《信號與系統(tǒng)》主要介紹了信號與線性時不變系統(tǒng)的分析方法。
《信號與系統(tǒng)》共8章,內(nèi)容包括:信號與系統(tǒng)的基本概念、連續(xù)系統(tǒng)的時域分析、傅里葉變換、傅里葉變換的應(yīng)用、連續(xù)系統(tǒng)的復(fù)頻域分析、離散系統(tǒng)的時域分析、離散系統(tǒng)的變換域分析以及系統(tǒng)的狀態(tài)變量分析。每章的內(nèi)容包括講述基本原理、分析方法和實踐應(yīng)用(利用MATLAB軟件仿真)。
《信號與系統(tǒng)》內(nèi)容系統(tǒng),重點突出,抽象概念和MATLAB仿真相結(jié)合,數(shù)學(xué)推導(dǎo)和信號波形相結(jié)合,便于學(xué)生理解教學(xué)內(nèi)容。紙質(zhì)內(nèi)容與數(shù)字化資源一體化設(shè)計。數(shù)字化資源涵蓋各知識點講解視頻,與紙質(zhì)內(nèi)容緊密配合。
《信號與系統(tǒng)》可作為應(yīng)用型高等院校通信工程、電子信息工程、電子科學(xué)與技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)工程等相關(guān)專業(yè)本科生的教材,也可作為信息與通信工程、電子科學(xué)與技術(shù)等專業(yè)的研究生及有關(guān)科研人員的參考書。
“信號與系統(tǒng)”課程是電子信息類、自動化類和計算機類等專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課,不僅在內(nèi)容上與“數(shù)字信號處理”課程緊密相關(guān),而且將直接影響“通信原理”“自動控制原理”等后續(xù)課程的學(xué)習(xí)。該課程的主要內(nèi)容有:連續(xù)信號、離散信號及線性時不變系統(tǒng)的分析方法,具有理論抽象、內(nèi)容繁多及工程性強等特點。通過本課程的學(xué)習(xí),學(xué)生應(yīng)理解傅里葉變換、拉普拉斯變換及z變換等理論,并能夠利用所學(xué)知識來分析和解決工程實際問題。
為了彰顯“以學(xué)生為中心”的新教育理念,編者結(jié)合多年對信號與系統(tǒng)課程開展混合式教學(xué)的經(jīng)驗積累,特編寫了本新形態(tài)教材,通過掃描二維碼可以瀏覽各知識點講解視頻。為了便于開展混合式教學(xué),編者還在智慧樹平臺上建設(shè)了本教材所配套的在線開放課程,并已經(jīng)運行了四輪以上。這次編寫,編者重點加強的有以下幾個方面。
1.突出重點,簡明易懂。本教材內(nèi)容上進行了重構(gòu)與優(yōu)化,重點講述與電子信息類專業(yè)相關(guān)的知識,減少了“信號的矢量空間分析”等內(nèi)容,“離散傅里葉變換”等內(nèi)容調(diào)整到“數(shù)字信號處理”課程里講解。具體內(nèi)容包括:第1章,信號與系統(tǒng)的基本概念;第2章,連續(xù)系統(tǒng)的時域分析;第3章,傅里葉變換;第4章,傅里葉變換的應(yīng)用;第5章,連續(xù)系統(tǒng)的復(fù)頻域分析;第6章,離散系統(tǒng)的時域分析;第7章,離散系統(tǒng)的變換域分析;第8章,系統(tǒng)的狀態(tài)變量分析。其中標注了“*”號的內(nèi)容可以作為擴展內(nèi)容。
2.循序漸進,尊重規(guī)律。信號與系統(tǒng)的理論涉及較多的數(shù)學(xué)知識,這成為初學(xué)者學(xué)習(xí)的難點。要力求感性入手,定性說明,充分解釋數(shù)學(xué)結(jié)果的物理含義。注意先感性后理性,先簡單后復(fù)雜,由淺入深,循序漸進,以期起到以小知大、以簡知繁的作用。教學(xué)中要簡化推導(dǎo)過程,適當?shù)瘮?shù)學(xué)分析,突出系統(tǒng)處理的思想。重點講述最基本、最精華、最實用的知識,讓學(xué)生重在理解和應(yīng)用。
3.聯(lián)系實際,注重應(yīng)用。理論固重要,應(yīng)用更可貴。學(xué)以致用,是古往今來教育的根本目的。理論只有和工程應(yīng)用相結(jié)合,才能達到學(xué)習(xí)的根本目的。本教材針對性地進行了“仿真實現(xiàn)”和“應(yīng)用舉例”,應(yīng)用中還結(jié)合MATLAB軟件進行分析和設(shè)計,力求提高學(xué)習(xí)效率,培養(yǎng)工程素養(yǎng)。
