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第1章 基本概念1

1.1 信号与系统1

1.2 信号的分类3

1.2.1 确定信号与随机信号4

1.2.2 连续时间信号与离散时间信号4

1.2.3 偶信号与奇信号6

1.2.4 周期信号与非周期信号6

1.2.5 能量信号与功率信号8

1.3 信号运算10

1.4 常见信号12

1.4.1 指数信号12

1.4.2 余弦信号13

1.4.3 指数衰减的正弦信号14

1.4.4 阶跃信号15

1.4.5 斜坡信号17

1.4.6 单位冲激信号18

1.4.7 单位脉冲信号20

1.4.8 单位冲激偶信号21

1.5 系统的运算与互联22

1.6 系统的特性23

1.6.1 因果性24

1.6.2 记忆性24

1.6.3 线性25

1.6.4 时不变性25

1.6.5 稳定性26

1.6.6 可逆性27

1.7 系统举例27

1.7.1 一阶低通与高通滤波器：RC串联电路27

1.7.2 二阶带通滤波器：RLC电路29

1.7.3 雷达测距系统29

1.7.4 移动平均系统30

1.7.5 多径传输系统30

1.7.6 离散时间反馈系统31

1.8 利用Multisim探究概念31

1.8.1 利用RC电路产生指数衰减信号31

1.8.2 利用LC电路产生余弦振荡信号32

1.8.3 利用RLC电路产生指数衰减的正弦信号32

1.8.4 利用RC电路产生单位阶跃信号33

1.8.5 单位冲激信号33

1.8.6 一阶低通滤波器：RC电路电容输出33

1.8.7 一阶高通滤波器：RC电路电阻输出35

1.8.8 二阶带通滤波器：RLC串联电路36

习题36

备选习题38

仿真实验题38

第2章 连续时间系统时域分析39

2.1 连续时间系统的微分方程表示39

2.1.1 微分方程与转移算子39

2.1.2 系统响应的经典时域解法41

2.2 零输入响应43

2.3 零状态响应46

2.4 单位冲激响应48

2.4.1 部分分式展开法求单位冲激响应48

2.4.2 将单位冲激响应转化为零输入响应49

2.4.3 单位阶跃响应53

2.5 卷积积分54

2.5.1 图解法计算卷积积分54

2.5.2 卷积积分的性质58

2.6 LTI连续时间系统的互联60

2.7 用单位冲激响应表征LTI连续时间系统特性62

2.7.1 无记忆系统的单位冲激响应62

2.7.2 因果系统的单位冲激响应63

2.7.3 稳定系统的单位冲激响应63

2.7.4 可逆系统的单位冲激响应64

2.8 LTI连续时间系统的框图表示65

2.9 线性时不变系统响应的分解67

2.10 零输入响应的Multisim仿真70

习题72

备选习题75

仿真实验题75

第3章 离散时间系统时域分析76

3.1 离散时间系统的差分方程表示76

3.1.1 差分方程与移序算子76

3.1.2 迭代法求解系统响应78

3.2 零输入响应79

3.3 零状态响应83

3.4 单位脉冲响应85

3.4.1 部分分式展开法求单位脉冲响应85

3.4.2 单位阶跃响应89

3.5 卷积和90

3.5.1 利用定义计算卷积和90

3.5.2 卷积和的性质91

3.5.3 不进位长乘法计算卷积和93

3.6 LTI离散时间系统的互联94

3.7 用单位脉冲响应表征LTI离散时间系统特性96

3.7.1 无记忆系统的单位脉冲响应96

3.7.2 因果系统的单位脉冲响应96

3.7.3 稳定系统的单位脉冲响应97

3.7.4 可逆系统的单位脉冲响应98

3.8 LTI离散时间系统的框图表示99

习题103

备选习题105

仿真实验题105

课程项目：股票走势预测105

第4章 连续时间傅里叶级数与傅里叶变换106

4.1 连续时间周期信号的傅里叶级数表示108

4.1.1 连续时间周期信号的频域分量表示108

4.1.2 指数傅里叶级数109

4.1.3 三角傅里叶级数113

4.1.4 吉布斯现象118

4.1.5 相位谱的作用119

4.2 连续时间周期信号傅里叶级数的性质120

4.3 连续时间周期信号的功率谱126

4.4 连续时间非周期信号的傅里叶变换表示127

4.5 连续时间非周期信号傅里叶变换的性质134

4.6 连续时间非周期信号的能量谱密度143

4.7 连续时间周期信号的傅里叶变换144

4.8 利用部分分式展开法求傅里叶反变换146

习题148

备选习题150

仿真实验题150

第5章 连续时间系统频域分析151

5.1 连续时间系统的傅里叶分析151

5.1.1 连续时间系统频域分析法与频率响应函数151

5.1.2 连续时间周期信号的响应154

5.1.3 电路系统的响应158

5.2 无失真传输系统162

5.3 连续时间滤波器163

5.3.1 理想低通滤波器163

5.3.2 因果滤波器166

5.3.3 滤波器的应用167

5.4 时域抽样定理171

5.4.1 理想抽样171

5.4.2 自然抽样176

5.4.3 频域抽样176

5.5 调制与解调177

5.5.1 调制类型177

5.5.2 全调幅178

5.5.3 双边带抑制载波调制181

