信号与线性系统分析 第2版PDF电子书下载

目录 1

译者序 1

前言 1

教学计划 1

第一部分　基本概念 1

第1章　信号与系统 1

1.1　基本定义 2

1.2　数学模型 3

1.3　连续时间和离散时间信号与系统 4

1.4　小结 8

关键概念 8

第2章　信号与系统的特性及模型 9

2.1　信号的基本运算 9

2.1.1　时域尺度变换 9

2.1.2　时域反转 10

2.1.3　时移 12

2.1.4　混合运算 14

2.2　信号的特性 16

2.2.1　确定性信号 17

2.2.2　简单定义和分段定义的信号 17

2.2.3　偶信号和奇信号 17

2.2.4　量化信号 18

2.2.5　周期信号和非周期信号 19

2.3　系统表示和模型 21

2.3.1　系统表示 21

2.3.2　系统数学模型 23

2.4　系统特性 25

2.4.1　集总参数系统和分布参数系统 25

2.4.2　系统的记忆 25

2.4.3　因果系统 26

2.4.4　系统阶数 27

2.4.5　线性系统 27

2.4.6　时不变系统 31

2.5　小结 33

2.4.7　系统稳定性 33

关键概念 34

习题 34

上机习题 38

第二部分　连续时间信号和系统 41

第3章　连续时间信号的时域表示 41

3.1　正弦信号和复指数信号 41

3.2　指数信号 45

3.3.1　冲激函数 47

3.3　奇异函数信号 47

3.3.2　单位冲激函数 48

3.3.3　冲激函数的性质和符号 49

3.3.4　冲激函数的积分 52

3.4　信号能量和功率 58

3.5　信号的广义傅里叶级数表示 63

3.6　小结 70

关键概念 71

习题 72

上机习题 75

第4章　连续时间系统的时域分析 78

4.1　求解系统方程 78

4.2　系统冲激响应 80

4.3　线性时不变系统的零状态响应：叠加积分 82

4.3.1　叠加积分 82

4.3.2　因果系统 83

4.4　连续卷积的计算和性质 85

4.3.3　系统对正弦输入的响应 85

4.4.1　连续卷积的计算 86

4.4.2　连续卷积的性质 96

4.5　小结 100

关键概念 100

习题 101

上机习题 105

第5章　连续时间信号的频域表示 106

5.1　连续时间信号的频谱和带宽 106

5.1.1　幅度谱和相位谱 107

5.1.2　信号带宽 111

5.2　信号的傅里叶级数表示 111

5.2.1　在某区间上信号的傅里叶级数表示 113

5.2.2　周期信号的傅里叶级数表示 119

5.3　周期信号的幅度谱和相位谱 121

5.3.1　周期信号的频谱计算和频谱性质 121

5.3.2　周期信号频谱信息中的信号功率 127

5.4　非周期能量信号的傅里叶变换和频谱 130

5.4.1　傅里叶变换的求解 131

5.4.2　能量谱密度和频谱计算的例子 134

5.4.3　傅里叶变换和频谱的性质 140

5.4.4　傅里叶变换定理 144

5.5　非能量信号的傅里叶变换和频谱 154

5.5.1　傅里叶变换的极限形式 154

5.5.2　特定信号的傅里叶变换和频谱 154

5.5.4　功率谱密度 162

5.6　小结 164

关键概念 165

习题 165

5.5.3　周期信号的傅里叶变换和频谱 168

上机习题 170

第6章　连续时间系统的频域分析 172

6.1　系统频率响应 172

6.1.1　频率响应的特性 172

6.1.2　系统带宽 181

6.2　频率响应的确定 182

6.2.1　由系统微分方程确定频率响应 182

6.2.2　利用相量概念确定频率响应 184

6.3　电路的频率响应 186

6.4　相位延迟和群延迟 187

6.4.1　相位延迟 188

6.4.2　群延迟 189

6.5　幅度响应和相位响应的波特图 194

6.6　小结 207

关键概念 208

习题 209

上机习题 212

第7章　利用拉普拉斯变换分析连续时间系统 213

7.1　拉普拉斯变换 213

7.1.1　双边拉普拉斯变换 213

7.1.2　单边拉普拉斯变换 215

7.2　拉普拉斯变换的计算和定理 217

7.2.1　简单信号的拉普拉斯变换 217

7.2.2　拉普拉斯变换的定理 218

7.3　拉普拉斯逆变换的计算 228

7.3.1　有理函数的逆变换 230

7.3.2　变换式极点和信号形式 239

7.4　线性微分积分方程的拉普拉斯变换求解 240

7.5　电路的拉普拉斯变换求解 243

7.6　系统转移函数 249

7.6.1　转移函数的计算 250

7.6.2　转移函数和系统响应特征的关系 253

7.7.1　系统稳定性 255

7.7　利用转移函数确定系统稳定性和频率响应 255

7.7.2　系统频率响应 257

7.8　小结 260

关键概念 261

习题 261

上机习题 266

第8章　连续时间滤波器 268

8.1　无失真传输 269

8.2　理想滤波器 270

8.3　理想滤波器的近似 275

8.3.1　理想幅度响应的近似 275

8.3.2　其他低通近似 286

8.3.3　高通、带通和带阻的近似 287

8.4　巴特沃斯滤波器和切比雪夫滤波器的设计 287

8.4.1　低通滤波器的设计 288

8.4.2　带通滤波器的设计 294

8.4.3　巴特沃斯和切比雪夫滤波器的计算机设计 297

8.5　小结 302

关键概念 303

习题 303

上机习题 306

第9章　连续时间信号的采样 307

9.1　理想采样和采样定理 307

