信號與系統分析[2012年清華大學出版社出版書籍]

《信號與系統分析》是2012年清華大學出版社出版的圖書，作者是高繼森。

內容簡介

本書較系統地介紹了信號與系統的基本概念、基本理論和基本分析方法。內容包括連續時間信號與系統的時域分析、頻域分析及復頻域分析，離散時間系統的時域分析及Z域分析，狀態變數分析法，並附有信號與系統分析實驗。配合正文，書中配有大量的例題和習題，並附有部分習題的答案。本書可作為高等院校電信、電子、電氣控制、自動化等電類專業基礎課程的教材，也可供有關科技人員參考。

圖書目錄

第1章 連續時間信號與系統的時域分析1

1.1 信號的定義與分類1

1.2 信號的描繪與運算5

1.2.1 一些基本信號及性質5

1.2.2 信號的運算13

1.3 系統及其分類19

1.3.1 系統的概念19

1.3.2 系統的分類19

1.4 P運算元與零輸入回響23

1.4.1 P運算元與其運算規則23

1.4.2 由微分方程組求任一待求量的方程25

1.4.3 系統的零輸入回響26

1.5 系統的單位階躍與單位衝激回響28

1.5.1 系統輸入信號與輸出回響之間的關係28

1.5.2 系統的單位階躍回響29

1.5.3 系統的單位衝激回響32

1.6 系統的零狀態回響--卷積積分36

1.6.1 求系統零狀態回響的卷積積分公式36

1.6.2 卷積的圖解法39

1.6.3 卷積的解析法42

1.6.4 系統的全回響44

1.6.5 卷積積分的運算規則與性質47

習題152

第2章 連續時間系統的頻域分析58

2.1 周期信號的頻譜分析--傅立葉級數58

2.1.1 三角形式的傅立葉級數59

2.1.2 周期信號的對稱情況62

2.1.3 傅立葉級數的指數形式65

2.1.4 周期信號的頻譜66

2.1.5 求傅立葉級數係數的簡便方法68

2.2 周期非正弦信號作用下電路的穩態分析72

2.3 周期非正弦信號的有效值和功率74

2.4 非周期性信號的頻譜--傅立葉變換78

2.5 典型非周期信號的頻譜80

2.5.1 單邊指數信號80

2.5.2 雙邊指數信號81

2.5.3 單位衝激信號82

2.5.4 衝激函式的導數82

2.5.5 直流信號82

2.5.6 矩形脈衝信號83

2.5.7 單位階躍信號84

2.5.8 符號函式85

2.6 傅立葉變換的性質87

2.6.1 線性特性87

2.6.2 奇偶性87

2.6.3 時移特性89

2.6.4 頻移特性90

2.6.5 對稱性91

2.6.6 尺度變換特性92

2.6.7 時域卷積94

2.6.8 頻域卷積95

2.6.9 微分特性96

2.6.10 時域積分98

2.6.11 頻域微分100

2.6.12 頻域積分100

2.7 周期信號的傅立葉變換101

2.7.1 正弦和餘弦信號的傅立葉變換102

2.7.2 單位衝激序列的傅立葉變換102

2.7.3 一般周期信號的傅立葉變換103

2.8 調製與解調原理104

2.9 功率譜和能量譜107

2.9.1 能量信號和功率信號107

2.9.2 功率頻譜108

2.9.3 能量頻譜108

2.10 非周期信號作用下系統的頻域分析110

2.10.1 頻域分析法110

2.10.2 無失真傳輸的條件111

2.10.3 理想低通濾波器112

習題2113

第3章 連續時間系統的復頻域分析119

3.1 拉普拉斯變換119

3.1.1 拉普拉斯變換的定義119

3.1.2 拉普拉斯變換的收斂域120

3.1.3 常用信號的拉普拉斯變換121

3.2 拉普拉斯變換的性質123

3.3 拉普拉斯反變換132

3.4 系統的復頻域分析137

3.4.1 微分方程的變換解137

3.4.2 系統的s域分析138

3.4.3 系統函式和零狀態回響的s域分析141

3.5 拉普拉斯變換和傅立葉變換的關係144

3.6 傳輸函式的零、極點分析146

3.6.1 根據系統零、極點的分布判斷系統的穩定性147

3.6.2 傳輸函式的零極點與頻率回響特性149

習題3154

第4章 離散時間信號與系統的時域分析161

4.1 離散時間信號161

4.1.1 離散時間信號的描述161

4.1.2 基本離散信號162

4.2 連續時間信號的離散化166

4.2.1 抽樣信號及其頻譜166

