信号与系统 第2版PDF格式文档图书下载

第1章 绪论 1

1.1信号 1

1.2系统 1

1.3系统举例 2

1.3.1通信系统 2

1.3.2控制系统 5

1.3.3微电子机械系统 6

1.3.4遥感系统 8

1.3.5生物医学信号处理系统 9

1.3.6听觉系统 11

1.3.7模拟与数字信号处理 12

1.4信号的分类 13

1.5信号的基本运算 19

1.5.1对因变量进行的运算 19

1.5.2对自变量进行的运算 20

1.5.3既有时移又有时间变换时的先后顺序 23

1.6基本信号 25

1.6.1指数信号 26

1.6.2正弦信号 27

1.6.3正弦信号与复指数信号的关系 30

1.6.4指数衰减的正弦信号 31

1.6.5阶跃信号 33

1.6.6冲激信号 34

1.6.7冲激信号的导数 38

1.6.8斜升信号 39

1.7将系统看成一种互联运算 40

1.8系统的特性 41

1.8.1稳定性 42

1.8.2记忆性 44

1.8.3因果性 44

1.8.4可逆性 45

1.8.5时不变性 46

1.8.6线性 48

1.9噪声 52

1.9.1热噪声 53

1.9.2其他电噪声源 54

1.10主题范例 54

1.10.1微分和积分：RC电路 54

1.10.2 MEMS加速度计 55

1.10.3雷达测距 56

1.10.4移动平均系统 57

1.10.5多径传输信道 58

1.10.6离散时间递归计算 59

1.11利用MATLAB探究概念 61

1.11.1周期信号 61

1.11.2指数信号 62

1.11.3正弦信号 62

1.11.4指数衰减正弦信号 63

1.11.5阶跃、冲激和斜升信号 64

1.11.6自定义函数 64

1.12小结 65

进一步的阅读材料 65

补充题 66

提高题 73

计算机实验题 75

第2章 线性时不变系统的时域描述 76

2.1引言 76

2.2卷积和 76

2.3卷积和计算过程 80

2.4卷积积分 90

2.5卷积积分计算过程 91

2.6线性时不变系统的互联 100

2.6.1线性时不变系统的并联 100

2.6.2线性时不变系统的级联 101

2.7线性时不变系统的特性与冲激响应之间的关系 104

2.7.1无记忆线性时不变系统 105

2.7.2因果线性时不变系统 105

2.7.3稳定的线性时不变系统 106

2.7.4可逆系统和反卷积 108

2.8阶跃响应 109

2.9线性时不变系统的微分和差分方程描述 111

2.10微分和差分方程的求解 115

2.10.1齐次解 115

2.10.2特解 117

2.10.3完全解 119

2.11微分和差分方程所描述的系统的特性 122

2.11.1自然响应 122

2.11.2强迫响应 124

2.11.3冲激响应 125

2.11.4线性和时不变性 125

2.11.5特征根 125

2.12方框图表示 126

2.13线性时不变系统的状态变量描述 130

2.13.1状态变量描述 130

2.13.2状态的变换 134

2.14利用MATLAB探究概念 136

2.14.1卷积和 137

2.14.2阶跃响应 138

2.14.3差分方程的模拟 139

2.14.4状态变量描述 139

2.15 小结 141

进一步的阅读材料 142

补充题 143

提高题 151

计算机实验题 154

第3章 信号与线性时不变系统的傅里叶描述 155

3.1引言 155

3.2复正弦信号和线性时不变系统的频率响应 155

3.3 4种信号的傅里叶表示 158

3.3.1周期信号：傅里叶级数表示 158

3.3.2非周期信号：傅里叶变换表示 159

3.4离散时间周期信号：离散时间傅里叶级数 160

3.5连续时间周期信号：傅里叶级数 170

3.6离散时间非周期信号：离散时间傅里叶变换 181

3.7连续时间非周期信号：傅里叶变换 189

3.8傅里叶表示的特性 197

3.9线性与对称特性 198

3.9.1对称特性：实信号和虚信号 199

3.9.2对称特性：偶信号和奇信号 201

3.10卷积特性 202

3.10.1非周期信号的卷积 202

3.10.2滤波 204

3.10.3周期信号的卷积 208

3.11微分和积分特性 210

3.11.1时域微分 210

3.11.2频域微分 213

3.11.3积分 215

3.12时移和频移特性 217

3.12.1时移特性 217

3.12.2频移特性 219

3.13利用部分分式展开法求傅里叶逆变换 221

3.13.1傅里叶逆变换 221

3.13.2离散时间傅里叶逆变换 223

3.14相乘特性 224

3.15 尺度变换特性 230

3.16帕斯瓦尔关系 232

3.17时间-带宽积 234

3.18对偶特性 235

3.18.1傅里叶变换的对偶特性 236

3.18.2离散时间傅里叶级数的对偶特性 237

