信號與系統分析（第三版）

本書系統闡述確定性信號的時域和頻域分析，線性時不變系統的描述與特性，以及信號通過線性時不變系統的時域分析與變換域分析；深入論述信號與系統的基本概念、理論與分析方法；簡要介紹信號與系統的基本理論和方法在通信系統、雷達系統中的應用。全書共分六章，內容包括信號與系統的時域分析、頻域分析、復頻域分析、Z域分析。本書根據信息技術發展趨勢，結合近年教育教學改革的成果，按照連續與離散並行、先時域後變換域、三種變換域分析並列的結構體系展開內容。 本書在內容上更突出基本理論、基本概念和基本方法；在結構上易於對比和學習掌握，模塊化搭建學習內容；淡化計算技巧，引入電腦模擬工具作為信號與系統分析的工具，註重案例分析，增編了應用性和綜合設計性的章節、例題及提高題，提供了對應的雲教材。 本書可作為高等院校電子信息類、自動化類等專業的教材，也可供自主學習者和相關領域的工程技術人員學習參考。

吳京，國防科技大學教授、碩士生導師。
主要研究方向：信號與信息處理。
軍隊育才金獎獲得者，校級教學名師，國家#級教學團隊信號處理系列課程教學團隊負責人。
一直以來主講本科課程“信號與系統”“數字信號處理”等課程，主持建設的“信號處理與系統”於2009年入選國家#級精品課程，2014年入選國家#級資源共享課，負責建設的“信號與系統”於2019年評為省級線下一#流課程。以第#一作者出版教材6部，其中省優秀教材一部。

安成錦 ，國防科技大學副教授。
主要研究方向：雷達信號處理等。
擔任本科“信號與系統”“數字信號處理”等課程的主講，是國家#級教學團隊“信號處理系列課教學團隊”骨干成員，曾獲全國高等學校青年教師“信號與系統”教學比賽一等獎，國防科技大學教學質量新星獎。

周劍雄，國防科技大學教授、碩士生導師。
主要研究方向：雷達信號處理與目標識別等。
長期從事信號處理教學科研工作，獲國家科技進步二等獎1項和軍隊教學成果一等獎1項，擔任本科“信號與系統”“數字信號處理”和研究生“統計信號處理”課程的主講，獲國防科技大學本科教學能手比賽一等獎，發表科研論文和教學論文多篇。

鄧新蒲，國防科技大學副教授、碩士生導師。
主要研究方向：信號與信息處理等。
擔任“信號與系統”“數字信號處理基礎”“隨機信號分析”和“自動控制原理”等課程的主講，是國家#級教學團隊“信號處理系列課教學團隊”核心成員。

第1章信號與系統
1.1信號與系統概述
1.2信號的分類
1.2.1確定性信號和隨機性信號 
1.2.2連續時間信號和離散時間信號
1.2.3週期信號和非週期信號
1.2.4功率有限信號和能量有限信號
1.2.5實信號和復信號
1.2.6奇異信號和普通信號
1.2.7因果信號和非因果信號

1.3信號的時域運算
1.3.1信號的加減與乘法運算
1.3.2信號的微/積分與差分/累加運算
1.3.3信號波形的翻轉、展縮與ping移
1.3.4信號的分解
1.3.5卷積積分與卷積和運算

1.4系統及其分類
1.4.1系統定義和表示
1.4.2系統的分類和特性
1.4.3系統的狀態變量

1.5信號與系統分析方法與理論應用
1.5.1系統分析方法概述
1.5.2信號與系統分析理論的應用
1.6案例： 雷達信號的時域分析
1.6.1靜止目標的回波——信號時移
1.6.2運動目標的回波——信號時移和展縮
1.6.3運動目標的回波——信號展縮引起的多普勒頻移
1.7信號時域分析計算機仿真
1.7.1連續時間信號的實現
1.7.2離散時間信號的實現
1.7.3信號時域運算的實現
習題
思考題
基本題
提高題
計算機作業

