线性系统与信号 第2版PDF电子书下载

目录 1

译者前言 1

作者简介 1

作者前言 1

第B章　背景知识 1

B.1 复数 1

B.1-1　历史回顾 1

B.1-2　复数代数 4

B.2　正弦信号 13

B.2-1　正弦相加 15

B.2-2　用指数表示正弦：欧拉（Euler）公式 17

B.3　概略画出信号波形 17

B.3-1　单调指数 17

B.3-2　指数变化的正弦信号 18

B.4　克莱姆（Cramer）法则 19

B.5　部分分式展开 21

B.5-1　消去分式法 21

B.5-2　海维赛德（Heaviside）“掩盖（Cover-Up）”法 22

B.5-3　Q（x）的重复因式 25

B.5-4　海维赛德“掩盖”法和消去分式法的混合应用 26

B.5-5　m=n的假有理函数F（x） 27

B.5-6　修正的部分分式 28

B.6 向量和矩阵 28

B.6-1 几个定义和性质 29

B.6-2　矩阵代数 30

B.6-3　矩阵的导数和积分 34

B.6-4　矩阵特征方程：凯利-哈密顿（Cayley-Hamilton）定理 35

B.6-5　矩阵指数和矩阵幂的计算 37

B.7　其他 38

B.7-1 洛必达（L'H？pital）法则 38

B.7-2　泰勒（Taylor）和马克劳林（Maclaurin）级数 38

B.7-3　幂级数 38

B.7-4　求和公式 38

B.7-5　复数 39

B.7-6　三角恒等式 39

B.7-7　不定积分 40

B.7-9 几个有用的常数 41

B.7-8　常用导数公式 41

B.7-10　二次和三次方程的解 42

参考文献 42

MATLAB课时B：初步操作 43

习题 51

第1章　信号与系统 56

1.1　信号的大小 56

1.1-1　信号能量 56

1.1-2　信号功率 56

1.2-1　时间移位 60

1.2　几种有用的信号运算 60

1.2-2　时间尺度变换 61

1.2-3　时间倒置（反转） 63

1.2-4　组合运算 64

1.3　信号分类 64

1.3-1 连续时间和离散时间信号 64

1.3-2　模拟和数字信号 65

1.3-3　周期和非周期信号 66

1.3-4　能量和功率信号 67

1.4-1　单位阶跃函数u（t） 68

1.3-5　确定性和随机信号 68

1.4　几个有用的信号模型 68

1.4-2　单位冲激函数δ（t） 71

1.4-3　指数函数est 73

1.5　偶函数与奇函数 75

1.5-1　奇、偶函数性质 75

1.5-2　信号的奇偶分量 76

1.6　系统 77

1.7-1　线性与非线性系统 78

1.7　系统分类 78

1.7-2　时不变与时变系统 82

1.7-3　瞬时与动态系统 83

1.7-4 因果与非因果系统 83

1.7-5　连续时间与离散时间系统 85

1.7-6　模拟与数字系统 86

1.7-7　可逆与不可逆系统 86

1.7-8　稳定与不稳定系统 87

1.8　系统模型：输入-输出描述 87

1.8-1 电气系统 87

1.8-2　机械系统 89

1.8-3　机电系统 92

1.9　系统的内部和外部描述 93

1.10　内部描述：状态空间描述 95

1.11 小结 98

参考文献 100

MATLAB课时1：使用函数 100

习题 105

2.1 引言 116

第2章　连续时间系统的时域分析 116

2.2　系统对内部条件的响应：零输入响应 117

2.2-1　关于系统零输入行为的剖析 124

2.3　单位冲激响应h（t） 125

2.4 系统对外部输入的响应：零状态响应 128

2.4-1　卷积积分 130

2.4-2　卷积运算的图形解释 136

2.4-3　互联系统 145

2.4-4 对于LTIC系统的一种特别函数：无始无终的指数est 147

2.4-5　完全响应 148

2.5　微分方程的经典解法 149

2.5-1　强迫响应：待定系数法 150

2.6　系统稳定性 156

2.6-1　内部（渐近）稳定 157

2.6-2　BIBO与渐进稳定之间的关系 159

2.7　系统行为的直观剖析 161

2.7-1　系统行为对特征模式的依赖关系 161

2.7-2　系统的响应时间：系统时间常数 163

2.7-4　时间常数与滤波 164

2.7-3　系统时间常数与上升时间 164

2.7-5　时间常数与脉冲弥散（展宽） 165

