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第1章 信号与系统的基本概念 1

1.1 信号的概念与分类 1

1.1.1 信号的定义与表示 1

1.1.2 信号的分类 2

1.2 系统的分类与LTI系统的性质 5

1.3 基本的连续时间信号 7

1.3.1 正弦信号 7

1.3.2 实指数信号 7

1.3.3 复指数信号 8

1.3.4 单位阶跃信号 8

1.3.5 单位门信号 9

1.3.6 单位冲激信号 10

1.3.7 符号信号 12

1.3.8 单位斜坡信号 13

1.3.9 抽样信号 13

1.4 典型的离散时间信号 15

1.4.1 单位抽样序列 15

1.4.2 单位阶跃序列 16

1.4.3 单位矩形序列 16

1.4.4 单边实指数序列 16

1.5 信号的时域变换与运算 17

1.5.1 信号的扩展与压缩 18

1.5.2 信号的时移 18

1.5.3 信号（序列）的时域运算 19

1.6 信号的卷积 23

1.6.1 信号的冲激分解 23

1.6.2 卷积的定义 25

1.6.3 卷积的性质 25

1.6.4 卷积的计算 26

1.6.5 离散信号的卷积和 28

1.7 巩固与提高 31

1.8 探究与拓展：从语音信号的产生过程理解信号与系统的关系 38

1.9 实验与仿真 39

习题 42

第2章 连续与离散系统的时域分析 45

2.1 连续LTI系统微分方程的建立 45

2.2 连续LTI系统的零输入响应与零状态响应 47

2.2.1 连续LTI系统的零输入响应 48

2.2.2 连续LTI系统的零状态响应 49

2.3 连续LTI系统的冲激响应与阶跃响应 51

2.3.1 冲激响应与阶跃响应的定义 51

2.3.2 二阶系统的冲激响应与阶跃响应 54

2.4 离散LTI系统差分方程与求解 56

2.4.1 离散LTI系统差分方程 56

2.4.2 离散LTI系统的零输入响应 57

2.4.3 离散LTI系统的零状态响应 57

2.5 离散LTI系统的冲激响应与阶跃响应 58

2.6 巩固与提高 61

2.7 探究与拓展：微分方程经典解法与系统响应的关系 64

2.8 实验与仿真 65

习题 69

第3章 连续时间信号与系统的频域分析 71

3.1 连续时间周期信号的分解与合成 71

3.1.1 周期信号的三角函数表示 71

3.1.2 周期信号的复指数表示 72

3.1.3 周期信号的对称性与傅里叶系数的特点 73

3.1.4 周期信号的合成与吉伯斯现象 75

3.2 周期信号的频谱及特点 78

3.2.1 周期信号从时域到频域的表示 78

3.2.2 周期信号的频谱图 79

3.2.3 周期信号频谱的特点与有效带宽的概念 81

3.2.4 周期信号的频谱随脉冲宽度和周期的变化关系 82

3.3 非周期信号的频谱 84

3.3.1 非周期信号的频谱密度函数 84

3.3.2 傅里叶变换的定义 85

3.3.3 典型信号的频谱函数 85

3.4 傅里叶变换的性质及应用 91

3.4.1 线性性质 91

3.4.2 时频对称性质 91

3.4.3 尺度变换性质 92

3.4.4 时移特性 94

3.4.5 频移特性 94

3.4.6 时域微分特性 95

3.4.7 时域积分特性 96

3.4.8 频域微分特性 97

3.4.9 时域卷积定理 97

3.4.10 频域卷积定理 98

3.4.11 帕塞瓦尔定理 98

3.5 周期信号的傅里叶变换 100

3.5.1 复指数和正余弦信号的傅里叶变换 100

3.5.2 一般周期信号的傅里叶变换 100

3.6 频域系统函数与系统的频域分析法 103

3.6.1 频域系统函数的定义及物理意义 103

3.6.2 频域系统函数的求解 103

3.6.3 系统的频域分析法 104

3.7 无失真传输系统与理想低通滤波器 106

3.7.1 无失真传输系统的频率特性 106

3.7.2 理想低通滤波器的基本概念 107

3.8 采样定理 110

3.8.1 实际采样与理想采样的概念 110

3.8.2 采样定理及应用 112

3.9 调制与解调系统的频域分析 114

3.10 巩固与提高 118

3.11 探究与拓展：选频、倍频、分频 125

3.12 实验与仿真 127

习题 129

第4章 连续系统的s域分析 134

4.1 拉普拉斯变换的定义与性质 134

4.1.1 拉普拉斯变换的定义与收敛域 134

4.1.2 常用信号的单边拉氏变换 136

4.2 单边拉氏变换的性质及应用 138

4.2.1 线性性质 138

4.2.2 时移特性 138

4.2.3 尺度变换特性 140

4.2.4 复频移特性 141

4.2.5 时域微分特性 141

4.2.6 时域积分特性 142

4.2.7 s域微分特性 143

4.2.8 s域积分特性 143

4.2.9 初值定理 144

4.2.10 终值定理 144

4.2.11 时域卷积特性 144

4.3 拉普拉斯反变换的方法 146

4.4 连续系统的s域分析方法 150

4.4.1 已知微分方程的s域分析 150

4.4.2 已知电路的s域分析 152

4.5 s域系统函数及应用 156

4.5.1 系统函数的定义 156

4.5.2 系统函数的求解 156

4.5.3 系统函数的零极点表示 159

4.5.4 系统函数的零极点与时域特性关系 159

4.5.5 系统函数的零极点与系统稳定性 161

4.6 巩固与提高 163

4.7 探究与拓展：多径传输失真与消除方法 167

4.8 实验与仿真 168

习题 172

第5章 离散系统的z域分析 175

5.1 z变换 175

5.1.1 z变换的定义 175

5.1.2 z变换的收敛域 175

5.1.3 常用序列的z变换 177

5.2 z变换的性质及应用 178

5.2.1 线性性质 178

5.2.2 尺度变换性质 179

5.2.3 移位特性 179

5.2.4 z域微分特性 180

5.2.5 时域卷积特性 180

5.3 z反变换的计算方法 182

5.3.1 长除法（幂级数展开法） 182

5.3.2 部分分式展开法 183

5.4 离散系统的z域分析 185

5.4.1 离散系统的零输入响应 185

5.4.2 离散系统的零状态响应 186

5.4.3 离散系统的全响应 187

5.5 z域系统函数及应用 189

5.5.1 系统函数的定义 189

5.5.2 系统函数的求解与应用 189

5.5.3 系统函数的零极点与单位冲激响应的关系 191

5.5.4 系统函数的零极点与系统的稳定性 192

5.6 巩固与提高 194

5.7 探究与拓展：z变换与拉普拉斯变换的关系 196

5.8 实验与仿真 198

习题 201

第6章 连续与离散系统的状态变量分析 204

6.1 连续系统状态方程的建立 204

6.2 连续系统状态方程的求解方法 213

6.2.1 连续系统状态方程的s域解法 213

6.2.2 连续系统状态方程的时域解法 216

6.3 离散系统状态方程的建立和求解 218

6.3.1 离散系统状态方程的建立 218

6.3.2 离散系统状态方程的z域解法 219

6.4 巩固与提高 221

6.5 探究与拓展：系统的可控制性和可观测性 223

6.6 实验与仿真 225

习题 230

习题答案 232

参考文献 240