目录 1
第1章 信号与系统 1
1.1 信号 2
1.1.1 音频信号 2
1.1.2 图像 5
1.1.3 视频信号 7
1.1.4 表示物理特性的信号 10
1.1.5 序列 11
1.1.6 离散信号与抽样 12
1.2 系统 16
1.2.1 系统作为函数 17
1.2.2 电信系统 18
1.2.3 音频信号存储与检索 23
1.2.4 调制解调器协商 24
1.2.5 反馈控制系统 25
1.3 小结 28
习题 28
第2章 定义信号与系统 30
2.1 定义函数 30
2.1.1 说明型赋值 30
2.1.2 图形 32
2.1.3 表格 34
2.1.4 过程 34
2.1.5 组合 35
2.1.6 说明型与执行型 37
2.2.2 执行型定义 39
2.2.1 说明型定义 39
2.2 定义信号 39
2.2.3 物理建模 40
2.3 定义系统 41
2.3.1 无记忆系统与记忆系统 42
2.3.2 微分方程 43
2.3.3 差分方程 44
2.3.4 利用方框图组成系统 46
2.4 小结 49
习题 49
第3章 状态机 55
3.1 状态机的结构 55
3.1.1 更新函数 56
3.1.2 停顿 57
3.2.1 状态转换图 58
3.2 有限状态机 58
3.2.2 更新表 62
3.3 不确定状态机 65
3.3.1 状态转换图 65
3.3.2 集合与函数模型 67
3.4 模拟与双向模拟 69
3.4.1 关联行为 73
3.5 小结 75
习题 75
第4章 组合状态机 80
4.1 同步性 80
4.2 并列组合 81
4.3 级联组合 83
4.4 积形式输入和输出 86
4.5 一般前馈组合 88
4.6 分层组合 89
4.7 反馈 91
4.7.1 无输入的反馈组合 92
4.7.2 确定状态输出 95
4.7.3 有输入的反馈组合 97
4.7.4 反馈组合的构建过程 100
4.7.5 穷举搜索 103
4.7.6 不确定状态机 103
4.8 小结 104
习题 104
第5章 线性系统 109
5.1 无限状态机的工作 110
5.1.1 时间 111
5.2 线性函数 113
5.3 离散线性系统的［A,B,C,D］表示 115
5.3.1 冲激响应 117
5.3.2 一维单输入单输出系统 118
5.3.3 零状态响应和零输入响应 122
5.3.4 多维SISO系统 124
5.3.5 多维MIMO系统 129
5.3.6 线性输入-输出函数 130
5.4 连续时间状态空间模型 130
5.5 小结 132
习题 132
第6章 混合系统 135
6.1 混合模型 136
6.2 模态模型 137
6.3 自动定时装置 139
6.4 更有趣的动力学 146
6.5 监控系统 150
6.6 形式模型 154
6.7 小结 156
习题 156
第7章 频域 159
7.1 频率分解 159
7.2 相位 162
7.3 空间频率 163
7.4 周期信号和有限长信号 164
7.5 傅里叶级数 166
7.5.3 傅里叶级数对图像的近似 171
7.5.2 周期信号、有限长信号和非周期信号 171
7.5.1 傅里叶级数的单值性 171
7.6 离散时间信号 173
7.6.1 周期性 173
7.6.2 离散时间傅里叶级数 174
7.7 小结 174
习题 174
第8章 频率响应 178
8.1 线性时不变系统 178
8.1.1 时不变性 178
8.1.2 线性 181
8.1.3 线性和时不变 183
8.2 频率响应的求法及应用 185
8.2.1 线性差分方程和线性微分方程 187
8.2.2 复指数傅里叶级数 192
8.2.3 举例 194
8.3 傅里叶级数系数的确定 194
8.3.1 负频率 196
8.4 频率响应与傅里叶级数 197
8.5 复合系统的频率响应 198
8.5.1 级联连接 198
8.5.2 反馈连接 199
8.6 小结 202
习题 203
第9章 滤波 207
9.1 卷积 208
9.1.1 卷积和与卷积积分 208
9.1.2 冲激信号 211
9.1.3 信号作为加权δ函数的求和 212
9.1.4 冲激响应和卷积 214
9.2 频率响应与冲激响应 215
9.3 因果关系 218
9.4 有限冲激响应滤波器 219
9.4.1 FIR滤波器的设计 220
9.4.2 分贝 222
9.5 无限冲激响应滤波器 224
9.5.1 设计无限冲激响应滤波器 225
9.6 滤波器的实现 226
9.6.1 MATLAB实现 227
9.6.2 信号流图 228
9.7 小结 230
习题 231
第10章 傅里叶变换 235
10.1 运算符号 235
10.2 傅里叶级数 235
10.3 离散傅里叶变换 239
10.4 离散时间傅里叶变换 242
10.5 连续时间傅里叶变换 244
10.6 傅里叶变换与傅里叶级数 247
10.6.1 有限信号的傅里叶变换 247
10.6.2 语音信号的傅里叶分析 247
10.6.3 周期信号的傅里叶变换 250
10.7 傅里叶变换的性质 252
10.7.1 卷积 255
10.7.2 共轭对称 256
10.7.3 时间平移 257
10.7.4 线性 259
10.7.5 常数信号 260
10.7.6 频移和调制 261
10.8 小结 262
习题 262
第11章 抽样与重构 270
11.1 信号抽样 270
11.1.1 正弦波抽样 270
11.1.2 混叠 271
11.1.3 音调感觉试验 272
11.1.4 避免混叠模糊性 274
11.2 信号重构 275
11.2.1 信号重构模型 276
11.3 奈奎斯特-香农抽样定理 279
11.4 小结 281
习题 281
第12章 稳定性 284
12.1 有界性与稳定性 286
12.1.1 绝对可和与绝对可积 286
12.1.2 稳定性 287
12.2 Z变换 290
12.2.1 收敛域的结构 291
12.2.2 稳定性与Z变换 294
12.2.3 有理Z变换和极零点 294
12.3 拉普拉斯变换 297
12.3.1 收敛域的结构 298
12.3.2 稳定性与拉普拉斯变换 300
12.3.3 有理拉普拉斯变换与极零点 301
12.4 小结 302
习题 303
第13章 拉普拉斯和Z变换 306
13.1 Z变换的性质 307
13.1.1 线性 307
13.1.2 延时 309
13.1.3 卷积 310
13.1.4 共轭 310
13.1.5 时间反转 311
13.1.6 指数相乘 312
13.1.7 因果信号与初值定理 313
13.2 频率响应和极零图 314
13.3.1 积分 315
13.3 拉普拉斯变换的性质 315
13.3.2 正弦信号 317
13.3.3 微分方程 317
13.4 频率响应、极零图和连续时间 318
13.5 逆变换 320
13.5.1 逆Z变换 320
13.5.2 拉普拉斯逆变换 325
13.6 稳态响应 328
13.7 线性差分与微分方程 330
13.7.1 LTI微分方程 334
13.8 状态空间模型 337
13.8.1 连续时间状态空间模型 341
习题 345
13.9 小结 345
第14章 系统组合与反馈控制 350
14.1 级联组合 350
14.1.1 稳定性 351
14.1.2 均衡 351
14.2 并联组合 355
14.2.1 稳定性 355
14.2.2 噪声抵消 356
14.3 反馈组合 358
14.3.1 比例控制器 359
14.4 比例积分微分控制器 366
14.5 小结 370
习题 370
附录A 集合与函数 374
附录B 复数 394