2.7-6　时间常数与信息传输速率 166

2.7-7　谐振现象 166

2.8　附录2.1：冲激响应的确定 167

2.9　小结 169

参考文献 170

MATLAB课时2：M文件 170

习题 177

3.1 引言 186

第3章　离散时间系统的时域分析 186

3.1-1　离散时间信号的大小 187

3.2　有用的信号运算 188

3.3　几个有用的离散时间信号模型 192

3.3-1　离散时间脉冲函数δ［n］ 192

3.3-2　离散时间单位阶跃函数u［n］ 192

3.3-3　离散时间指数γn 193

3.3-4　离散时间正弦cos（Ωn＋θ） 196

3.3-5　离散时间复指数ejΩn 196

3.4　离散时间系统举例 197

3.4-1　离散时间系统分类 203

3.5　离散时间系统方程 204

3.5-1　差分方程的递归（迭代）解法 205

3.6　系统对内部条件的响应：零输入响应 208

3.7　单位脉冲响应h［n］ 212

3.8　系统对外部输入的响应：零状态响应 215

3.8-1　卷积和的图解方法 220

3.8-2　互联系统 224

3.8-3　LTID系统的一种特别函数：无始无终指数zn 226

3.9　线性差分方程的经典解法 227

3.8-4　完全响应 227

3.10　系统稳定性：外部（BIBO）稳定性准则 232

3.10-1　内部（渐进）稳定性 233

3.10-2　BIBO稳定与渐进稳定之间的关系 235

3.11　系统行为的直观剖析 237

3.12　附录3.1：一种特殊情况的脉冲响应 238

3.13　小结 238

MATLAB课时3：离散时间信号与系统 239

习题 243

4.1　拉普拉斯变换 258

第4章 连续时间系统的拉普拉斯变换分析 258

4.1-1　求反变换 264

4.2　拉普拉斯变换性质 272

4.2-1　时移 273

4.2-2　频移 275

4.2-3　时域微分性质 276

4.2-4　时域积分性质 277

4.2-5　时域卷积与频域卷积 278

4.3　微分和微积分方程的求解 281

4.3-1　零状态响应 285

4.3-2　稳定性 289

4.3-3　逆系统 291

4.4 电气网络分析：变换网络 291

4.4-1　有源电路分析 298

4.5　方框图 300

4.6　系统实现 303

4.6-1　直接Ⅰ型实现 303

4.6-2　直接Ⅱ型实现 305

4.6-3　级联和并联实现 307

4.6-4　转置实现 309

4.6-5　采用运算放大器的系统实现 311

4.7　反馈和控制中的应用 315

4.7-1　一个简单控制系统分析 317

4.8　LTIC系统的频率响应 321

4.8-1　对因果正弦输入的稳态响应 326

4.9　波特图 326

4.9-1　常数ka1a2/b1b3项 328

4.9-2　原点的极点（或零点） 328

4.9-3　一阶极点（或零点） 330

4.9-4　二阶极点（或零点） 332

4.9-5　从频率响应求传递函数 339

4.10　用配置H（s）零极点的滤波器设计 339

4.10-1　频率响应与H（s）零极点的依赖关系 339

4.10-2　低通滤波器 342

4.10-3　带通滤波器 344

4.10-4　陷波（带阻）滤波器 344

4.10-5　实际滤波器及其特性参数 346

4.11　双边拉普拉斯变换 347

4.11-1　双边拉普拉斯变换性质 352

4.11-2　线性系统的双边变换分析 353

4.12 小结 355

参考文献 356

MATLAB课时4：连续时间滤波器 356

习题 364

第5章 离散时间系统的z变换分析 378

5.1　z变换 378

5.1-1　求反变换 383

5.2　z变换性质 387

5.3　线性差分方程的z变换解法 393

5.3-1　LTID系统的零状态响应：传递函数 395

5.3-2　稳定性 399

5.3-3　逆系统 399

5.4　系统实现 400

5.5　离散时间系统的频率响应 405

5.5-1　频率响应的周期性质 409

5.5-2　混叠和采样率 412

5.6　从零极点分布求频率响应 414

5.7　模拟信号的数字处理 421

5.8　拉普拉斯变换与z变换之间的联系 426

5.9　双边z变换 429

5.9-1　双边z变换性质 433

5.9-2　LTID系统的双边z变换分析 433

