本書系統(tǒng)地闡述了確定信號與線性非時變系統(tǒng)的基本概念、理論和分析方法。利用類比的方法循序漸進(jìn)地介紹了本課程從信號到系統(tǒng)、從連續(xù)到離散、從時域到變換域的基本內(nèi)容。全書共6章,內(nèi)容包括:信號與系統(tǒng)基礎(chǔ)知識;連續(xù)時間系統(tǒng)的時域分析;連續(xù)時間信號與系統(tǒng)的頻域和復(fù)頻域分析;離散時間系統(tǒng)的時域分析;離散時間信號與系統(tǒng)的z域分析。書中采用二維碼技術(shù),實現(xiàn)關(guān)鍵知識點的動態(tài)演示,可進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生對抽象理論知識的理解。書中每章配有大量的例題、難點和重點的解釋與分析以及章后習(xí)題,并且每節(jié)都安排有對應(yīng)知識點的課堂練習(xí)題,便于學(xué)生自學(xué)和教師授課。
本書可作為高等院校通信工程、電子信息工程、測控技術(shù)與儀器、自動化、計算機(jī)等相關(guān)專業(yè)的本科生及成人自學(xué)者的教材、教學(xué)參考書和考研用書,也可作為相關(guān)工程技術(shù)人員的參考資料。
本書配有電子教案、仿真實驗素材、習(xí)題參考答案等電子資源,需要的讀者可登錄www.cmpedu.com免費注冊,審核通過后下載,或聯(lián)系編輯索取(微信:15910938545,電話:01088379739)。
“信號與系統(tǒng)”是電子信息、通信工程、測控技術(shù)與儀器、自動控制、電氣工程等電類專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課,主要研究信號與線性系統(tǒng)分析的基本概念、原理、方法與工程應(yīng)用,在教學(xué)計劃中起著承前啟后的作用。它一方面以“高等數(shù)學(xué)”“工程數(shù)學(xué)”“電路分析基礎(chǔ)”等課程為基礎(chǔ),另一方面又是后續(xù)“數(shù)字信號處理”“通信原理”“自動控制原理”等專業(yè)課程的基礎(chǔ),也是學(xué)生將來從事專業(yè)技術(shù)工作的重要理論基礎(chǔ)。
“信號與系統(tǒng)”的主要內(nèi)容是傳統(tǒng)經(jīng)典的,現(xiàn)有的經(jīng)典教材注重教學(xué)內(nèi)容的嚴(yán)謹(jǐn)、完美,且加有不少相關(guān)專業(yè)的內(nèi)容。在實際教學(xué)過程中,一方面授課學(xué)時有限,很難將教材的全部內(nèi)容講授完整;另一方面還要顧及高校不斷擴(kuò)招后,地方院校本科學(xué)生的基礎(chǔ)情況。本書的編寫目的是通過精選課程的基本內(nèi)容,刪繁就簡,使學(xué)生盡快掌握本課程的基本概念、基本理論和基本方法。
本書的特點體現(xiàn)在如下幾個方面:
1)在教材內(nèi)容上,以基本原理和基本方法為主導(dǎo),以三大變換為主線,刪除部分與后續(xù)專業(yè)課相重疊的內(nèi)容,突顯其在通信、控制、電子信息等專業(yè)基礎(chǔ)方面的地位與作用。
2)在教材組織上,采用先信號后系統(tǒng)、先連續(xù)后離散、先時域后變換域,利用類比的方法,循序漸進(jìn),注重難點和重點的解釋和分析,在保證知識結(jié)構(gòu)完整和內(nèi)容全面的基礎(chǔ)上,盡可能減少公式、性質(zhì)的推導(dǎo),避免了一些復(fù)雜而煩瑣的計算,重在培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用信號與系統(tǒng)的分析、處理方法解決實際問題的能力。
3)在教材的講解中,穿插了較多的例題用以強(qiáng)化學(xué)生對基本概念和原理的理解和掌握。每節(jié)配有適當(dāng)?shù)木毩?xí)題,以選擇和判斷為主,主要用于課堂練習(xí)。習(xí)題的題型與教學(xué)內(nèi)容緊密結(jié)合,難易適中,對一些絕大多數(shù)高等院校不常涉及的內(nèi)容,酌情進(jìn)行調(diào)整,以適應(yīng)現(xiàn)今的教學(xué)要求。
