信号與線性系統分析

信号與線性系統分析

電子信息和電氣信息類專業課程參考書
《信号與線性系統分析》系統地讨論了信号與線性系統的基本概念,信号經過線性時不變系統傳輸與處理的基本理論和基本分析方法。主要介紹确定性信号的分析方法,《信号與線性系統分析》是按照先輸入輸出分析法(第一章到第五章)、後狀态變量分析法(第六章)、先連續後離散、先時域後變換域分析的順序進行讨論的。
  • 書名:信号與線性系統分析
  • 别名:
  • 作者:孫國霞,高駿
  • 類别:
  • 原作品:
  • 譯者:曾朝陽
  • 出版社:山東大學出版社
  • 頁數:
  • 定價:
  • 開本:
  • 裝幀:
  • ISBN:
  • 品牌:高等教育出版社
  • 語種:簡體中文
  • 類型:科技

内容簡介

本書可供普通高等學校電子信息和電氣信息類專業本科生作為“信号與系統”課程的教材使用,也可供有關科技人員參考。

編輯推薦

信号與系統理論的發展愈來愈多地運用了現代數學的概念和方法。

本書在基本理論和方法的闡述上,把物理問題與其數學表述和論證密切地結合起來,注意引入現代數學的概念,使這些理論和方法有較為堅實的數學基礎,這對于深入準确地理解本書内容和進一步研究信号與系統理論都是有益的。此外,為了叙述和閱讀的方便,将傅裡葉級數、線性常微分方程和差分方程等數學内容也做了簡要的叙述。将矩陣(主要是特征矩陣和矩陣函數)列為附錄。

第一章信号與系統

1.1緒言

1.2信号

一、連續信号和離散信号

二、周期信号和非周期信号

三、實信号和複信号

四、能量信号和功率信号

1.3信号的基本運算

一、加法和乘法

二、反轉和平移

三、尺度變換(橫坐标展縮)

1.4階躍函數和沖激函數

一、階躍函數和沖激函數

二、沖激函數的廣義函數定義

三、沖激函數的導數和積分

四、沖激函數的性質

1.5系統的描述

一、系統的數學模型

二、系統的框圖表示

1.6系統的特性和分析方法

一、線性

二、時不變性

三、因果性

四、穩定性

五、1TI系統分析方法概述

習題一

第二章連續系統的時域分析

2.1 1TI連續系統的響應

一、微分方程的經典解

二、關于0一與O值

三、零輸人響應

四、零狀态響應

五、全響應

2.2沖激響應和階躍響應

一、沖激響應

二、階躍響應

2.3卷積積分

一、卷積積分

二、卷積的圖示

2.4卷積積分的性質

一、卷積的代數運算

二、函數與沖激函數的卷積

三、卷積的微分與積分

四、相關函數

習題二

第三章離散系統的時域分析

3.1 1TI離散系統的響應

一、差分與差分方程

二、差分方程的經典解

三、零輸入響應

四、零狀态響應

3.2單位序列和單位序列響應

一、單位序列和單位階躍序列

二、單位序列響應和階躍響應

3.3卷積和

一、卷積和

二、卷積和的圖示

三、卷積和的性質

3.4反卷積

習題三

第四章傅裡葉變換和系統的頻域分析

4.1信号分解為正交函數

一、正交函數集

二、信号分解為正交函數

4.2傅裡葉級數

一、周期信号的分解

二、奇、偶函數的傅裡葉級數

三、傅裡葉級數的指數形式

4.3周期信号的頻譜

一、周期信号的頻譜

二、周期矩形脈沖的頻譜

三、周期信号的功率

4.4非周期信号的頻譜

一、傅裡葉變換

二、奇異函數的傅裡葉變換

4.5傅裡葉變換的性質

一、線性

二、奇偶性

三、對稱性

四、尺度變換

五、時移特性

六、頻移特性

七、卷積定理

八、時域微分和積分

九、頻域微分和積分

十、相關定理

4.6能量譜和功率譜

一、能量譜

二、功率譜

4.7周期信号的傅裡葉變換

一、正、餘弦函數的傅裡葉變換

二、一般周期函數的傅裡葉變換

三、傅裡葉系數與傅裡葉變換

4.8 1TI系統的頻域分析

一、頻率響應

二、無失真傳輸

三、理想低通濾波器的響應

4.9取樣定理

一、信号的取樣

二、時域取樣定理

三、頻域取樣定理

4.10序列的傅裡葉分析

一、周期序列的離散傅裡葉級數(DFS)

二、非周期序列的離散時間傅裡葉變換(DTFT)

4.11離散傅裡葉變換及其性質

一、離散傅裡葉變換(DFT)