5.10　小结 435

参考文献 436

MATLAB课时5：离散时间IIR滤波器 436

习题 443

6.1　周期信号的三角函数型傅里叶级数表示 456

第6章 连续时间信号分析：傅里叶级数 456

6.1-1　傅里叶频谱 461

6.1-2　对称性效果 468

6.1-3　基波频率和周期的确定 469

6.2　傅里叶级数的存在与收敛 472

6.2-1　级数收敛 472

6.2-2　幅度谱和相位谱在波形形成中的作用 474

6.3　指数型傅里叶级数 479

6.3-1　指数傅里叶频谱 481

6.3-2　帕斯瓦尔（Parseval）定理 486

6.4 LTIC系统对周期输入的响应 488

6.5　广义傅里叶级数：信号作为向量 491

6.5-1　一个向量的分量 491

6.5-2　信号比较和信号分量 492

6.5-3　延伸到复信号 494

6.5-4　用正交信号集的信号表示 495

6.6　Dn的数值计算 503

6.7　小结 504

参考文献 505

MATLAB课时6：傅里叶级数应用 506

习题 511

第7章　连续时间信号分析：傅里叶变换 519

7.1　非周期信号的表示：傅里叶积分 519

7.1-1　傅里叶变换的物理解释 524

7.2　几个常用函数的变换 526

7.2-1　傅里叶变换与拉普拉斯变换之间的关系 533

7.3　傅里叶变换性质 534

7.4 信号通过LTIC系统 547

7.4-1　信号传输失真 549

7.4-2　带通系统与群时延 551

7.5　理想与实际滤波器 553

7.6　信号能量 556

7.7　通信系统中应用：幅度调制 558

7.7-1 载波抑制双边带（DSB-SC）调制 559

7.7-2　幅度调制（AM） 562

7.7-3　单边带调制（SSB） 565

7.7-4　频分多路复用 568

7.8　数据截断：窗函数 569

7.8-1　利用窗函数的滤波器设计 573

7.9　小结 574

参考文献 575

MATLAB课时7：傅里叶变换 575

习题 580

第8章　采样：从连续到离散的过渡 590

8.1　采样定理 590

8.1-1　实际采样 594

8.2　信号重建 597

8.2-1　信号重建中的实际困难 599

8.2-2　采样定理的几个应用 606

8.3　模拟-数字（A/D）转换 608

8.4　时域采样的对偶：频谱采样 610

8.5　傅里叶变换的数值计算：离散傅里叶变换（DFT） 612

8.5-1　DFT性质 622

8.5-2　DFT应用 624

8.6　快速傅里叶变换（FFT） 627

8.7　小结 629

MATLAB课时8：离散傅里叶变换 631

参考文献 631

习题 636

第9章 离散时间信号的傅里叶分析 644

9.1 离散时间傅里叶级数（DTFS） 644

9.1-1　周期信号的离散时间傅里叶级数表示 645

9.1-2　周期信号x［n］的傅里叶频谱 646

9.2　非周期信号的傅里叶积分表示 651

9.2-1　傅里叶频谱的性质 654

9.3　DTFT性质 660

9.2-2　DTFT与z变换之间的关系 660

9.4 LTI离散时间系统的DTFT分析 667

9.4-1　无失真传输 669

9.4-2　理想和实际滤波器 670

9.5　DTFT与CTFT的关系 672

9.5-1 利用DFT和FFT对DTFT的数值计算 673

9.6　DTFT到z变换的推广 674

9.7　小结 676

参考文献 676

MATLAB课时9：DTFS和DTFT的计算 677

习题 683

第10章　状态空间分析 692

10.1　引言 692

10.2　确定状态方程的系统步骤 694

10.2-1　电路系统 694

10.2-2　从传递函数到状态方程 696

10.3　状态方程解法 702

10.3-1　状态方程的拉普拉斯变换解法 702

10.3-2　状态方程的时域解法 708

10.4　状态向量的线性变换 713

10.4-1　矩阵A的对角线化 716

10.5　可控制性和可观察性 719

10.5-1 系统传递函数描述的不充分性 723

10.6　离散时间系统的状态空间分析 723

10.6-1　状态空间解 725

10.6-2　z变换解 729

10.7　小结 730

参考文献 730

MATLAB课时10：工具箱与状态空间分析 731

习题 737