4.2.2 抽樣定理168

4.2.3 時分復用170

4.3 離散時間系統的描述171

4.3.1 離散信號的基本運算171

4.3.2 離散時間系統174

4.3.3 離散時間系統數字模型的建立174

4.4 常係數線性差分方程的經典解法178

4.4.1 差分方程的齊次解179

4.4.2 差分方程的特解181

4.5 零輸入回響與零狀態回響183

4.5.1 離散系統的傳輸運算元183

4.5.2 零輸入回響184

4.5.3 零狀態回響187

習題4194

第5章 離散時間系統的Z域分析199

5.1 Z變換的定義及其收斂域199

5.1.1 Z變換的定義199

5.1.2 Z變換的收斂域201

5.2 基本序列的Z變換204

5.2.1 單位樣值信號204

5.2.2 單位階躍序列204

5.2.3 單邊指數序列f(n)=rnu(n)204

5.2.4 單邊正弦序列和單邊餘弦序列204

5.2.5 斜變序列f(n)=nu(n)205

5.3 Z變換的性質 205

5.3.1 線性特性206

5.3.2 左移位特性206

5.3.3 右位移性質207

5.3.4 標度變換特性207

5.3.5 序列乘以n207

5.3.6 初值定理和終值定理208

5.3.7 時域卷積定理209

5.3.8 部分和209

5.4 逆Z變換210

5.4.1 冪級數展開法(長除法)210

5.4.2 部分分式展開法210

5.4.3 回線積分法(留數法)214

5.5 離散時間系統的Z域分析法216

5.6 系統函式H(z)223

5.6.1 H(z)的定義223

5.6.2 S域與Z域的關係224

5.6.3 系統的穩定性225

5.6.4 系統的頻率回響225

5.7 數字濾波器的基本概念226

5.7.1 數字濾波器的原理227

5.7.2 數字濾波器的設計228

習題5231

第6章 系統的狀態變數分析法235

6.1 狀態與狀態變數235

6.2 狀態方程的建立237

6.2.1 系統狀態方程的直觀編寫237

6.2.2 利用微分方程編寫系統的狀態方程--間接編寫239

6.3 狀態空間的概念241

6.4 狀態方程的求解243

習題6247

部分習題答案250

附錄A信號與系統分析實驗260

實驗一非正弦電路的研究260

實驗二抽樣定理262

參考文獻266第3章連續時間系統的復頻域分析119

3.1拉普拉斯變換119

3.1.1拉普拉斯變換的定義119

3.1.2拉普拉斯變換的收斂域120

3.1.3常用信號的拉普拉斯變換121

3.2拉普拉斯變換的性質123

3.3拉普拉斯反變換131

3.4系統的復頻域分析136

3.4.1微分方程的變換解136

3.4.2電路系統的分析138

3.4.3系統函式和零狀態回響的s域分析141

3.5拉普拉斯變換和傅立葉變換的關係143

3.6傳輸函式的零、極點分析145

3.6.1根據系統零、極點的分布判斷系統的穩定性146

3.6.2傳輸函式的零極點與頻率回響特性149

習題3153

第4章離散時間信號與系統的時域分析160

4.1離散時間信號160

4.1.1離散時間信號的描述160

4.1.2基本離散信號161

4.2連續時間信號的離散化165

4.2.1抽樣信號及其頻譜165

4.2.2抽樣定理167

4.2.3時分復用169

4.3離散時間系統的描述170

4.3.1離散信號的基本運算170

4.3.2離散時間系統173

4.3.3離散時間系統數字模型的建立173

4.4常係數線性差分方程的經典解法177

4.4.1差分方程的齊次解178

4.4.2差分方程的特解180

4.5零輸入回響與零狀態回響182

4.5.1離散系統的傳輸運算元182

4.5.2零輸入回響183

4.5.3零狀態回響186

習題4193

第5章離散系統的Z域分析198

5.1Z變換的定義及其收斂域198

5.1.1Z變換的定義198

5.1.2Z變換的收斂域201

5.2基本序列的Z變換204

5.2.1單位樣值信號204

5.2.2單位階躍序列204

5.2.3單邊指數序列f(n)=rnu(n)204

5.2.4單邊正弦序列和單邊餘弦序列204

5.2.5斜變序列f(n)=nu(n)205

5.3Z變換的性質205

