本書深入、系統(tǒng)地闡述了信號與系統(tǒng)的基本理論和分析方法。全書共8章，內容包括信號與系統(tǒng)分析導論，連續(xù)時間信號與系統(tǒng)的時域分析、頻域分析、復頻域分析，連續(xù)時間信號的采樣與恢復，離散時間信號與系統(tǒng)的時域分析、z域分析，系統(tǒng)的狀態(tài)空間分析。本書主要講述信號與系統(tǒng)的基本概念、分析方法和知識脈絡。書中配有大量的例題、習題，大量的例題著重于強化概念、分析思路，能幫助學生更好地理解并掌握相關知識，使學生較好地從基本理論過渡到實際應用。同時，本書引入MATLAB和Python作為信號與系統(tǒng)的分析工具，將課程中的重點、難點用兩種仿真語言進行形象、直觀的計算機模擬與仿真實現，從而加深學生對信號與系統(tǒng)的基本原理、方法及應用的理解。本書可作為高等工科院校電子信息類、電氣工程類、自動化類、計算機類等專業(yè)“信號與系統(tǒng)”課程的本科生教材，也可作為相關專業(yè)“信號與系統(tǒng)”課程的研究生入學考試參考書，還可作為從事相關領域工作的技術人員的基礎理論參考書。
高諾，教授，碩士生導師。2005年獲得浙江大學控制理論與控制工程專業(yè)博士學位，2006-2007年進入美國明尼蘇達大學生物醫(yī)學工程系從事博士后研究工作。2007年回國，進入山東建筑大學信息與電氣工程學院任教至今。
目 錄
第1章 信號與系統(tǒng)分析導論 1
1.1 信號的描述及分類 1
1.1.1 信號的定義與描述 1
1.1.2 信號的分類和特性 2
1.2 系統(tǒng)的描述及分類 6
1.2.1 系統(tǒng)的數學模型 6
1.2.2 系統(tǒng)的分類 7
1.3 信號與系統(tǒng)的分析方法 15
習題 16
第2章 連續(xù)時間信號與系統(tǒng)的時域分析 18
2.1 連續(xù)時間信號 18
2.1.1 典型普通信號 19
2.1.2 奇異信號 24
2.2 連續(xù)時間信號的基本運算 32
2.3 確定性信號的時域分解 38
2.3.1 直流分量與交流分量 38
2.3.2 奇分量與偶分量 39
2.3.3 實部分量與虛部分量 39
2.3.4 按脈沖分量進行分解 40
2.4 連續(xù)時間LTI系統(tǒng)的描述及其特性 41
2.4.1 連續(xù)時間系統(tǒng)的數學描述 41
2.4.2 LTI系統(tǒng) 43
2.5 連續(xù)時間LTI系統(tǒng)的響應 44
2.5.1 經典時域分析方法 44
2.5.2 連續(xù)時間LTI系統(tǒng)的零輸入響應 48
2.5.3 連續(xù)時間LTI系統(tǒng)的零狀態(tài)響應 49
2.6 連續(xù)時間LTI系統(tǒng)的沖激響應與階躍響應 51
2.6.1 沖激響應 51
2.6.2 階躍響應 53
2.7 卷積積分 53
2.7.1 卷積積分的計算 54
2.7.2 卷積積分的性質 57
2.7.3 奇異信號的卷積 58
2.8 沖激響應表示的系統(tǒng)特性 60
2.8.1 級聯(lián)系統(tǒng)的沖激響應 60
2.8.2 并聯(lián)系統(tǒng)的沖激響應 61
2.8.3 因果系統(tǒng) 61
2.8.4 穩(wěn)定系統(tǒng) 62
2.9 利用MATLAB進行信號與系統(tǒng)的時域分析 63
2.9.1 連續(xù)時間信號的MATLAB實現 63
2.9.2 連續(xù)時間信號基本運算的MATLAB實現 69
2.9.3 利用MATLAB求連續(xù)時間LTI系統(tǒng)的響應 72
2.9.4 利用MATLAB求連續(xù)時間LTI系統(tǒng)的沖激響應與階躍響應 73
2.9.5 利用MATLAB實現連續(xù)時間信號的卷積積分 75
2.10 利用Python進行信號與系統(tǒng)的時域分析 76
2.10.1 連續(xù)時間信號的Python實現 76
