、電子、信息、電腦等專業本、專科生的教材,也可供相關 領域的工程技術人員參考。

目錄

第1章信號與系統的基本概念

1.1信號的基本概念

1.1.1信息與信號

1.1.2信號的屬性及其描述

1.1.3信號的分類

1.1.4常用的基本信號

1.1.5信號的基本運算

1.1.6信號的分解

1.2系統的基本概念

1.2.1電路與系統

1.2.2系統的性質

1.2.3系統的描述

1.2.4系統的分類

1.3信號與系統

1.3.1信號分析方法

1.3.2系統分析方法

1.3.3信號與系統分析方法在工程領域的應用

1.3.4信號與系統原理及分析方法在思政方面的應用

本章小結

習題

第2章線性時不變系統的時域分析

2.1引言

2.2連續時間LTI系統的經典分析法

2.2.1齊次解yh(t)

2.2.2特解yp(t)

2.2.3完全解

2.2.4實際系統的初始條件和初始狀態

2.3連續時間LTI系統的現代分析法

2.3.1零輸入響應yx(t)

2.3.2零狀態響應yf(t)

2.4單位沖激響應

2.4.1單位沖激響應的相關特性

2.4.2LTI系統沖激響應h(t)的求取方法

2.4.3捲積積分的系統意義

2.5階躍響應

本章小結

習題

第3章傅里葉級數與傅里葉變換

3.1引言

3.2傅里葉級數

3.2.1傅里葉級數的三種形式

3.2.2波形合成和誤差分析的MATLAB實現

3.2.3周期信號的頻譜

3.2.4周期信號的功率

3.2.5函數的對稱性與傅里葉系數的關系

3.3傅里葉變換

3.3.1從傅里葉級數到傅里葉變換

3.3.2非周期信號的頻譜

3.4常用信號的傅里葉變換

3.5傅里葉變換的性質

3.6周期信號的傅里葉變換

3.6.1一般周期信號的傅里葉變換

3.6.2沖激函數序列的傅里葉變換

3.7傅里葉逆變換的計算方法

本章小結

習題

第4章傅里葉分析方法在系統分析中的應用

4.1系統的頻率響應函數

4.2傅里葉分析方法

4.3無失真傳輸系統

4.3.1失真的概念

4.3.2無失真傳輸系統

4.4理想低通濾波器

4.4.1理想低通濾波器的特性

4.4.2信號通過理想低通濾波器

4.4.3物理可實現濾波器的約束條件

4.4.4物理可實現低通濾波器

4.4.5正確“理想”的引領作用

4.5採樣定理

4.5.1時域低通採樣定理

4.5.2時域帶通採樣定理

4.5.3頻域採樣定理

4.5.4採樣定理證明中的“變換”思維

4.6調制與解調

4.7頻分復用

4.8時分復用

4.9希爾伯特變換

本章小結

習題

第5章拉普拉斯變換

5.1拉普拉斯變換的定義

5.2拉普拉斯變換的收斂域

5.2.1雙邊拉普拉斯變換的收斂域

5.2.2單邊拉普拉斯變換的收斂域

5.3單邊拉普拉斯變換的性質

5.4單邊拉普拉斯變換的零點和極點

5.5拉普拉斯逆變換

5.5.1查表法

5.5.2部分分式展開法

本章小結

習題

第6章拉普拉斯變換在系統分析中的應用

6.1連續時間LTI系統的復頻域分析

6.1.1微分方程定義系統的復頻域分析

6.1.2RLC系統的復頻域分析

6.2連續時間LTI系統的s域框圖描述

6.3連續時間LTI系統的系統函數H(s)

6.3.1系統函數的定義

6.3.2系統函數的不同表現形式

6.3.3系統函數的典型計算方法

6.4系統函數零極點分佈與系統時域特性及穩定性的關系

6.4.1系統函數的零極點

6.4.2系統函數的極點分佈與單位沖激響應的關系

6.4.3系統函數H(s)和激勵F(s)的極點分佈與自由響應、強迫響應的關系

6.4.4系統函數H(s)的極點分佈與系統穩定性的關系

6.4.5基於系統穩定性原理的國家和社會價值取向分析

6.5基於H(s)零極點位置選擇的系統綜合設計

6.5.1系統函數H(s)零極點分佈與系統頻響特性H(jω)的關系

6.5.2全通系統設計 

6.5.3最小相移系統設計

6.5.4巴特沃斯濾波器設計

6.6信號流圖

6.6.1信號流圖中的術語定義

6.6.2基於信號流圖計算系統函數

6.7系統模擬

6.7.1直接型

6.7.2級聯型

6.7.3並聯型

6.7.4系統多種描述中的科學思維

6.8基於系統函數H（s）的一般系統的分析和設計方法

6.9系統設計中的“工匠”精神

本章小結

習題

第7章離散信號與系統分析

7.1時域離散信號及運算

7.1.1常用的時域離散信號

7.1.2時域離散信號運算

7.2離散系統時域分析

7.2.1採樣系統的差分方程描述

7.2.2差分方程的經典解法

7.2.3LTI離散系統的零輸入響應和零狀態響應

7.2.4單位序列響應和單位階躍響應

7.3z變換及其性質

7.3.1z變換及其收斂域

7.3.2z變換與拉普拉斯變換的關系

7.3.3因果序列z變換的性質

7.3.4逆z變換

7.4離散系統的z域分析

7.4.1差分方程的變換域解法

7.4.2系統函數H(z)

7.4.3離散系統的z域框圖

7.4.4離散系統函數H(z)的極點分佈與系統特性之間的關系

7.5離散系統的頻率響應特性

本章小結

習題

第8章從傅里葉變換到小波變換

8.1引言

8.2窗口傅里葉變換與時頻分析

8.2.1窗口傅里葉變換

8.2.2Gabor變換

8.2.3時間頻率局域化

8.2.4窗口傅里葉變換的瞬時分辨率

8.3小波變換

8.3.1連續小波變換

8.3.2二進制小波

8.4小波變換的應用及其舉例

8.5“問題導向”的科學發展之路

本章小結

習題

參考文獻