第2章線性時不變系統時域分析
2.1連續時間線性時不變系統的時域分析
2.1.1連續時間線性時不變系統的數學模型 
2.1.2零輸入響應
2.1.3單位衝激響應
2.1.4零狀態響應
2.1.5連續時間線性時不變系統響應模式分析
2.2離散時間線性時不變系統的時域分析
2.2.1線性時不變系統的數學模型
2.2.2零輸入響應
2.2.3單位樣值響應
2.2.4零狀態響應
2.2.5離散時間線性時不變系統響應模式分析
2.3案例： 雷達信號處理中的線性時不變系統
2.3.1將目標建模為線性時不變系統
2.3.2將信號處理過程建模為線性時不變系統
2.3.3兩個系統的級聯和交換順序
2.4線性時不變系統時域分析計算機仿真
2.4.1連續時間系統單位衝激響應和階躍響應的求解
2.4.2連續時間系統零輸入響應和零狀態響應的求解
2.4.3離散時間系統單位樣值響應的求解
2.4.4離散時間系統零輸入響應和零狀態響應的求解
習題
思考題
基本題
提高題
計算機作業

第3章連續時間信號與系統頻域分析
3.1引言
3.2信號的正交分解和傅里葉展開
3.2.1矢量的正交與正交分解
3.2.2信號的正交和正交分解
3.2.3傅里葉級數展開 
3.3週期信號的頻譜分析
3.3.1波形對稱性與諧波特性的關係
3.3.2頻譜結構與波形參數的關係
3.3.3功率譜和有效頻帶
3.3.4線性時不變系統對周期信號的響應
3.4非週期信號傅里葉變換
3.4.1傅里葉變換的導出
3.4.2傅里葉變換的物理意義
3.5連續時間傅里葉變換的性質
3.5.1傅里葉變換的唯#一性
3.5.2線性特性
3.5.3奇偶特性
3.5.4共軛特性
3.5.5對稱特性
3.5.6時頻展縮特性
3.5.7時移特性
3.5.8頻移特性
3.5.9時域微分特性
3.5.10頻域微分特性
3.5.11時域卷積定理
3.5.12頻域卷積定理
3.5.13時域積分定理
3.5.14信號能量與頻譜的關係
3.6週期信號傅里葉變換
3.7傅里葉反變換
3.7.1利用傅里葉變換對稱特性
3.7.2部分分式展開
3.7.3利用傅里葉變換性質和常見信號的傅里葉變換對
3.8系統的頻域分析
3.8.1線性時不變系統零狀態響應的頻域表示
3.8.2微分方程系統的頻域表示
3.8.3電路系統的頻域分析
3.9無失真傳輸與濾波
3.9.1信號的無失真傳輸
3.9.2信號的濾波
3.10時域抽樣
3.10.1衝激串抽樣
3.10.2脈衝串抽樣
3.10.3時域抽樣定理
3.10.4頻域抽樣定理
3.11案例： 頻譜分析在雷達測速中的應用
3.11.1單頻連續波雷達的運動目標回波及其頻譜
3.11.2脈衝多普勒雷達的運動目標回波及其頻譜
3.12連續時間信號與系統頻域分析計算機仿真
3.12.1連續時間週期信號的頻域分析
3.12.2連續時間非週期信號的頻域分析
3.12.3連續時間系統的頻域分析
習題
思考題
基本題
提高題
計算機作業

 第4章離散時間信號與系統頻域分析
4.1離散時間傅里葉變換
4.1.1抽樣信號的頻譜
4.1.2離散時間傅里葉變換
4.1.3離散時間傅里葉變換性質
4.1.4週期序列的離散時間傅里葉變換
4.2離散時間傅里葉級數
4.2.1週期序列的分解與合成
4.2.2離散傅里葉級數展開
4.2.3離散傅里葉級數的主要性質
4.3幾種傅里葉變換的關係
4.3.1連續時間傅里葉變換
4.3.2連續時間傅里葉級數
4.3.3離散時間傅里葉變換
4.3.4離散時間傅里葉級數
4.4離散時間系統頻域分析
4.4.1系統響應的頻域表示
4.4.2系統的頻率響應和單位樣值響應的計算
4.4.3濾波特性
4.5案例： 離散時間傅里葉變換在陣列雷達中的應用
4.5.1離散時間傅里葉變換與波達方向估計
4.5.2相控陣雷達的方向圖
4.5.3MIMO陣列的捲積原理與等效陣列
4.6離散時間信號與系統頻域分析計算機仿真
4.6.1離散時間非週期信號的頻域分析
4.6.2離散時間週期信號的頻域分析
4.6.3離散時間系統的頻域分析
習題 
思考題
基本題
提高題
計算機作業