4.啟發(fā)誘導(dǎo),激發(fā)興趣。如何調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、積極性和主動性,是在教學(xué)實踐中要認真考慮的問題。本教材試圖引導(dǎo)學(xué)生去思考科學(xué)概念中所體現(xiàn)的科學(xué)精神和科學(xué)方法,激發(fā)學(xué)習(xí)的內(nèi)生動力。讓學(xué)生把知識學(xué)活,學(xué)了會用。真正理解信號、信號處理和系統(tǒng)的基本概念,理解信號處理和傳輸?shù)幕具^程,提高解決實際問題的能力。
本教材可作為電子信息工程、通信工程、自動化、電子科學(xué)與技術(shù)、計算機科學(xué)與技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)工程、測控技術(shù)與儀器、機械電子工程等專業(yè)本科生“信號與系統(tǒng)”課程的教材。
本教材由湖南工學(xué)院賈雅瓊博士主編,李欣、任永梅、王秋燕、周雪婷、胡小娣編著。特別感謝李祖林教授、俞斌副教授審閱了本教材,并提出了許多寶貴意見。高等教育出版社的策劃、責(zé)編及有關(guān)同志與編者愉快合作,使得本教材得以順利成稿,編者在此一并表示衷心的感謝。
當前,高等教育改革的大潮風(fēng)起云涌。高校的教育教學(xué)要進一步轉(zhuǎn)變觀念,做到四個“回歸”:一是回歸常識,二是回歸本分,三是回歸初心,四是回歸夢想。本科教學(xué)工程改革,更應(yīng)把反思教育目標、重塑課程模塊體系,改進教學(xué)方法、發(fā)展批判性思維,回歸工程本質(zhì)、解決工程實踐問題三個方面作為核心。希望本教材對地方高校建設(shè)一流應(yīng)用型專業(yè)起到積極作用。
第1章 信號與系統(tǒng)的基本概念
1.1 信號的描述及分類
1.1.1 信號的描述
1.1.2 信號的分類
1.2 典型信號及其特性
1.2.1 門信號
1.2.2 取樣信號
1.2.3 單位階躍信號
1.2.4 單位沖激信號
1.2.5 沖激偶信號
1.3 信號的波形變換
1.3.1 信號的時移
1.3.2 信號的反褶
1.3.3 信號的尺度變換
1.4 信號的運算
1.4.1 信號的相加或相乘
1.4.2 信號的微分
1.4.3 信號的積分
1.5 系統(tǒng)的描述及分類
1.5.1 系統(tǒng)的定義
1.5.2 系統(tǒng)模型的描述
1.5.3 系統(tǒng)的分類
1.6 基本信號及其運算的MATLAB仿真
1.6.1 連續(xù)信號的MATLAB表示
1.6.2 信號波形變換的MATLAB仿真
1.6.3 信號運算的MATLAB仿真
習(xí)題1
第2章 連續(xù)系統(tǒng)的時域分析
2.1 連續(xù)系統(tǒng)的描述
2.1.1 系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型(微分方程)的建立
2.1.2 連續(xù)系統(tǒng)的算子表示
2.2 沖激函數(shù)匹配法
2.2.1 基本概念
2.2.2 沖激函數(shù)匹配法
2.3 線性系統(tǒng)的響應(yīng)
2.4 卷積及其性質(zhì)
2.4.1 卷積積分的定義及性質(zhì)
2.4.2 卷積積分的圖解法
2.5 連續(xù)系統(tǒng)時域分析的MATLAB仿真
2.5.1 連續(xù)系統(tǒng)時域分析的MATLAB函數(shù)
2.5.2 連續(xù)系統(tǒng)時域分析的MATLAB仿真應(yīng)用
習(xí)題2
第3章 傅里葉變換
3.1 引言
3.2 周期信號的傅里葉級數(shù)
3.2.1 三角形式的傅里葉級數(shù)
3.2.2 指數(shù)形式的傅里葉級數(shù)
3.2.3 兩種傅里葉級數(shù)之間的關(guān)系
3.3 非周期信號的傅里葉變換
3.3.1 傅里葉級數(shù)到傅里葉變換
3.3.2 常見傅里葉變換對
3.3.3 傅里葉變換的性質(zhì)
3.4 周期信號的傅里葉變換
3.5 連續(xù)系統(tǒng)頻域分析的MATLAB仿真
習(xí)題3
……
第4章 傅里葉變換的應(yīng)用
第5章 連續(xù)系統(tǒng)的復(fù)頻域分析
第6章 離散系統(tǒng)的時域分析
第7章 離散系統(tǒng)的變換域分析
第8章 系統(tǒng)的狀態(tài)變量分析
部分習(xí)題參考答案
參考文獻