第 1章 信號與系統(tǒng)的基本概念 1.1　信號的描述與分類　1 1.1.1　信號的定義與描述　1 1.1.2　信號的分類　2 1.2　系統(tǒng)的描述與分類　5 1.2.1　系統(tǒng)的概念　5 1.2.2　系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型　6 1.2.3　系統(tǒng)的分類　7 1.3　信號與系統(tǒng)分析概述　11 1.3.1　信號與系統(tǒng)分析的基本內(nèi)容與方法　11 1.3.2　信號與系統(tǒng)理論的應(yīng)用　12
思考題　14
練習(xí)題　14 第　2章 連續(xù)時間信號與系統(tǒng)的時域分析 2.1　典型的連續(xù)時間信號　17 2.1.1　復(fù)指數(shù)信號　17 2.1.2　單位階躍信號　18 2.1.3　單位沖激信號　19 2.1.4　沖激偶信號　23 2.1.5　斜坡信號　23 2.2　連續(xù)時間信號的基本運(yùn)算　24 2.2.1　替換自變量的運(yùn)算　24 2.2.2　信號的導(dǎo)數(shù)與積分　26 2.2.3　信號的相加與相乘　26 2.3　信號的時域分解　27 2.3.1　交、直流分解　27 2.3.2　奇、偶分解　28 2.3.3　實(shí)部、虛部分解　28 2.3.4　脈沖分解　28 2.4　連續(xù)時間系統(tǒng)的零輸入響應(yīng)　30 2.5　連續(xù)時間系統(tǒng)的沖激響應(yīng)　30 2.5.1　沖激響應(yīng)的定義　30 2.5.2　沖激響應(yīng)的物理解釋　31 2.5.3　沖激響應(yīng)的求取　31 2.6　連續(xù)時間系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng)　36 2.6.1　卷積分析法的引出　36 2.6.2　確定卷積積分限的公式　37 2.6.3　卷積的圖解　38 2.6.4　卷積積分的性質(zhì)　40 2.7　連續(xù)時間系統(tǒng)的全響應(yīng)　45 *2.8　時域卷積的應(yīng)用案例　46 2.8.1　測距雷達(dá)　46 2.8.2　卷積與卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)　48
思考題　51
練習(xí)題　52 第3章　離散時間信號與系統(tǒng)的時域分析 3.1　典型的離散時間信號　57 3.1.1　復(fù)指數(shù)序列　58 3.1.2　單位脈沖序列　60 3.1.3　單位階躍序列　61 3.2　離散時間信號的基本運(yùn)算　62 3.2.1　替換自變量的運(yùn)算　62 3.2.2　相加與相乘　63 3.2.3　差分與累加　64 3.2.4　離散信號的時域分解　65 3.3　離散時間系統(tǒng)的零輸入響應(yīng)　66 3.4　離散時間系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)　66 3.5　離散時間系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng)　69 3.5.1　離散卷積的引出　69 3.5.2　離散卷積的性質(zhì)　70 3.5.3　確定離散卷積求和限的公式　70 3.5.4　離散卷積的圖解　71 3.5.5　離散卷積的列表計算　72 3.6　離散時間系統(tǒng)的全響應(yīng)　73 *3.7　離散時間系統(tǒng)建模應(yīng)用案例——建立銀行還款額的差分方程　74
思考題　75
練習(xí)題　76 第4章　連續(xù)時間信號與系統(tǒng)的頻域分析 4.1　傅里葉級數(shù)的形成歷史回顧　80 4.2　周期信號分解為傅里葉級數(shù)　81 4.2.1　三角形式傅里葉級數(shù)　82 4.2.2　指數(shù)形式傅里葉級數(shù)　84 4.3　周期信號的頻譜　87 4.3.1　周期信號的頻譜類型　87 4.3.2　周期信號的頻譜特點(diǎn)　89 4.3.3　周期信號的頻帶寬度　90 4.3.4　周期信號的功率譜　91 4.4　非周期信號的頻譜密度函數(shù)——傅里葉變換　93 4.4.1　非周期信號的頻譜密度函數(shù)　93 4.4.2　傅里葉變換　94 4.4.3　常用信號的傅里葉變換　94 4.5　傅里葉變換的性質(zhì)及其應(yīng)用　99 4.5.1　傅里葉變換的性質(zhì)和基本應(yīng)用　99 4.5.2　調(diào)制技術(shù)簡介　107 4.5.3　頻譜資源的有限性與認(rèn)知無線電　108 4.6　希爾伯特變換及小波變換簡介　109 4.6.1　希爾伯特變換　109 4.6.2　小波變換簡介　110 4.7　取樣信號的頻譜　111 4.7.1　