4)本書在適當(dāng)?shù)奈恢们度肓硕S碼,學(xué)生可以通過掃描各章節(jié)中的二維碼,獲取相關(guān)知識點的動態(tài)演示過程,這種可視化的仿真過程很好地將抽象的概念轉(zhuǎn)變?yōu)樾蜗、生動、直觀的圖形顯示,從而大大增強(qiáng)了學(xué)生對抽象理論知識的理解,提高學(xué)生主動學(xué)習(xí)和繼續(xù)探索的內(nèi)在動力。
5)本書提供了基于LabVIEW的信號與系統(tǒng)虛擬仿真實驗系統(tǒng)及仿真實驗教程。學(xué)生在理論學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上,通過自主研發(fā)的虛擬儀器實驗平臺,可相繼完成三類不同層次的實驗內(nèi)容:基于教學(xué)的基礎(chǔ)性實驗、綜合設(shè)計性實驗和工程應(yīng)用實例。該實驗平臺能夠有效地提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,引導(dǎo)學(xué)生把理論知識與實際相結(jié)合。受本書篇幅所限,讀者可以免費索取配套的虛擬儀器仿真實驗系統(tǒng)和相關(guān)實驗教程。
本書適合通信工程、電子信息工程、測控技術(shù)與儀器、自動化、計算機(jī)科學(xué)等相關(guān)專業(yè)。具體實施可根據(jù)專業(yè)要求對內(nèi)容進(jìn)行取舍,建議學(xué)時數(shù)為40~72。
本書第1、2章由華宇寧執(zhí)筆;第3、4章由國一兵執(zhí)筆;第5、6章由梁英執(zhí)筆;隨書附贈的基于LabVIEW的信號與系統(tǒng)虛擬仿真實驗系統(tǒng)及仿真實驗教程由華宇寧、李環(huán)共同開發(fā)和執(zhí)筆。華宇寧負(fù)責(zé)全書統(tǒng)稿。此外,在本書的編輯和出版過程中,得到了機(jī)械工業(yè)出版社的幫助與支持,在此表示誠摯的感謝;還要感謝本書參考文獻(xiàn)中的諸位作者,他們的編寫理念與思想,對本書的編者很有啟發(fā)。
由于編者水平有限,書中難免有不足之處,請廣大讀者批評指正。
編者
前言
第1章信號與系統(tǒng)基礎(chǔ)知識
1.1信號與系統(tǒng)概述
1.2信號的描述與分類
1.2.1信號的描述
1.2.2信號的分類
1.3典型信號
1.3.1常用連續(xù)信號
1.3.2奇異信號
1.4連續(xù)信號的運算
1.4.1時移、反褶、尺度變換
1.4.2微分與積分
1.4.3信號的相加和相乘
1.5連續(xù)信號的分解
1.5.1直流分量與交流分量
1.5.2偶分量與奇分量
1.5.3信號的脈沖分量分解
1.5.4信號的正交函數(shù)分量分解
1.6系統(tǒng)的描述與分類
1.6.1系統(tǒng)的模型
1.6.2系統(tǒng)的模擬框圖
1.6.3系統(tǒng)的分類
1.7線性非時變(LTI)系統(tǒng)
1.7.1線性特性
1.7.2非時變性
1.7.3微分與積分特性
1.7.4因果性
1.8線性非時變系統(tǒng)的分析方法及虛擬儀器仿真實驗概述
習(xí)題
第2章連續(xù)時間系統(tǒng)的時域分析
2.1LTI系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
2.2微分方程的時域經(jīng)典解法與系統(tǒng)初始條件的確定
2.2.1微分方程的時域經(jīng)典解法
2.2.2系統(tǒng)初始條件的確定
2.3零輸入響應(yīng)與零狀態(tài)響應(yīng)
2.3.1LTI系統(tǒng)的零輸入響應(yīng)
2.3.2LTI系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng)
2.4沖激響應(yīng)與階躍響應(yīng)
2.5卷積
2.5.1卷積積分
2.5.2卷積積分的計算
2.5.3卷積積分的性質(zhì)
2.6LTI系統(tǒng)的全響應(yīng)及其分解
2.6.1系統(tǒng)全響應(yīng)的時域求解
2.6.2全響應(yīng)的分解
習(xí)題
>>>>>信號與系統(tǒng)目錄<<<<<第3章連續(xù)時間信號與系統(tǒng)的頻域分析
3.1周期信號的傅里葉級數(shù)分析
3.1.1三角函數(shù)形式的傅里葉級數(shù)
3.1.2指數(shù)形式的傅里葉級數(shù)