二、離散傅裡葉變換的性質

習題四

第五章連續系統的s域分析

5.1拉普拉斯變換

一、從傅裡葉變換到拉普拉斯變換

二、收斂域

三、(單邊)拉普拉斯變換

5.2拉普拉斯變換的性質

一、線性

二、尺度變換

三、時移(延時)特性

四、複頻移(s域平移)特性

五、時域微分特性(定理)

六、時域積分特性(定理)

七、卷積定理

八、s域微分和積分

九、初值定理和終值定理

5.3拉普拉斯逆變換

一、查表法

二、部分分式展開法

5.4複頻域分析

一、微分方程的變換解

二、系統函數

三、系統的s域框圖

四、電路的s域模型

五、拉普拉斯變換與傅裡葉變換

5.5雙邊拉普拉斯變換

習題五

第六章離散系統的z域分析

6.1 z變換

一、從拉普拉斯變換到z變換

二、z變換

三、收斂域

6.2 z變換的性質

一、線性

二、移位(移序)特性

三、z域尺度變換(序列乘a的k次)

四、卷積定理

五、z域微分(序列乘k)

六、z域積分(序列除k+m)

七、k域反轉

八、部分和

九、初值定理和終值定理

6.3逆z變換

一、幂級數展開法

二、部分分式展開法

6.4z域分析

一、差分方程的z域解

二、系統函數

三、系統的z域框圖

四、s域與z域的關系

五、借助DTFT求離散系統的頻率響應

習題六

第七章系統函數

7.1系統函數與系統特性

一、系統函數的零點與極點

二、系統函數與時域響應

三、系統函數與頻域響應

7.2系統的因果性與穩定性

一、系統的因果性

二、系統的穩定性

7.3信号流圖

一、信号流圖

二、梅森公式

7.4系統的結構

一、直接實現

二、級聯和并聯實現

習題七

第八章系統的狀态變量分析

8.1狀态變量與狀态方程

一、狀态與狀态變量的概念

二、狀态方程和輸出方程

8.2連續系統狀态方程的建立

一、由電路圖直接建立狀态方程

二、由輸入一輸出方程建立狀态方程

8.3離散系統狀态方程的建立與模拟

一、由輸入一輸出方程建立狀态方程

二、由狀态方程進行系統模拟

8.4連續系統狀态方程的求解

一、用拉普拉斯變換法求解狀态方程

二、系統函數矩陣H(s)與系統穩定性的判斷

三、用時域法求解狀态方程

8.5離散系統狀态方程的求解

一、用時域法求解離散系統的狀态方程

二、用z變換求解離散系統的狀态方程

三、系統函數矩陣H(z)與系統穩定性的判斷

8.6系統的可控制性和可觀測性

一、狀态矢量的線性變換

二、系統的可控制性和可觀測性

序言

本教材的第三版于1998年出版,為了适應當前學科發展的需要和教學内容改革的要求,對第三版的内容進行了部分修改和調整,作為第四版出版。

近些年來,信息技術在各學科領域的應用更加廣泛,本學科領域的理論和實踐發展迅速,但就大學本科“信号與系統”課程而言,其基本内容和範圍大體相對穩定。同時,在教學實踐中征求和聽取了教師和學生對本教材(第三版)的意見,認為基本能滿足當前的教學需要。鑒于上述情況,本次修訂對第三版教材的整體格局未做大的修改,僅對教材的部分内容做了修訂、調整和補充。

第四版保持了原教材的編寫思想和體系結構,将離散與連續并行處理、先時域後變換域。在繼承以往重視基本内容、基本概念和基本分析方法的基礎上,根據本學科發展的需要,适當地拓寬了知識面,以便開闊學生的眼界和思路。

第四版的修訂内容主要有以下幾個方面:

(1)在第二章中改進了由0一值求0+值的方法,使計算方法更加完善。

(2)在第三章中增加了反卷積的内容。

(3)增加了有關兩個信号相關的讨論,為今後學習随機信号分析做準備。

(4)增加了離散傅裡葉變換等有關内容。

(5)删除了第七章中判斷系統穩定性的準則。

(6)删除了利用反演積分求解拉普拉斯逆變換和逆z變換的有關内容。

(7)删除了原附錄一“矩陣函數”部分。

(8)對全書的例題、習題進行了補充和修訂。

書末附有習題答案。索引按主題詞漢語拼音順序排列,以便查閱。

本教材按照72學時授課,這裡給出各章的參考學時數:第一章6學時,第二章8學時,第三章6學時,第四章16學時,第五章12學時,第六章8學時,第七章8學時,第八章8學時。總計72學時。

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