3.18.3离散时间傅里叶变换和傅里叶级数的对偶特性 238

3.19利用MATLAB探究概念 239

3.19.1由冲激响应求线性时不变系统的频率响应 239

3.19.2离散时间傅里叶级数 242

3.19.3傅里叶级数 244

3.19.4微分方程或差分方程描述的线性时不变系统的频率响应 244

3.19.5时间-带宽积 244

3.20小结 246

进一步的阅读材料 247

补充题 247

提高题 259

计算机实验题 264

第4章 混合类型信号中傅里叶描述的应用 267

4.1引言 267

4.2周期信号的傅里叶变换 267

4.2.1傅里叶变换与傅里叶级数的关系 268

4.2.2离散时间傅里叶变换和离散时间傅里叶级数的关系 270

4.3周期与非周期混合信号的卷积与相乘 272

4.3.1周期与非周期信号的卷积 272

4.3.2周期与非周期信号的相乘 274

4.4离散时间信号的傅里叶变换 279

4.4.1傅里叶变换与离散时间傅里叶变换的关系 280

4.4.2傅里叶变换与离散时间傅里叶级数的关系 281

4.5抽样 282

4.5.1连续时间信号的抽样 283

4.5.2次抽样：对离散时间信号的抽样 289

4.6由样本重构连续时间信号 291

4.6.1抽样定理 291

4.6.2理想重构 293

4.6.3实际的重构：零阶保持 294

4.7连续时间信号的离散时间处理 298

4.7.1基本的离散时间信号处理系统 298

4.7.2过抽样 299

4.7.3抽取 300

4.7.4插值 302

4.8有限持续时间非周期信号的傅里叶级数表示 304

4.8.1离散时间傅里叶级数与离散时间傅里叶变换的关系 304

4.8.2傅里叶级数与傅里叶变换的关系 308

4.9用离散时间傅里叶级数近似傅里叶变换 308

4.10求离散时间傅里叶级数的有效算法 314

4.11用MATLAB探究概念 317

4.11.1抽取与插值 317

4.11.2离散时间傅里叶级数与离散时间傅里叶变换的关系 318

4.11.3离散时间傅里叶级数的计算应用 319

4.12小结 320

进一步的阅读材料 320

补充题 321

提高题 326

计算机实验题 331

第5章 通信系统中的应用 334

5.1引言 334

5.2调制类型 334

5.3调制的好处 337

5.4全调幅 338

5.4.1百分比调制 338

5.4.2调幅波的产生 338

5.4.3可能的调幅波形 339

5.4.4全调幅是否满足线性特性 339

5.4.5调幅的频域描述 340

5.4.6频谱交叠 343

5.4.7调幅波的解调 343

5.5双边带抑制载波调制 344

5.5.1频域描述 345

5.5.2相干检波 346

5.5.3科思特斯接收机 348

5.6正交载波多路调制 349

5.7其他调幅方式 350

5.7.1单边带调制的频域描述 350

5.7.2单边带调制的时域描述 351

5.7.3残留边带调制 352

5.8脉冲调幅 353

5.8.1重述抽样 353

5.8.2脉冲调幅的数学描述 354

5.8.3脉冲调幅信号的解调 355

5.9多路复用 356

5.9.1频分复用 357

5.9.2时分复用 358

5.10相时延和群时延 360

5.10.1若干实际的考虑 362

5.11用MATLAB探究概念 363

5.11.1全调幅 363

5.11.2双边带抑制载波调制 366

5.11.3相延迟和群延迟 370

5.12小结 371

进一步的阅读材料 371

补充题 372

提高题 375

计算机实验题 377

第6章 信号的连续时间复指数描述：拉普拉斯变换 379

6.1引言 379

6.2拉普拉斯变换 379

6.2.1est的本征函数的特性 379

6.2.2拉普拉斯变换描述 380

6.2.3收敛 381

6.2.4s平面 381

6.2.5极点与零点 382

6.3单边拉普拉斯变换 384

6.4单边拉普拉斯变换的特性 385

6.5单边拉普拉斯逆变换 389

6.6求解具有初始条件的微分方程 392

6.7电路分析中的拉普拉斯变换法 396

6.8双边拉普拉斯变换的特性 398

6.9收敛域特性 400

6.10双边拉普拉斯逆变换 403

6.11传递函数 406

6.11.1传递函数和微分方程的系统描述 407

6.12因果性与稳定性 409

6.12.1逆系统 411

6.13通过极点和零点确定频率响应 412

6.13.1频率响应的图解 413

6.13.2伯德图 416

6.14用MATLAB探究概念 421

6.14.1极点与零点 421

6.14.2部分分式展开法 422

6.14.3相关系统的描述 422

6.15小结 424

进一步的阅读材料 425

补充题 426

提高题 430

计算机实验题 431

第7章 信号的离散时间复指数描述：Z变换 433

7.1引言 433

7.2 z变换 433

7.2.1收敛性 435