3.1.3函數(shù)對稱性與傅里葉系數(shù)的關(guān)系
3.1.4周期信號的功率
3.1.5傅里葉有限項級數(shù)與小均方誤差
3.2典型周期信號的傅里葉級數(shù)
3.3傅里葉變換
3.4典型非周期信號的傅里葉變換
3.5傅里葉變換的基本性質(zhì)
3.5.1對稱性質(zhì)
3.5.2線性性質(zhì)
3.5.3奇偶虛實性
3.5.4尺度變換性質(zhì)
3.5.5時移特性與頻移特性
3.5.6微分特性與積分特性
3.5.7卷積特性
3.6抽樣信號的傅里葉變換及抽樣定理
3.7LTI系統(tǒng)的頻域分析
3.8無失真?zhèn)鬏?br>3.9理想低通濾波器
3.10調(diào)制與解調(diào)
習(xí)題
第4章連續(xù)時間信號與系統(tǒng)的復(fù)頻域分析
4.1拉普拉斯變換的定義
4.1.1從傅里葉變換到拉普拉斯變換
4.1.2拉氏變換的收斂域
4.1.3常用信號的拉氏變換
4.2拉氏變換的基本性質(zhì)
4.2.1線性性質(zhì)
4.2.2時域微分與積分性質(zhì)
4.2.3延時特性
4.2.4s域平移特性
4.2.5尺度變換特性
4.2.6初值定理與終值定理
4.2.7卷積定理
4.2.8復(fù)頻域微分與積分
4.3拉氏逆變換
4.4系統(tǒng)響應(yīng)的拉氏變換求解
4.4.1利用拉氏變換求解微分方程
4.4.2利用拉氏變換法分析電路、s域元件模型
4.5系統(tǒng)函數(shù)
4.5.1系統(tǒng)函數(shù)H(s)定義
4.5.2應(yīng)用系統(tǒng)函數(shù)求響應(yīng)
4.5.3系統(tǒng)的復(fù)頻域框圖表示
4.6由系統(tǒng)函數(shù)零、極點分布決定時域特性
4.6.1系統(tǒng)函數(shù)零、極點與沖激響應(yīng)波形特征的對應(yīng)
4.6.2E(s)、H(s)的極點分布與自由響應(yīng)、強(qiáng)迫響應(yīng)特性的對應(yīng)
4.7線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性
4.8由系統(tǒng)函數(shù)零、極點分布決定頻響特性
4.9全通函數(shù)與小相移函數(shù)的零、極點分布
習(xí)題
第5章離散時間系統(tǒng)的時域分析
5.1離散時間信號——序列
5.1.1序列的描述
5.1.2常用的典型序列
5.1.3序列的運算
5.2LTI離散時間系統(tǒng)的描述和模擬
5.2.1LTI離散時間系統(tǒng)
5.2.2LTI離散時間系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述
5.2.3LTI離散時間系統(tǒng)的框圖
5.3常系數(shù)線性差分方程的求解
5.3.1差分方程的遞推解法
5.3.2差分方程的時域經(jīng)典解
5.4零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)
5.4.1零輸入響應(yīng)
5.4.2零狀態(tài)響應(yīng)
5.5單位樣值響應(yīng)
5.6卷積和
5.6.1卷積和的運算
5.6.2卷積和的性質(zhì)
5.7離散時間系統(tǒng)的因果性和穩(wěn)定性
習(xí)題
第6章離散時間信號與系統(tǒng)的z域分析
6.1Z變換的定義和收斂域
6.1.1Z變換的定義
6.1.2Z變換的收斂域
6.1.3s平面到z平面的映射
6.2典型序列的Z變換
6.3逆Z變換
6.4Z變換的基本性質(zhì)
6.4.1線性
6.4.2位移性(時移特性)
6.4.3序列線性加權(quán)(z域微分)
6.4.4序列指數(shù)加權(quán)(z域尺度變換)
6.4.5序列反折
6.4.6卷積定理
6.4.7初值和終值定理
6.5應(yīng)用Z變換求解差分方程
6.6離散時間系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù)
6.6.1系統(tǒng)函數(shù)的定義
6.6.2系統(tǒng)函數(shù)的零極點分布與時域特性
6.6.3系統(tǒng)函數(shù)與系統(tǒng)的因果性
6.6.4系統(tǒng)函數(shù)與系統(tǒng)的穩(wěn)定性
習(xí)題
參考文獻(xiàn)