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绪论1

第1章 信号与系统的概念6

1.1信号的定义与分类6

1.1.1信号的定义6

1.1.2信号的分类6

1.2典型连续信号及其时域特性10

1.2.1直流信号10

1.2.2正弦信号10

1.2.3指数信号10

1.2.4复指数信号11

1.2.5取样信号12

1.3信号的时域变换13

1.3.1反折13

1.3.2时移13

1.3.3尺度14

1.3.4倒相15

1.4信号的时域运算16

1.4.1相加16

1.4.2相乘17

1.4.3数乘17

1.4.4微分17

1.4.5积分18

1.5奇异信号18

1.5.1单位斜变信号18

1.5.2单位阶跃信号19

1.5.3单位门信号20

1.5.4单位冲激信号20

1.5.5单位冲激偶信号24

1.5.6符号信号26

1.6系统的定义与描述27

1.6.1系统的定义27

1.6.2系统的数学模型27

1.6.3系统的框图表示28

1.7系统的性质与分类29

1.7.1系统的性质29

1.7.2系统的分类30

1.8信号与系统概念的MATLAB实现33

1.8.1连续时间信号的MATLAB表示33

1.8.2常用连续时间信号的MATLAB表示33

1.8.3连续信号的时域运算与时域变换38

1.9典型例题解析41

本章小结48

自测题52

习题55

第2章 连续时间系统的时域分析59

2.1连续时间系统的数学描述59

2.1.1连续时间系统的数学模型——微分方程59

2.1.2连续时间系统的时域模拟60

2.2连续时间系统的响应63

2.2.1微分方程的经典解63

2.2.2起始点的跳变——0到0+状态的转换65

2.2.3零输入响应和零状态响应67

2.3冲激响应和阶跃响应70

2.3.1冲激响应70

2.3.2阶跃响应72

2.4卷积积分73

2.4.1卷积积分的定义73

2.4.2卷积的图示73

2.5卷积积分的性质75

2.5.1卷积的代数运算75

2.5.2函数与奇异函数的卷积77

2.5.3卷积的微分与积分78

2.6求系统零状态响应的卷积积分法80

2.7连续时间系统时域分析的MATLAB实现81

2.8典型例题解析84

本章小结86

自测题89

习题90

第3章 连续时间信号与系统的频域分析94

3.1周期信号的傅里叶级数分析94

3.1.1周期信号的分解95

3.1.2奇、偶函数的傅里叶级数101

3.1.3傅里叶级数的指数形式102

3.1.4典型周期信号的傅里叶级数103

3.2周期信号的频谱107

3.2.1周期信号的频谱107

3.2.2周期矩形脉冲信号的频谱108

3.2.3周期信号的功率110

3.3非周期信号的频谱112

3.3.1傅里叶变换112

3.3.2典型非周期信号的傅里叶变换114

3.3.3奇异函数傅里叶变换118

3.4傅里叶变换的性质121

3.4.1傅里叶变换的性质121

3.4.2相关定理137

3.5周期信号的傅里叶变换140

3.6取样定理144

3.6.1取样信号的频谱144

3.6.2时域取样定理146

3.6.3频域取样定理147

3.7连续时间系统的频域分析148

3.7.1频域系统函数148

3.7.2系统对非周期信号的响应149

3.7.3系统对周期信号的响应151

3.8无失真传输152

3.9理想低通滤波器156

3.9.1理想低通滤波器的冲激响应156

3.9.2理想低通滤波器的阶跃响应157

3.10调制与解调160

3.11从取样信号恢复连续时间信号163

3.12连续时间信号与系统频域分析的MATLAB实现164

3.13典型例题解析167

本章小结171

自测题177

习题180

第4章 连续时间信号与系统的复频域分析188

4.1拉普拉斯变换188

4.1.1从傅里叶变换到拉普拉斯变换188

4.1.2拉普拉斯变换的收敛域189

4.1.3常用信号的拉普拉斯变换191

4.2拉普拉斯变换的性质192

4.3拉普拉斯逆变换197

4.3.1查表法197

4.3.2部分分式展开法197

4.3.3围线积分法（留数法）199

4.4连续时间系统的复频域分析200

4.4.1微分方程的复频域解200

4.4.2电路的s域模型201

4.5系统函数203

4.5.1系统函数H（s）的定义203

4.5.2利用系统函数求系统的零状态响应204

4.6系统函数的零、极点分布对系统时域特性的影响204

4.6.1系统函数的零、极点分布与系统冲激响应特性的关系205