5.5.4 脉冲幅度调制183

5.6 多路复用184

5.6.1 频分复用184

5.6.2 时分复用185

习题187

备选习题191

仿真实验题191

课程项目：移动通信系统调研及仿真191

第6章 离散时间傅里叶级数与傅里叶变换192

6.1 离散时间周期信号的傅里叶级数表示192

6.2 离散时间周期信号傅里叶级数的性质197

6.3 离散时间非周期信号的傅里叶变换表示199

6.4 离散时间非周期信号傅里叶变换的性质204

6.5 离散时间周期信号的傅里叶变换206

6.6 利用部分分式展开法求离散时间傅里叶反变换208

6.7 离散时间信号的傅里叶变换209

6.8 离散傅里叶变换211

6.9 快速傅里叶变换214

6.9.1 时域抽取算法214

6.9.2 频域抽取算法216

6.9.3 FFT在信号分析中的应用217

习题222

仿真实验题224

课程项目：图像变换编码224

第7章 离散时间系统频域分析225

7.1 离散时间系统的傅里叶分析225

7.1.1 离散时间系统频域分析法与频率响应函数225

7.1.2 离散时间周期信号的响应228

7.2 离散时间滤波器230

7.2.1 离散时间理想滤波器230

7.2.2 离散时间因果滤波器231

习题234

第8章 连续时间系统复频域分析237

8.1 连续时间信号复频域分解——拉普拉斯变换237

8.1.1 从傅里叶变换到拉普拉斯变换237

8.1.2 零—极点图与拉普拉斯变换的收敛域238

8.1.3 常见信号的拉普拉斯变换239

8.2 拉普拉斯变换的性质243

8.3 拉普拉斯反变换248

8.3.1 单边拉普拉斯反变换248

8.3.2 双边拉普拉斯反变换252

8.4 LTI连续时间系统复频域分析方法254

8.4.1 求解具有初始条件的微分方程254

8.4.2 电路系统的复频域模型257

8.5 系统传递函数258

8.5.1 用系统函数表示连续时间系统258

8.5.2 连续时间系统的互联260

8.5.3 复频域模拟框图261

8.6 系统函数与系统特性263

8.6.1 系统函数与系统的稳定性263

8.6.2 逆系统的系统函数265

8.7 通过零—极点确定频率响应266

8.7.1 系统频率响应的图解266

8.7.2 滤波器的系统函数设计269

8.8 反馈控制系统分析272

8.8.1 反馈系统的定义与应用272

8.8.2 反馈控制系统的稳定性276

习题279

备选习题283

课程项目：潜水器下潜控制分析283

第9章 离散时间系统z域分析284

9.1 离散时间信号z域分解——z变换284

9.1.1 从离散时间傅里叶变换到z变换284

9.1.2 零—极点图与z变换的收敛域285

9.1.3 z变换与拉普拉斯变换的关系286

9.1.4 常见信号的z变换287

9.2 z变换的性质290

9.3 z反变换295

9.4 LTI离散时间系统z域分析方法299

9.5 系统传递函数304

9.5.1 用系统函数表示离散时间系统304

9.5.2 离散时间系统的互联306

9.5.3 z域模拟框图307

9.6 系统函数与系统特性309

9.6.1 系统函数与系统的稳定性309

9.6.2 逆系统的系统函数310

9.7 通过零—极点确定频率响应311

习题314

备选习题317

第10章 滤波器设计318

10.1 模拟滤波器的设计319

10.1.1 巴特沃斯滤波器319

10.1.2 切比雪夫滤波器323

10.2 模拟域频率变换326

10.3 从模拟滤波器设计IIR滤波器332

10.3.1 利用导数逼近设计IIR滤波器332

10.3.2 利用冲激响应不变法设计IIR滤波器334

10.3.3 利用双线性变换法设计IIR滤波器335

10.4 有限冲激响应数字滤波器338

10.4.1 有限冲激响应数字滤波器的线性相位特性338

10.4.2 利用窗函数设计线性相位FIR滤波器340

10.4.3 利用频率抽样法设计线性相位FIR滤波器341

10.5 数字域频率变换342

习题343

课程项目：语音信号的采集和处理345

第11章 系统状态变量分析346

11.1 LTI连续时间系统的状态变量表示346

11.1.1 连续时间系统状态方程的一般形式346

11.1.2 由电路系统建立状态方程348

11.1.3 由微分方程建立电路方程349

11.1.4 由模拟框图建立状态方程350

11.2 连续时间系统状态方程的求解354

11.2.1 连续时间系统状态方程时域求解354

11.2.2 状态方程复频域求解356

11.3 LTI离散时间系统的状态变量表示357

11.3.1 离散时间系统状态方程的一般形式357

11.3.2 由差分方程建立状态方程358

11.3.3 由模拟框图建立状态方程358

11.4 离散时间系统状态方程的求解360

11.4.1 离散时间系统状态方程时域求解360

11.4.2 状态方程z域求解361

11.5 状态矢量的线性变换363

11.5.1 具有对角矩阵的状态方程363

11.5.2 系统的可控制性和可观测性365

习题368

备选习题370

参考文献371