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 冲激信号及其性质 9
1.2.4 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
本章小结 30
习题1 30
第2章 连续系统的时域分析 34
2.1 引言 34
2.2 系统的微分方程描述及其算子表示 34
2.2.1 系统的微分方程描述 34
2.2.2 系统微分方程的算子表示 37
2.2.3 系统的传输算子 41
2.3 系统的零输入响应 41
2.3.1 一阶、二阶系统的零输入响应 41
2.3.2 高阶系统的零输入响应 44
2.4 系统的零状态响应与完全响应 45
2.5 系统的冲激响应与阶跃响应 46
2.5.1 系统的冲激响应 46
2.5.2 系统的阶跃响应 49
2.5.3 系统的动态性能 51
2.6 卷积及其应用 53
2.6.1 卷积的概念及其性质 53
2.6.2 卷积的计算 59
2.7 系统零状态响应的卷积积分计算法 64
本章小结 67
习题2 68
第3章 连续系统的频域分析 72
3.1 引言 72
3.2 正交函数的概念 73
3.2.1 函数的正交定义 73
3.2.2 函数的正交集 73
3.3 周期信号的分解——傅里叶级数 75
3.3.1 周期信号的三角函数形式的傅里叶级数 75
3.3.2 周期信号的指数函数形式的傅里叶级数 78
3.3.3 傅里叶级数的性质 81
3.4 周期信号的频谱 85
3.4.1 周期信号的频谱特点 85
3.4.2 周期信号的频带宽度 87
3.5 非周期信号的分解——傅里叶变换 90
3.5.1 傅里叶变换 90
3.5.2 常用非周期信号的傅里叶变换 91
3.6 傅里叶变换的性质与应用 96
3.6.1 线性特性 96
3.6.2 尺度变换与频谱展缩 97
3.6.3 信号的时移与频谱的相位移 99
3.6.4 调制与频谱搬移 100
3.6.5 卷积定理及其应用 102
3.6.6 时域微积分特性 104
3.6.7 频域微分特性 106
3.7 信号的功率谱与能量谱 107
3.7.1 信号的功率谱 107
3.7.2 信号的能量谱 109
3.8 采样信号与采样定理 109
3.8.1 采样信号 109
3.8.2 采样定理 110
3.9 连续系统的频域分析应用举例 112
3.9.1 连续系统函数 112
3.9.2 无失真传输系统 114
3.9.3 滤波器 115
3.9.4 调制与解调 120
本章小结 122
习题3 123
第4章 连续系统的复频域分析 129
4.1 引言 129
4.2 拉普拉斯变换 130
4.2.1 拉普拉斯变换的定义 130
4.2.2 常用信号的拉普拉斯变换 132
4.3 拉普拉斯变换的性质 134
4.3.1 延时特性 134
4.3.2 复频移特性 136
4.3.3 微分定理 137
4.3.4 积分定理 138
4.3.5 卷积定理 139
4.3.6 始值定理与终值定理 140
4.4 拉氏反变换——部分分式展开法 142
4.5 系统的复频域分析 145
4.5.1 系统函数H（s） 145
4.5.2 利用单边拉普拉斯变换分析系统 148
4.5.3 电路的复频域分析 150
4.6 系统函数H（s）的零、极点分析 159
4.6.1 系统函数H（s）的零、极点 159
4.6.2 系统函数H（s）的零、极点分布与时域特性的关系 161
4.6.3 系统函数H（s）的零、极点分布与频域特性的关系 163
4.7 连续系统稳定性分析 165
4.7.1 连续系统稳定性准则 165
4.7.2 连续系统稳定性判定方法 167
4.7.3 系统的稳态误差 170
4.7.4 应用举例 170
本章小结 173
习题4 174
第5章 连续系统的模拟与硬件实现 181
5.1 引言 181
5.2 连续系统的图形表示法 182
5.2.1 三种基本器件 182
5.2.2 连续系统的方框图表示法 183
5.2.3 连续系统的信号流图表示法 186
5.2.4 梅森公式 187
5.3 连续系统的模拟方法 190
5.3.1 连续系统模拟的基本方法 190
5.3.2 连续系统模拟结构的形式 191
5.4 连续系统的有源RC电路实现 197
5.4.1 有源RC积分器 197
5.4.2 有源RC加法器 199