4.6.2系统函数的零、极点分布与系统响应形式之间的关系207

4.7系统函数的零、极点分布与系统频率响应特性的关系208

4.8系统的s域模拟图与框图211

4.8.1系统的s域模拟图211

4.8.2系统的框图213

4.9信号流图与梅森公式214

4.9.1连续系统的信号流图表示214

4.9.2梅森公式217

4.10系统的稳定性分析218

4.10.1系统的稳定性218

4.10.2系统稳定性的判断219

4.11双边拉普拉斯变换221

4.12拉普拉斯变换与傅里叶变换的关系223

4.13连续时间信号与系统复频域分析的MATLAB实现226

4.13.1 MATLAB实现部分分式展开式226

4.13.2拉普拉斯变换及其曲面图228

4.13.3绘制连续系统零、极点图229

4.13.4连续系统零、极点分析231

4.14典型例题解析232

本章小结239

自测题243

习题248

第5章 离散时间信号与系统的时域分析253

5.1离散时间信号及其时域特性253

5.1.1离散时间信号253

5.1.2离散时间信号的时域运算和变换254

5.1.3常用的典型离散时间信号255

5.2离散时间系统及其数学描述259

5.2.1离散时间系统的性质259

5.2.2离散时间系统的数学模型——差分方程260

5.2.3离散时间系统的模拟261

5.3离散时间系统的响应——时域分析263

5.3.1差分方程的时域求解263

5.3.2单位样值响应267

5.4卷积和268

5.4.1卷积和的性质268

5.4.2卷积和的运算269

5.5离散时间系统时域分析的MATLAB实现272

5.6典型例题解析275

本章小结280

自测题284

习题287

第6章 离散时间信号与系统的z域分析290

6.1z变换290

6.1.1 z变换的定义290

6.1.2z变换的收敛域291

6.2常用序列的z变换292

6.2.1单位样值序列292

6.2.2单位阶跃序列293

6.2.3斜变序列293

6.2.4指数序列294

6.2.5复指数序列294

6.3z变换的性质294

6.3.1线性特性294

6.3.2时移特性295

6.3.3 z域微分特性296

6.3.4z域尺度变换特性297

6.3.5时域卷积特性297

6.3.6初值定理298

6.3.7终值定理298

6.4 z逆变换301

6.4.1幂级数展开法（长除法）301

6.4.2部分分式展开法303

6.4.3围线积分法（留数法）305

6.5z变换与拉普拉斯变换的关系307

6.6离散时间系统的z域分析309

6.6.1用z变换求解线性离散时间系统的响应309

6.6.2离散时间系统的系统函数311

6.6.3系统函数的零、极点分布与单位样值响应的关系312

6.6.4离散时间系统的稳定性和因果性314

6.7离散时间系统的频率响应特性314

6.7.1离散时间系统的频率响应314

6.7.2频率响应特性的几何确定315

6.8离散时间系统z域分析的MATLAB实现317

6.8.1用留数法求解z逆变换的MATLAB实现317

6.8.2求解系统完全响应的MATLAB实现318

6.8.3利用MATLAB求解系统的零、极点分布及频响特性320

6.9典型例题解析321

本章小结325

自测题328

习题331

第7章 线性系统的状态变量分析335

7.1线性系统的状态变量法335

7.1.1系统用状态变量描述的基本术语336

7.1.2系统的状态变量描述337

7.2连续系统状态方程的建立342

7.2.1根据电路图列写状态方程342

7.2.2由系统的模拟框图或信号流图建立状态方程343

7.2.3由微分方程或系统函数建立状态方程344

7.3离散系统状态方程的建立348

7.3.1离散系统状态方程的一般形式348

7.3.2由系统框图或信号流图建立状态方程348

7.3.3由差分方程或系统函数建立状态方程349

7.4系统状态方程的求解350

7.4.1连续时间系统状态方程的求解350

7.4.2离散时间系统状态方程的求解352

7.5系统的可控制性和可观测性355

7.6系统状态变量分析法的MATLAB实现357

7.6.1系统微分方程到状态方程的转换357

7.6.2由系统状态方程求系统函数矩阵H（s）357

7.6.3连续时间系统的状态方程求解358

7.6.4离散时间系统的状态方程求解360

7.7典型例题解析362

本章小结366

自测题368

习题371

部分习题参考答案375

英中文名词对照389

参考文献394