7.2.2 z平面 435

7.2.3极点和零点 436

7.3收敛域的特性 438

7.4 z变换的特性 441

7.5 z逆变换 445

7.5.1部分分式展开法 446

7.5.2幂级数展开法 449

7.6传递函数 450

7.6.1传递函数和差分方程的关系 451

7.7因果性和稳定性 453

7.7.1逆系统 455

7.8由极点和零点求频率响应 457

7.9实现离散时间线性时不变系统的计算结构 461

7.10单边z变换 464

7.10.1定义和特性 464

7.10.2利用初始条件解差分方程 465

7.11利用MATLAB探究概念 467

7.11.1极点和零点 467

7.11.2逆z变换 467

7.11.3线性时不变系统的转换分析 468

7.11.4实现离散时间线性时不变系统的计算结构 469

7.12小结 470

进一步的阅读材料 470

补充题 470

提高题 474

计算机实验题 477

第8章 滤波器和均衡器中的应用 478

8.1引言 478

8.2无失真传输的条件 478

8.3理想低通滤波器 480

8.3.1矩形脉冲通过理想低通滤波器的传输 481

8.4滤波器的设计 484

8.5近似函数 485

8.5.1巴特沃思滤波器 486

8.5.2切比雪夫滤波器 488

8.6频率变换 489

8.6.1低通到高通的变换 489

8.6.2低通到带通的变换 490

8.7无源滤波器 491

8.8数字滤波器 491

8.9有限冲激响应数字滤波器 492

8.9.1语音信号的滤波 497

8.10无限冲激响应数字滤波器 499

8.11线性失真 502

8.12均衡 503

8.13利用MATLAB探究概念 505

8.13.1矩形脉冲通过理想低通滤波器的传输 506

8.13.2有限冲激响应数字滤波器 506

8.13.3语音信号处理 507

8.13.4无限冲激响应数字滤波器 508

8.13.5均衡 508

8.14小结 509

进一步的阅读材料 510

补充题 510

提高题 512

计算机实验题 513

第9章 线性反馈系统中的应用 514

9.1引言 514

9.2反馈定义 514

9.3反馈的基本概念 515

9.3.1负反馈与正反馈 517

9.4灵敏度分析 517

9.5反馈对干扰或噪声的影响 518

9.6失真分析 519

9.7关于反馈的小结 520

9.7.1反馈的好处 520

9.7.2反馈的代价 520

9.8运算放大器 521

9.8.1有源滤波器 524

9.9控制系统 524

9.9.1开环控制 524

9.9.2闭环控制 525

9.10低阶系统的瞬态响应 526

9.10.1一阶系统 526

9.10.2二阶系统 527

9.11稳定性问题 529

9.11.1一阶反馈系统 529

9.11.2二阶反馈系统 529

9.11.3三阶反馈系统 530

9.12劳斯-赫尔维茨判据 531

9.12.1正弦振荡器 533

9.13根轨迹法 533

9.13.1根轨迹判据 534

9.13.2根轨迹的性质 535

9.14奈奎斯特稳定判据 539

9.14.1包围与环绕 540

9.14.2宗量原理 541

9.14.3奈奎斯特围线 542

9.15伯德图 544

9.15.1反馈系统的相对稳定性 546

9.15.2伯德图和奈奎斯特判据的关系 547

9.16数据抽样系统 548

9.16.1系统描述 548

9.16.2抽样信号的拉普拉斯变换特性 549

9.16.3闭环传递函数 551

9.16.4稳定性 553

9.17用MATLAB探究概念 555

9.17.1反馈系统的闭环极点 555

9.17.2根轨迹图 555

9.17.3奈奎斯特稳定判据 556

9.17.4伯德图 557

9.18小结 557

进一步的阅读材料 558

补充题 559

提高题 562

计算机实验题 566

第10章 尾声 568

10.1引言 568

10.2语音信号：一个非平稳信号的例子 568

10.3时频分析 569

10.3.1函数的标准正交基础 569

10.3.2短时傅里叶变换 570

10.3.3语音信号的谱图 572

10.3.4小波变换 573

10.3.5利用小波变换进行图像压缩 577

10.4非线性系统 578

10.4.1相空间分析 579

10.4.2描述函数分析 580

10.4.3李雅普诺夫间接法：平衡点的稳定性 580

10.4.4李雅普诺夫直接法 581

10.5自适应滤波器 583

10.6结束语 585

进一步的阅读材料 586

附录A选用的数学公式 588

附录B部分分式展开式 592

附录C傅里叶表示与特性表 596

附录D拉普拉斯变换与特性表 603

附录E Z变换及特性表 606

附录F MATLAB介绍 608

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