第 1章 信號(hào)與系統(tǒng)的基本概念 1.1　信號(hào)的描述與分類　1 1.1.1　信號(hào)的定義與描述　1 1.1.2　信號(hào)的分類　2 1.2　系統(tǒng)的描述與分類　5 1.2.1　系統(tǒng)的概念　5 1.2.2　系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型　6 1.2.3　系統(tǒng)的分類　7 1.3　信號(hào)與系統(tǒng)分析概述　11 1.3.1　信號(hào)與系統(tǒng)分析的基本內(nèi)容與方法　11 1.3.2　信號(hào)與系統(tǒng)理論的應(yīng)用　12
思考題　14
練習(xí)題　14 第　2章 連續(xù)時(shí)間信號(hào)與系統(tǒng)的時(shí)域分析 2.1　典型的連續(xù)時(shí)間信號(hào)　17 2.1.1　復(fù)指數(shù)信號(hào)　17 2.1.2　單位階躍信號(hào)　18 2.1.3　單位沖激信號(hào)　19 2.1.4　沖激偶信號(hào)　23 2.1.5　斜坡信號(hào)　23 2.2　連續(xù)時(shí)間信號(hào)的基本運(yùn)算　24 2.2.1　替換自變量的運(yùn)算　24 2.2.2　信號(hào)的導(dǎo)數(shù)與積分　26 2.2.3　信號(hào)的相加與相乘　26 2.3　信號(hào)的時(shí)域分解　27 2.3.1　交、直流分解　27 2.3.2　奇、偶分解　28 2.3.3　實(shí)部、虛部分解　28 2.3.4　脈沖分解　28 2.4　連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的零輸入響應(yīng)　30 2.5　連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的沖激響應(yīng)　30 2.5.1　沖激響應(yīng)的定義　30 2.5.2　沖激響應(yīng)的物理解釋　31 2.5.3　沖激響應(yīng)的求取　31 2.6　連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng)　36 2.6.1　卷積分析法的引出　36 2.6.2　確定卷積積分限的公式　37 2.6.3　卷積的圖解　38 2.6.4　卷積積分的性質(zhì)　40 2.7　連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的全響應(yīng)　45 *2.8　時(shí)域卷積的應(yīng)用案例　46 2.8.1　測(cè)距雷達(dá)　46 2.8.2　卷積與卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)　48
思考題　51
練習(xí)題　52 第3章　離散時(shí)間信號(hào)與系統(tǒng)的時(shí)域分析 3.1　典型的離散時(shí)間信號(hào)　57 3.1.1　復(fù)指數(shù)序列　58 3.1.2　單位脈沖序列　60 3.1.3　單位階躍序列　61 3.2　離散時(shí)間信號(hào)的基本運(yùn)算　62 3.2.1　替換自變量的運(yùn)算　62 3.2.2　相加與相乘　63 3.2.3　差分與累加　64 3.2.4　離散信號(hào)的時(shí)域分解　65 3.3　離散時(shí)間系統(tǒng)的零輸入響應(yīng)　66 3.4　離散時(shí)間系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)　66 3.5　離散時(shí)間系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng)　69 3.5.1　離散卷積的引出　69 3.5.2　離散卷積的性質(zhì)　70 3.5.3　確定離散卷積求和限的公式　70 3.5.4　離散卷積的圖解　71 3.5.5　離散卷積的列表計(jì)算　72 3.6　離散時(shí)間系統(tǒng)的全響應(yīng)　73 *3.7　離散時(shí)間系統(tǒng)建模應(yīng)用案例——建立銀行還款額的差分方程　74
思考題　75
練習(xí)題　76 第4章　連續(xù)時(shí)間信號(hào)與系統(tǒng)的頻域分析 4.1　傅里葉級(jí)數(shù)的形成歷史回顧　80 4.2　周期信號(hào)分解為傅里葉級(jí)數(shù)　81 4.2.1　三角形式傅里葉級(jí)數(shù)　82 4.2.2　指數(shù)形式傅里葉級(jí)數(shù)　84 4.3　周期信號(hào)的頻譜　87 4.3.1　周期信號(hào)的頻譜類型　87 4.3.2　周期信號(hào)的頻譜特點(diǎn)　89 4.3.3　周期信號(hào)的頻帶寬度　90 4.3.4　周期信號(hào)的功率譜　91 4.4　非周期信號(hào)的頻譜密度函數(shù)——傅里葉變換　93 4.4.1　非周期信號(hào)的頻譜密度函數(shù)　93 4.4.2　傅里葉變換　94 4.4.3　常用信號(hào)的傅里葉變換　94 4.5　傅里葉變換的性質(zhì)及其應(yīng)用　99 4.5.1　傅里葉變換的性質(zhì)和基本應(yīng)用　99 4.5.2　調(diào)制技術(shù)簡介　107 4.5.3　頻譜資源的有限性與認(rèn)知無線電　108 4.6　希爾伯特變換及小波變換簡介　109 4.6.1　希爾伯特變換　109 4.6.2　小波變換簡介　110 4.7　取樣信號(hào)的頻譜　111 4.7.1　時(shí)域取樣　112 4.7.2　時(shí)域取樣定理　114 4.7.3　壓縮感知簡介　