第5章連續時間信號與系統复頻域分析
5.1拉普拉斯變換
5.1.1拉普拉斯變換的定義
5.1.2拉普拉斯變換的收斂域
5.1.3單邊拉普拉斯變換
5.1.4拉普拉斯變換和傅里葉變換的關係
5.2拉普拉斯變換的性質
5.2.1線性特性
5.2.2時移(延時)特性
5.2.3复頻移特性
5.2.4尺度變換特性
5.2.5時域微分定理
5.2.6時域積分定理
5.2.7s域微分定理
5.2.8s域積分定理
5.2.9初值定理
5.2.10終值定理
5.2.11卷積定理
5.3拉普拉斯反變換
5.3.1利用拉普拉斯性質求反變換
5.3.2部分分式展開法求解反變換
5.4雙邊拉普拉斯變換
5.4.1收斂域
5.4.2雙邊拉普拉斯變換的求法及基本性質
5.4.3雙邊拉普拉斯反變換
5.5系統的複頻域分析
5.5.1微分方程的複頻域求解
5.5.2電路系統的複頻域求解
5.6連續時間系統的系統函數及系統特性
5.6.1系統函數
5.6.2系統的極零點分析
5.6.3全通系統和#小相位系統
5.6.4系統因果性和穩定性分析
5.7信號流圖和梅森公式
5.7.1信號流圖
5.7.2流圖代數
5.7.3梅森公式
5.8系統模擬
5.9連續系統的狀態變量分析
5.9.1連續系統狀態方程和輸出方程
5.9.2由系統的輸入輸出模型建立狀態空間模型
5.9.3連續系統狀態方程的s域求解
5.10案例： 運用複頻域方法分析鎖相環的動態性能
5.10.1鎖相環的組成和工作原理
5.10.2鎖定狀態下的線性模型
5.10.3環路濾波器對鎖相環特性的影響
5.11連續時間信號與系統复頻域分析計算機仿真
5.11.1信號的拉普拉斯變換
5.11.2系統函數極零點與系統特性
5.11.3系統的模擬
5.11.4系統響應求解
習題
思考題
基本題
提高題
計算機作業

第6章離散時間信號與系統复頻域分析
6.1引言
6.2z變換
6.2.1從離散時間傅里葉變換到z變換
6.2.2從拉普拉斯變換到z變換
6.2.3z變換的收斂域
6.2.4單邊z變換
6.3z變換的性質
6.3.1線性
6.3.2時移特性
6.3.3頻移性質
6.3.4z域微分(序列線性加權)
6.3.5時域卷積定理
6.3.6初值定理和終值定理
6.4z反變換
6.4.1圍線積分與極點留數法
6.4.2冪級數展開法
6.4.3部分分式展開法
6.5利用z變換分析線性時不變離散時間系統
6.5.1利用單邊z變換求解線性時不變離散系統的響應
6.5.2系統函數及系統特性分析
6.5.3由極零點確定係統頻率響應的幾何圖解法
6.5.4系統的圖形表示方法
6.5.5系統模擬
6.6離散系統的狀態變量分析
6.6.1離散系統狀態方程建立
6.6.2離散系統狀態方程的z域求解
6.7案例： 地雜波對消器
6.7.1全相參脈衝雷達的離散時間信號模型
6.7.2數字雜波對消器
6.8離散時間信號與系統z域分析計算機仿真
6.8.1z變換
6.8.2系統函數極零點與系統特性
6.8.3系統響應求解
習題
思考題
基本題
提高題
計算機作業

附錄A常用數學公式、三大變換性質和變換對
附錄B在線實訓項目使用指南
參考答案
參考文獻