信号与系统PDF电子书下载

第1章 信号与系统的基本概念 1

1.1 信号及其描述方式 1

1.1.1 信号 1

1.1.2 信号的描述方式 1

1.2 信号的分类 1

1.3 常用单元信号 4

1.3.1 常用连续信号 4

1.3.2 常用奇异信号 6

1.4 信号的运算 12

1.5 信号的分解与合成 13

1.6 系统的模型 15

1.7 系统的分类 16

1.7.1 连续时间系统与离散时间系统 16

1.7.2 即时系统与动态系统 17

1.7.3 集总参数系统与分布参数系统 17

1.7.4 线性系统与非线性系统 17

1.7.5 时变系统与非时变系统 18

1.7.6 可逆系统与不可逆系统 19

1.7.7 因果与非因果系统 19

1.7.8 稳定系统与非稳定系统 20

1.8 系统分析方法 20

习题1 21

第2章 连续时间系统的时域分析 27

2.1 系统的数学模型——微分方程与传输算子 27

2.2 系统微分方程的经典解 31

2.3 系统零输入响应的求解 33

2.4 系统的冲激响应和阶跃响应 37

2.4.1 系统的冲激响应 37

2.4.2 单位冲激响应的求法 38

2.4.3 系统的阶跃响应及其求法 42

2.5 系统零状态响应——卷积积分 44

2.6 卷积运算的性质 47

2.6.1 卷积代数 47

2.6.2 卷积的微分与积分 48

2.6.3 与冲激函数或阶跃函数的卷积 49

习题2 53

第3章 连续时间信号的频谱——傅里叶变换 58

3.1 用完备正交函数集表示信号 58

3.1.1 正交矢量 58

3.1.2 正交函数与正交函数集 59

3.1.3 完备的正交函数集 59

3.1.4 常见的完备正交函数集 60

3.2 周期信号的傅里叶级数 61

3.2.1 三角函数形式的傅里叶级数 61

3.2.2 傅里叶级数的性质 63

3.2.3 指数形式的傅里叶级数 67

3.3 周期矩形脉冲的频谱分析 70

3.3.1 周期矩形脉冲信号的频谱 70

3.3.2 周期矩形脉冲频谱结构分析 72

3.3.3 周期信号频谱的特点 74

3.4 非周期信号频谱——傅里叶变换 74

3.4.1 频谱密度函数 74

3.4.2 典型非周期信号的傅里叶变换 78

3.5 傅里叶变换性质 83

3.5.1 傅里叶变换性质 83

3.5.2 周期信号的傅里叶变换 95

3.6 能量谱和功率谱——帕塞瓦尔定理 98

3.6.1 周期信号的功率谱、帕塞瓦尔恒等式 98

3.6.2 非周期信号的能量谱、帕塞瓦尔定理 100

习题3 101

第4章 连续时间系统的频域分析 107

4.1 系统的频率特性 107

4.2 系统对非正弦周期信号的响应 109

4.3 系统对非周期信号的响应 111

4.4 信号无失真传输条件 114

4.4.1 无失真概念 114

4.4.2 无失真传输条件 114

4.5 理想低通滤波器的冲激响应与阶跃响应 116

4.5.1 理想低通滤波器的冲激响应 116

4.5.2 理想低通滤波器的阶跃响应 117

4.6 抽样定理 118

4.6.1 抽样的概念 118

4.6.2 时域抽样 119

4.6.3 时域抽样定理 120

4.6.4 频域抽样及其抽样定理 121

4.7 调制与解调 123

4.7.1 调制 123

4.7.2 解调 124

4.7.3 调幅信号作用于线性系统 124

4.8 频分复用与时分复用 125

4.8.1 频分复用 125

4.8.2 时分复用 125

习题4 127

第5章 连续时间系统的复频域分析 131

5.1 拉普拉斯变换 131

5.1.1 从傅里叶变换到拉普拉斯变换 131

5.1.2 收敛域 132

5.2 单元信号的拉普拉斯变换 133

5.3 拉普拉斯变换的性质 134

5.4 拉普拉斯反变换 136

5.4.1 简单函数的拉普拉斯反变换 136

5.4.2 部分分式展开 137

5.4.3 待定系数的求法 138

5.4.4 围线积分法 141

5.5 线性系统的拉普拉斯变换分析法 142

5.5.1 微分方程的复频域求解 142

5.5.2 电路的s域模型 144

5.6 双边拉普拉斯变换 147

5.7 系统的模拟图与框图 151

5.7.1 三种运算器 151

5.7.2 系统模拟的定义与系统的模拟图 152

5.7.3 常用的模拟图形式 153

5.7.4 系统的框图 157

5.8 系统的信号流图与梅森公式 159

5.8.1 信号流图的定义 159

5.8.2 三种运算器的信号流图表示 159

5.8.3 模拟图与信号流图的相互转换规则 160

5.8.4 信号流图的名词术语 162

5.8.5 梅森公式 163

5.9 系统函数 165

5.9.1 系统函数的定义与分类 165

5.9.2 系统函数的一般表示式及其零、极点图 167

5.9.3 系统函数的应用 170

习题5 184

第6章 离散信号与系统的时域分析 192

6.1 引言 192

6.2 序列及其基本运算 192

6.2.1 序列的定义 192

6.2.2 典型序列 193

6.2.3 序列的基本运算 197

6.3 卷积和 199

6.3.1 卷积和的定义 199

6.3.2 卷积和的性质 202

6.3.3 常用序列的卷积和公式 204

6.4 离散时间系统的建模与求解 205

6.4.1 LTI离散系统 206

6.4.2 LTI离散系统的数学模型——差分方程 207

6.4.3 线性差分方程的求解方法 210

6.5 离散时间系统的零输入响应 210

6.5.1 一阶线性时不变离散系统的零输入响应 210

6.5.2 N阶线性时不变离散系统的零输入响应 211

6.6 离散时间系统的零状态响应 213

6.6.1 离散系统的转移（传输）算子 214

6.6.2 单位脉冲响应h（n） 214

6.6.3 零状态响应 217

6.7 系统差分方程的经典解 218

习题6 220

第7章 z变换与离散系统的z域分析 226

7.1 引言 226

7.2 z变换定义 226

7.3 z变换收敛域 227

7.4 典型序列的z变换 231

7.5 z变换的性质 234

7.6 逆z变换 245

7.7 z变换求解差分方程 249

7.8 离散系统的表示和模拟 252

7.8.1 离散系统的方框图表示 252

7.8.2 离散系统的信号流图表示 255

7.8.3 离散系统的模拟 257

7.9 系统函数与系统特性 261

7.9.1 系统函数 261

7.9.2 H（z）的零、极点分布与时域特性 262

7.9.3 系统的因果稳定性 263

7.9.4 H（z）的零、极点与系统频响 264

7.10 z变换与拉氏变换、傅氏变换关系 267

习题7 269

第8章 Simulink在信号与系统中的仿真应用 274

8.1 Simulink仿真基础 274

8.2 Simulink设计流程 275

8.3 信号的时域分析 276

8.4 连续LTI系统时域和频域分析 286

8.5 连续时间信号的频域分析 298

8.6 离散LTI系统z域分析 302

附录A Simulink常用命令 309

附录B Simulink常用模块 311

习题参考答案 315

参考文献 332