5.4.3 有源RC双二阶电路 201
本章小结 204
习题5 205
第6章 离散系统的时域分析 209
6.1 引言 209
6.2 离散时间信号 209
6.2.1 离散时间信号的描述 209
6.2.2 常用的离散时间信号 211
6.2.3 离散时间信号的基本运算 214
6.3 离散时间系统及其差分方程描述 218
6.3.1 离散时间系统 218
6.3.2 离散时间系统的差分方程描述 219
6.4 离散系统的时域经典分析 221
6.4.1 离散系统的零输入响应 221
6.4.2 用卷积和求离散系统的零状态响应 225
6.4.3 离散系统的单位脉冲响应 227
6.4.4 离散系统的全响应 230
6.5 离散系统的算子分析 232
6.5.1 离散系统的算子传输函数H（E） 232
6.5.2 用算子法分析离散系统 233
本章小结 235
习题6 236
第7章 离散系统的z域分析与模拟 239
7.1 引言 239
7.2 z变换 239
7.2.1 z变换的定义 239
7.2.2 常用序列的z变换 241
7.3 z变换的性质 244
7.3.1 z变换的线性性质 244
7.3.2 z变换的位移性质 244
7.3.3 z变换的尺度性质 245
7.3.4 卷和定理 246
7.3.5 z域微分性质 246
7.3.6 始值定理 247
7.3.7 终值定理 248
7.4 z变换的计算 249
7.4.1 z 正变换的计算 249
7.4.2 z反变换的计算 250
7.5 离散系统的z域分析 255
7.5.1 离散系统的传输函数H（z）与单位冲激响应 255
7.5.2 用z变换求解差分方程 257
7.6 离散系统的稳定性 260
7.6.1 z变换与拉普拉斯变换的关系 260
7.6.2 离散系统的稳定性判定 262
7.7 离散系统的频率特性 264
7.7.1 离散信号的傅里叶变换 264
7.7.2 离散系统的频谱特性 265
7.8 离散系统的z域模拟 268
7.8.1 三种基本器件 268
7.8.2 离散系统的图形表示法 269
7.8.3 由连续系统函数H（s）设计离散系统函数H（z）的基本方法 271
7.9 数字信号处理基础 272
7.9.1 数字信号处理的概念 272
7.9.2 数字信号处理的硬件系统 273
7.9.3 数字信号处理器概述 275
本章小结 279
习题7 281
第8章 状态空间分析法 286
8.1 引言 286
8.2 系统的状态空间描述 287
8.2.1 状态空间描述的基本概念 287
8.2.2 动态系统的状态空间表达式 290
8.3 连续系统状态方程和输出方程的建立 292
8.3.1 由微分方程建立状态空间表达式 292
8.3.2 由传递函数建立状态空间表达式 296
8.3.3 由信号流程图建立状态空间表达式 298
8.3.4 由电路原理建立状态空间表达式 299
8.3.5 由状态空间表达式求传递函数矩阵G（s） 300
8.4 离散系统的状态空间描述 302
8.4.1 由差分方程建立状态空间表达式 302
8.4.2 由信号流图建立状态空间表达式 304
8.5 连续系统状态空间方程的时域求解 305
8.5.1 连续系统状态方程的时域解 305
8.5.2 连续系统输出方程的时域解 308
8.6 离散系统状态空间方程的z域解 309
8.6.1 离散系统状态方程的z域解 309
8.6.2 离散系统输出方程的z域解 310
8.7 线性系统的能控性和能观性 311
8.7.1 概述 311
8.7.2 线性连续系统的能控性 312
8.7.3 线性定常离散系统的能控性 316
8.7.4 线性连续系统的能观测性 318
8.7.5 线性定常离散系统的能观测性 322
8.7.6 对偶原理 322
本章小结 323
习题8 324
第9章 信号与系统分析的MATLAB仿真 328
9.1 基本信号及信号运算的MATLAB仿真 328
9.2 连续系统时域分析的MATLAB仿真 332
9.3 连续系统频域分析的MATLAB仿真 336
9.4 连续系统复频域分析的MATLAB仿真 343
9.5 离散系统时域分析的MATLAB仿真 347
9.6 离散系统z域分析的MATLAB仿真 352
9.7 状态空间分析的MATLAB仿真 361
部分习题参考答案 366
参考文献 379