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第1章 信号与系统的基本概念 1

1.1引言 1

1.2信号的基本概念 2

1.2.1信号的定义及分类 2

1.2.2常用连续时间信号 5

1.2.3信号的时域变换与运算 14

1.3系统的基本概念 20

1.3.1系统的分类与描述 20

1.3.2系统的基本结构 25

1.3.3线性系统的性质 26

1.4信号与系统分析概要 28

1.4.1信号分析 28

1.4.2系统分析 29

1.5基本信号及信号运算的MATLAB仿真 30

本章小结 34

习题1. 35

第2章 连续系统的时域分析 39

2.1引言 39

2.2系统的微分方程描述及其算子表示 39

2.2.1系统的微分方程描述 39

2.2.2系统微分方程的算子表示 41

2.2.3系统的传输算子 45

2.3系统的零输入响应 46

2.3.1一阶、二阶系统的零输入响应 46

2.3.2 n阶系统的零输入响应 49

2.4系统的零状态响应与完全响应 50

2.5系统的冲激响应与阶跃响应 51

2.5.1系统的冲激响应 51

2.5.2系统的阶跃响应 54

2.6卷积及其应用 55

2.6.1卷积的概念及其性质 55

2.6.2卷积的计算 61

2.7系统零状态响应的卷积积分计算法 66

2.8连续系统时域分析的MATLAB仿真 69

本章小结 74

习题2 74

第3章 连续系统的频域分析 79

3.1引言 79

3.2正交函数的概念 80

3.2.1函数的正交定义 80

3.2.2函数的正交集 80

3.3周期信号的分解——傅里叶级数 82

3.3.1周期信号的三角函数形式的傅里叶级数 82

3.3.2周期信号的指数函数形式的傅里叶级数 86

3.3.3傅里叶级数的性质 88

3.4周期信号的频谱 92

3.4.1周期信号的频谱特点 92

3.4.2周期信号的频带宽度 94

3.5非周期信号的分解——傅里叶变换 97

3.5.1傅里叶变换 97

3.5.2常用非周期信号的傅里叶变换 98

3.6傅里叶变换的性质与应用 104

3.6.1线性特性 104

3.6.2尺度变换与频谱展缩 104

3.6.3信号的时移与频谱的相位移 106

3.6.4调制与频谱搬移 107

3.6.5卷积定理及其应用 110

3.6.6时域微积分特性 112

3.6.7频域微分特性 113

3.7信号的功率谱与能量谱 115

3.7.1信号的功率谱 115

3.7.2信号的能量谱 116

3.8信号采样与采样定理 117

3.8.1信号采样 117

3.8.2采样定理 118

3.9连续系统的频域分析应用举例 120

3.9.1连续系统函数 120

3.9.2无失真传输系统 122

3.9.3滤波器 123

3.9.4调制与解调 128

3.10连续系统频域分析的MATLAB仿真 130

本章小结 137

习题3 138

第4章 连续系统的复频域分析 144

4.1引言 144

4.2拉普拉斯变换 145

4.2.1拉普拉斯变换的定义 145

4.2.2常用信号的拉普拉斯变换 146

4.3拉普拉斯变换的性质 149

4.3.1延时特性 149

4.3.2复频移特性 151

4.3.3微分定理 152

4.3.4积分定理 153

4.3.5卷积定理 154

4.3.6始值定理与终值定理 154

4.4拉氏反变换——部分分式展开法 156

4.5系统的复频域分析 160

4.5.1系统函数H（s） 160

4.5.2利用单边拉普拉斯变换分析系统 162

4.5.3电路的复频域分析 164

4.6系统函数H（s）的零、极点分析 173

4.6.1系统函数H（s）的零、极点 173

4.6.2系统函数H（s）的零、极点分布与时域特性的关系 175

4.6.3系统函数H（s）的零、极点分布与频域特性的关系 177

4.7连续系统稳定性分析 180

4.7.1连续系统稳定性准则 180

4.7.2连续系统稳定性判定方法 182

4.7.3应用举例 184

4.8连续系统复频域分析的MATLAB仿真 187

本章小结 191

习题4 192

第5章 连续系统的模拟与硬件实现 198

5.1引言 198

5.2连续系统的图形表示法 198

5.2.1三种基本器件 199

5.2.2连续系统的方框图表示法 200

5.2.3连续系统的信号流图表示法 203

5.2.4梅森公式 204

5.3连续系统的模拟方法 207

5.3.1连续系统模拟的基本方法 207