115 4.8　連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的頻域分析　115 4.8.1　虛指數(shù)信號(hào)的響應(yīng)　115 4.8.2　正弦信號(hào)的響應(yīng)　116 4.8.3　直流信號(hào)的響應(yīng)　116 4.8.4　非正弦周期信號(hào)　116 4.8.5　非周期信號(hào)的響應(yīng)　117 4.8.6　頻域系統(tǒng)函數(shù)　117 4.9　信號(hào)的無失真?zhèn)鬏敽蜑V波器　118 4.9.1　信號(hào)的無失真?zhèn)鬏敗?19 4.9.2　理想濾波器　120 4.9.3　實(shí)際濾波器　121 *4.10　頻域分析應(yīng)用案例　122 4.10.1　數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)定量 分析　121 4.10.2　從濾波器角度看5G通信系統(tǒng)中的OFDM技術(shù)和FBMC技術(shù)　124
思考題　128
練習(xí)題　128 第5章　連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的復(fù)頻域分析 5.1　拉普拉斯變換　133 5.1.1　拉普拉斯變換的定義　133 5.1.2　拉氏變換的收斂域　134 5.1.3　常用信號(hào)的拉氏變換　135 5.2　拉氏變換的性質(zhì)　136 5.3　拉氏反變換　142 5.4　連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的復(fù)頻域分析方法　145 5.4.1　系統(tǒng)微分方程的求解　145 5.4.2　分析電路　146 5.5　系統(tǒng)函數(shù)　150 5.5.1　系統(tǒng)函數(shù)的定義　150 5.5.2　系統(tǒng)函數(shù)的零點(diǎn)、極點(diǎn)圖　151 5.5.3　系統(tǒng)函數(shù)的零點(diǎn)、極點(diǎn)分布與系統(tǒng)沖激響應(yīng)的關(guān)系　152 5.5.4　系統(tǒng)的穩(wěn)定性　154 5.5.5　系統(tǒng)的連接　155 5.6　連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的模擬　156 5.6.1　基本運(yùn)算器　157 5.6.2　連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的模擬圖　158 *5.7　拉普拉斯變換的應(yīng)用案例　162 5.7.1　雙邊拉普拉斯變換與傅里葉變換的關(guān)系　162 5.7.2　拉普拉斯變換在高等數(shù)學(xué)中的應(yīng)用　163 5.7.3　拉普拉斯變換在自動(dòng)控制領(lǐng)域中的應(yīng)用　164
思考題　165
練習(xí)題　166 第6章　離散時(shí)間信號(hào)與系統(tǒng)的變換域分析 6.1　Z變換　169 6.1.1　從拉氏變換到Z變換　169 6.1.2　Z變換的定義　170 6.1.3　Z變換的收斂域　171 6.1.4　常見信號(hào)的Z變換　173 6.2　Z變換的性質(zhì)　174 6.3　Z反變換　181 6.3.1　冪級(jí)數(shù)展開法　182 6.3.2　部分分式展開法　182 6.4　離散時(shí)間系統(tǒng)的Z變換分析　184 6.5　離散時(shí)間系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù)與系統(tǒng)特性　189 6.6　離散時(shí)間系統(tǒng)的模擬　190 6.6.1　基本運(yùn)算器　190 6.6.2　離散時(shí)間系統(tǒng)的模擬圖　191 6.7　離散時(shí)間傅里葉變換與離散時(shí)間系統(tǒng)的頻率響應(yīng)特性　192 6.7.1　離散時(shí)間傅里葉變換　192 6.7.2　離散時(shí)間系統(tǒng)的頻率響應(yīng)特性　194 *6.8　離散時(shí)間系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析應(yīng)用案例——回聲及回聲消除　196
思考題　198
練習(xí)題　198 第7章　連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的狀態(tài)變量分析法 7.1　狀態(tài)變量分析法概述　202 7.2　構(gòu)建連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的狀態(tài)方程　203 7.2.1　通過電路圖構(gòu)建狀態(tài)方程　204 7.2.2　通過系統(tǒng)模擬圖構(gòu)建狀態(tài)方程　206 7.2.3　通過輸入 輸出方程構(gòu)建狀態(tài)方程　208 7.3　連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的狀態(tài)方程的復(fù)頻域求解　209
思考題　215
練習(xí)題　215 附錄1　常用信號(hào)的傅里葉變換　217 附錄2　傅里葉變換的基本性質(zhì)　218 附錄3　常用信號(hào)的傅里葉變換　219 附錄4　拉氏變換的基本性質(zhì)　220 附錄5　常用序列的Z變換　221 附錄6　Z變換的性質(zhì)　222 附錄7　信號(hào)與系統(tǒng)常用數(shù)學(xué)公式　223 附錄8　部分練習(xí)題參考答案　224