2.10.2 連續(xù)時間信號基本運算的Python實現 81
2.10.3 利用Python求連續(xù)時間LTI系統(tǒng)的響應 84
2.10.4 利用Python求連續(xù)時間LTI系統(tǒng)的沖激響應與階躍響應 86
2.10.5 利用Python實現連續(xù)時間信號的卷積積分 87
習題 89
上機習題 91
第3章 連續(xù)時間信號與系統(tǒng)的頻域分析 93
3.1 信號的正交分解 94
3.1.1 正交函數集 94
3.1.2 信號的正交分解與最小均方誤差 95
3.1.3 Dirichlet條件 96
3.2 周期信號的傅里葉級數展開 98
3.2.1 傅里葉級數的指數形式 98
3.2.2 傅里葉級數的三角函數形式 99
3.2.3 傅里葉級數的性質 104
3.3 連續(xù)周期信號的頻譜 110
3.3.1 周期信號的頻譜 110
3.3.2 周期信號的頻譜的特點 114
3.3.3 周期信號的功率譜 116
3.4 非周期信號的傅里葉變換 118
3.4.1 從傅里葉級數到傅里葉變換 118
3.4.2 典型信號的傅里葉變換 120
3.4.3 常見周期信號的傅里葉變換 125
3.4.4 傅里葉變換的性質 127
3.5 連續(xù)非周期信號通過LTI系統(tǒng)響應的頻域分析 138
3.5.1 連續(xù)時間LTI系統(tǒng)的頻率響應 138
3.5.2 微分方程描述的連續(xù)時間LTI系統(tǒng)的響應 140
3.5.3 電路系統(tǒng)的頻率響應 142
3.6 連續(xù)周期信號通過連續(xù)時間LTI系統(tǒng)響應的頻域分析 143
3.6.1 正弦信號通過系統(tǒng)的響應 143
3.6.2 任意周期信號通過系統(tǒng)的響應 144
3.7 無失真?zhèn)鬏斉c理想濾波器 144
3.7.1 無失真?zhèn)鬏?144
3.7.2 理想濾波器 146
3.8 利用MATLAB進行信號與系統(tǒng)的頻域分析 150
3.9 利用Python進行信號與系統(tǒng)的頻域分析 153
習題 156
上機習題 159
第4章 連續(xù)時間信號與系統(tǒng)的復頻域分析 161
4.1 連續(xù)時間信號的復頻域分析 161
4.1.1 從傅里葉變換到拉普拉斯變換 161
4.1.2 單邊拉普拉斯變換的收斂域 163
4.1.3 常用信號的單邊拉普拉斯變換 164
4.1.4 單邊拉普拉斯變換的性質 166
4.1.5 拉普拉斯反變換 175
4.2 連續(xù)時間LTI系統(tǒng)響應的復頻域分析 181
4.2.1 微分方程的復頻域求解 181
4.2.2 電路的復頻域分析 182
4.3 連續(xù)時間系統(tǒng)的系統(tǒng)函數與系統(tǒng)特性 185
4.3.1 系統(tǒng)函數 185
4.3.2 系統(tǒng)函數的零極點分布 186
4.3.3 系統(tǒng)函數與系統(tǒng)特性 187
4.4 連續(xù)時間系統(tǒng)的模擬 195
4.4.1 連續(xù)時間系統(tǒng)的聯(lián)結 195
4.4.2 連續(xù)系統(tǒng)的模擬 197
4.5 利用MATLAB進行連續(xù)時間信號與系統(tǒng)的復頻域分析 202
4.5.1 利用MATLAB實現部分分式展開 202
4.5.2 利用MATLAB實現H(s)的零極點分布圖繪制與系統(tǒng)特性分析 204
4.6 連續(xù)時間信號與系統(tǒng)復頻域分析的Python實現 206
4.6.1 連續(xù)時間信號的拉普拉斯正變換與拉普拉斯反變換 206
4.6.2 部分分式展開的Python實現 207
4.6.3 H(s)的零極點分布圖的繪制與系統(tǒng)特性分析的Python實現 208
習題 211
上機習題 213
參考文獻 369
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