9.2　实际的采样效果 313

9.3　小结 318

习题 319

关键概念 319

上机习题 321

第三部分　离散时间信号和系统 323

第10章　离散时间信号的时域表示 323

10.1　正弦信号和复指数信号 324

10.2　指数信号 327

10.3　单位阶跃、单位斜坡和单位冲激信号 328

10.3.1　单位阶跃序列和单位斜坡序列 328

10.3.2　单位冲激序列 331

10.4　信号能量和功率 333

10.5　小结 335

关键概念 336

习题 336

上机习题 339

第11章　离散时间系统的时域分析 340

11.1　系统方程的解 340

11.2　系统方程的递归解法 341

11.3　系统的单位冲激响应 343

11.4　线性时不变系统的零状态响应：叠加和 344

11.4.1　叠加和 345

11.4.2　因果系统 346

11.4.3　输入信号为正弦信号时的系统响应 347

11.5　离散卷积的计算和性质 347

11.5.1　离散卷积的计算 348

11.5.2　离散卷积的有关性质 356

11.6　小结 361

习题 362

关键概念 362

上机习题 366

第12章　离散时间信号的频域表示 368

12.1　离散时间信号的频谱和带宽 368

12.1.1　幅度谱和相位谱 368

12.1.2　信号带宽 373

12.2　周期信号的离散时间傅里叶级数和频谱 374

12.2.1　信号在某一区间内的离散时间傅里叶级数表示 375

12.2.2　周期信号的离散时间傅里叶级数表示 380

12.2.3　周期信号的幅度谱和相位谱 381

12.3　能量信号的离散时间傅里叶变换和频谱 387

12.3.1　离散时间傅里叶变换的求解 388

12.3.2　离散时间傅里叶逆变换 391

12.3.3　能量谱密度 393

12.3.4　有关频谱计算的实例 393

12.3.5　离散时间傅里叶变换和离散时间信号频谱的性质 402

12.4　非能量信号的离散时间傅里叶变换和频谱 413

12.4.1　非能量信号的离散时间傅里叶变换和频谱 416

12.4.2　周期信号的离散时间傅里叶变换和频谱 418

12.4.3　功率谱密度 421

12.5　小结 423

关键概念 425

习题 426

上机习题 431

第13章　离散时间系统的频域分析 433

13.1　系统的频率响应 433

13.1.1　频率响应的特征 433

13.1.2　系统带宽 443

13.2　频率响应的确定 444

13.2.1　系统的差分方程 444

13.2.2　系统表示 448

13.3　小结 452

关键概念 452

习题 453

上机习题 457

14.1　z变换 459

14.1.1　双边z变换 459

第14章　离散时间系统的z变换分析 459

14.1.2　单边z变换 462

14.2　z变换的计算和相关定理 463

14.2.1　简单信号的z变换 463

14.2.2　相关定理 467

14.3　z逆变换的计算 474

14.3.1　关于z-1的有理函数的z逆变换 476

14.3.2　z变换的极点和信号形式 483

14.4　线性差分方程的z变换解 484

14.5　系统的转移函数 490

14.5.1　转移函数的计算 490

14.5.2　转移函数和系统响应特征的关系 494

14.6.1　系统的稳定性 499

14.6.2　系统的频率响应 499

14.6　转移函数在确定系统稳定性和系统频率响应中的应用 499

14.7　小结 502

关键概念 503

习题 504

上机习题 508

第15章　离散时间系统的实现和离散时间滤波器 511

15.1　系统类型 511

15.2　系统实现 511

15.2.1　直接实现 512

15.2.2　串联实现和并联实现 515

15.3　IIR滤波器设计 520

15.3.1　时域响应匹配 521

15.3.2　频率响应匹配 535

15.4　FIR滤波器设计 548

15.4.1　时域响应匹配法 549

15.4.2　频率响应匹配——傅里叶级数设计法 550

15.4.3　窗函数的应用 565

15.5　小结 571

15.4.4　FIR和IIR滤波器设计过程的比较 571

关键概念 572

习题 573

上机习题 577

第16章　离散傅里叶变换 579

16.1　离散傅里叶变换和离散傅里叶逆变换 580

16.1.1　DFT的推导过程 580

16.1.2　IDFT的推导过程 587

16.1.3　离散傅里叶变换对 590

16.1.4　DFT变换计算举例 591

16.2　离散傅里叶变换的特征和性质 600

16.2.1　一般特征 600

16.2.2　对称性质 607

16.3　窗函数在DFT计算中的应用 608

16.4　离散傅里叶变换的参数选择 614

16.5　离散傅里叶变换定理 616

16.6　利用DFT计算离散卷积 619

16.6.1　循环卷积 620

16.6.2　离散卷积 622

16.7　利用DFT进行离散时间信号滤波 626

16.7.1　实现过程分析 626

16.7.2　选择保留的实现 627

16.8　快速傅里叶变换 634

16.8.1　算法的推导 635

16.8.2　FFT逆变换 641

16.8.3　FFT计算实例 642

16.8.4　计算时间的比较 644

16.9　小结 645

关键概念 646

习题 648

上机习题 652

附录 655

附录A　周期信号之和 655

附录B　数学用表 657

附录C　变换表 660

索引 665