5.3.2连续系统模拟结构的形式 208

5.4连续系统的有源RC电路实现 214

5.4.1有源RC积分器 214

5.4.2有源RC加法器 215

5.4.3有源RC双二阶电路 217

5.4.4连续系统的有源RC电路实现举例 220

5.4.5集成运算放大器应用中的几个问题 221

本章小结 223

习题5 224

第6章 离散系统的时域分析 228

6.1引言 228

6.2离散时间信号 228

6.2.1离散时间信号的描述 228

6.2.2常用的离散时间信号 230

6.2.3离散时间信号的基本运算 234

6.3离散时间系统及其差分方程描述 237

6.3.1离散时间系统 237

6.3.2离散时间系统的差分方程描述 239

6.4离散系统的时域经典分析 240

6.4.1离散系统的零输入响应 241

6.4.2离散系统的零状态响应与完全响应 244

6.5离散系统的算子分析 252

6.5.1离散系统的算子传输函数H（E） 252

6.5.2用算子法分析离散系统 253

6.6离散系统时域分析的MATLAB仿真 255

本章小结 260

习题6 261

第7章 离散系统的Z域分析 264

7.1引言 264

7.2 Z变换 264

7.2.1 Z变换的定义 264

7.2.2常用序列的Z变换 266

7.3 Z变换的性质 268

7.3.1 Z变换的线性性质 268

7.3.2 Z变换的位移性质 269

7.3.3 Z变换的尺度性质 270

7.3.4卷和定理 270

7.3.5 Z域微分性质 271

7.3.6始值定理 272

7.3.7终值定理 272

7.4 Z变换的计算 274

7.4.1 Z正变换的计算 274

7.4.2 Z反变换的计算 275

7.5离散系统的Z域分析 280

7.5.1离散系统的传输函数H（z）与单位冲激响应 280

7.5.2用Z变换求解差分方程 281

7.6离散系统的稳定性 284

7.6.1 Z变换与拉普拉斯变换的关系 284

7.6.2离散系统的稳定性判定 286

7.7离散系统的频率特性 288

7.7.1离散信号的傅里叶变换 288

7.7.2离散系统的频谱特性 289

7.8离散系统Z域分析的MATLAB仿真 291

本章小结 299

习题7 301

第8章 离散系统的模拟与硬件实现 305

8.1引言 305

8.2离散系统的Z域模拟 305

8.2.1三种基本器件 305

8.2.2离散系统的图形表示法 306

8.2.3由连续系统函数H（s）设计离散系统函数H（z）的基本方法 308

8.3数字信号处理基础 310

8.3.1数字信号处理的概念 310

8.3.2数字信号处理的硬件系统 311

8.4数字滤波器的硬件实现 313

8.4.1基于查表法实现的基本硬件单元 313

8.4.2基于通用芯片的数字滤波器硬件实现 315

8.5 DSP数字信号处理器概述 320

8.5.1数字信号处理器的发展 321

8.5.2数字信号处理器的特点 322

8.5.3数字信号处理器的应用 324

本章小结 325

习题8 325

第9章 状态空间分析法 327

9.1引言 327

9.2系统的状态空间描述 328

9.2.1状态空间描述常用的基本概念 328

9.2.2动态系统的状态空间表达式 331

9.3连续系统状态方程和输出方程的建立 333

9.3.1由微分方程建立状态空间表达式 333

9.3.2由传递函数建立状态空间表达式 337

9.3.3由信号流程图建立状态空间表达式 339

9.3.4由电路原理建立状态空间表达式 340

9.3.5由状态空间表达式求传递函数矩阵H（s） 341

9.4离散系统的状态空间描述 343

9.4.1由差分方程建立状态空间表达式 344

9.4.2由信号流图建立状态空间表达式 345

9.5连续系统状态空间方程的时域求解 347

9.5.1连续系统状态方程的时域解 347

9.5.2连续系统输出方程的时域解 350

9.6离散系统状态空间方程的Z域解 351

9.6.1离散系统状态方程的Z域解 351

9.6.2离散系统输出方程的Z域解 351

9.7线性系统的能控性和能观性 353

9.7.1线性系统的能控性和能观性概述 353

9.7.2线性连续系统的能控性 353

9.7.3线性定常离散系统的能控性 358

9.7.4线性连续系统的能观测性 359

9.7.5线性定常离散系统的能观测性 363

9.7.6对偶原理 364

本章小结 365

习题9 366

部分习题参考答案 371

参考文献 385