時域取樣　112 4.7.2　時域取樣定理　114 4.7.3　壓縮感知簡介　115 4.8　連續(xù)時間系統(tǒng)的頻域分析　115 4.8.1　虛指數(shù)信號的響應(yīng)　115 4.8.2　正弦信號的響應(yīng)　116 4.8.3　直流信號的響應(yīng)　116 4.8.4　非正弦周期信號　116 4.8.5　非周期信號的響應(yīng)　117 4.8.6　頻域系統(tǒng)函數(shù)　117 4.9　信號的無失真?zhèn)鬏敽蜑V波器　118 4.9.1　信號的無失真?zhèn)鬏敗?19 4.9.2　理想濾波器　120 4.9.3　實(shí)際濾波器　121 *4.10　頻域分析應(yīng)用案例　122 4.10.1　數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)定量 分析　121 4.10.2　從濾波器角度看5G通信系統(tǒng)中的OFDM技術(shù)和FBMC技術(shù)　124
思考題　128
練習(xí)題　128 第5章　連續(xù)時間系統(tǒng)的復(fù)頻域分析 5.1　拉普拉斯變換　133 5.1.1　拉普拉斯變換的定義　133 5.1.2　拉氏變換的收斂域　134 5.1.3　常用信號的拉氏變換　135 5.2　拉氏變換的性質(zhì)　136 5.3　拉氏反變換　142 5.4　連續(xù)時間系統(tǒng)的復(fù)頻域分析方法　145 5.4.1　系統(tǒng)微分方程的求解　145 5.4.2　分析電路　146 5.5　系統(tǒng)函數(shù)　150 5.5.1　系統(tǒng)函數(shù)的定義　150 5.5.2　系統(tǒng)函數(shù)的零點(diǎn)、極點(diǎn)圖　151 5.5.3　系統(tǒng)函數(shù)的零點(diǎn)、極點(diǎn)分布與系統(tǒng)沖激響應(yīng)的關(guān)系　152 5.5.4　系統(tǒng)的穩(wěn)定性　154 5.5.5　系統(tǒng)的連接　155 5.6　連續(xù)時間系統(tǒng)的模擬　156 5.6.1　基本運(yùn)算器　157 5.6.2　連續(xù)時間系統(tǒng)的模擬圖　158 *5.7　拉普拉斯變換的應(yīng)用案例　162 5.7.1　雙邊拉普拉斯變換與傅里葉變換的關(guān)系　162 5.7.2　拉普拉斯變換在高等數(shù)學(xué)中的應(yīng)用　163 5.7.3　拉普拉斯變換在自動控制領(lǐng)域中的應(yīng)用　164
思考題　165
練習(xí)題　166 第6章　離散時間信號與系統(tǒng)的變換域分析 6.1　Z變換　169 6.1.1　從拉氏變換到Z變換　169 6.1.2　Z變換的定義　170 6.1.3　Z變換的收斂域　171 6.1.4　常見信號的Z變換　173 6.2　Z變換的性質(zhì)　174 6.3　Z反變換　181 6.3.1　冪級數(shù)展開法　182 6.3.2　部分分式展開法　182 6.4　離散時間系統(tǒng)的Z變換分析　184 6.5　離散時間系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù)與系統(tǒng)特性　189 6.6　離散時間系統(tǒng)的模擬　190 6.6.1　基本運(yùn)算器　190 6.6.2　離散時間系統(tǒng)的模擬圖　191 6.7　離散時間傅里葉變換與離散時間系統(tǒng)的頻率響應(yīng)特性　192 6.7.1　離散時間傅里葉變換　192 6.7.2　離散時間系統(tǒng)的頻率響應(yīng)特性　194 *6.8　離散時間系統(tǒng)設(shè)計分析應(yīng)用案例——回聲及回聲消除　196
思考題　198
練習(xí)題　198 第7章　連續(xù)時間系統(tǒng)的狀態(tài)變量分析法 7.1　狀態(tài)變量分析法概述　202 7.2　構(gòu)建連續(xù)時間系統(tǒng)的狀態(tài)方程　203 7.2.1　通過電路圖構(gòu)建狀態(tài)方程　204 7.2.2　通過系統(tǒng)模擬圖構(gòu)建狀態(tài)方程　206 7.2.3　通過輸入 輸出方程構(gòu)建狀態(tài)方程　208 7.3　連續(xù)時間系統(tǒng)的狀態(tài)方程的復(fù)頻域求解　209
思考題　215
練習(xí)題　215 附錄1　常用信號的傅里葉變換　217 附錄2　傅里葉變換的基本性質(zhì)　218 附錄3　常用信號的傅里葉變換　219 附錄4　拉氏變換的基本性質(zhì)　220 附錄5　常用序列的Z變換　221 附錄6　Z變換的性質(zhì)　222 附錄7　信號與系統(tǒng)常用數(shù)學(xué)公式　223 附錄8　部分練習(xí)題參考答案　224