5.3.1線性特性206

5.3.2左移位特性206

5.3.3右位移性質207

5.3.4標度變換特性207

5.3.5序列乘以n207

5.3.6初值定理和終值定理208

5.3.7時域卷積定理209

5.3.8部分和209

5.4逆Z變換210

5.4.1冪級數展開法(長除法)210

5.4.2部分分式展開法210

5.4.3回線積分法(留數法)214

5.5離散時間系統的Z域分析法216

5.6系統函式H(z)223

5.6.1H(z)的定義223

5.6.2S域與Z域的關係224

5.6.3系統的穩定性225

5.6.4系統的頻率回響225

5.7數字濾波器的基本概念226

5.7.1數字濾波器的原理227

5.7.2數字濾波器的設計228

習題5231

第6章系統的狀態變數分析法235

6.1狀態與狀態變數235

6.2狀態方程的建立237

6.2.1系統狀態方程的直觀編寫237

6.2.2利用微分方程編寫系統的狀態方程--間接編寫239

6.3狀態空間的概念241

6.4狀態方程的求解243

習題6247

部分習題答案250

附錄A信號與系統分析實驗260

實驗一非正弦電路的研究260

實驗二抽樣定理262

參考文獻266第3章連續時間系統的復頻域分析119

3.1拉普拉斯變換119

3.1.1拉普拉斯變換的定義119

3.1.2拉普拉斯變換的收斂域120

3.1.3常用信號的拉普拉斯變換121

3.2拉普拉斯變換的性質123

3.3拉普拉斯反變換131

3.4系統的復頻域分析136

3.4.1微分方程的變換解136

3.4.2電路系統的分析138

3.4.3系統函式和零狀態回響的s域分析141

3.5拉普拉斯變換和傅立葉變換的關係143

3.6傳輸函式的零、極點分析145

3.6.1根據系統零、極點的分布判斷系統的穩定性146

3.6.2傳輸函式的零極點與頻率回響特性149

習題3153

第4章離散時間信號與系統的時域分析160

4.1離散時間信號160

4.1.1離散時間信號的描述160

4.1.2基本離散信號161

4.2連續時間信號的離散化165

4.2.1抽樣信號及其頻譜165

4.2.2抽樣定理167

4.2.3時分復用169

4.3離散時間系統的描述170

4.3.1離散信號的基本運算170

4.3.2離散時間系統173

4.3.3離散時間系統數字模型的建立173

4.4常係數線性差分方程的經典解法177

4.4.1差分方程的齊次解178

4.4.2差分方程的特解180

4.5零輸入回響與零狀態回響182

4.5.1離散系統的傳輸運算元182

4.5.2零輸入回響183

4.5.3零狀態回響186

習題4193

第5章離散系統的Z域分析198

5.1Z變換的定義及其收斂域198

5.1.1Z變換的定義198

5.1.2Z變換的收斂域200

5.2基本序列的Z變換203

5.2.1單位樣值信號203

5.2.2單位階躍序列203

5.2.3單邊指數序列f(n)=rnu(n)203

5.2.4單邊正弦序列和單邊餘弦序列203

5.2.5斜變序列f(n)=nu(n)204

5.3Z變換的性質204

5.3.1線性特性205

5.3.2左移位特性205

5.3.3右位移性質206

5.3.4標度變換特性206

5.3.5序列乘以n206

5.3.6初值定理和終值定理207

5.3.7時域卷積定理208

5.3.8部分和208

5.4逆Z變換209

5.4.1冪級數展開法(長除法)209

5.4.2部分分式展開法209

5.4.3回線積分法(留數法)213

5.5離散系統的Z域分析法215

5.6系統函式H(z)222

5.6.1H(z)的定義222

5.6.2S域與Z域的關係223

5.6.3系統的穩定性224

5.6.4系統的頻率回響224

5.7數字濾波器的基本概念225

5.7.1數字濾波器的原理226

5.7.2數字濾波器的設計227

習題5230

第6章系統的狀態變數分析法234

6.1狀態與狀態變數234

6.2狀態方程的建立236

6.2.1系統狀態方程的直觀編寫236

6.2.2利用微分方程編寫系統的狀態方程--間接編寫238

6.3狀態空間的概念240

6.4狀態方程的求解242

習題6246

部分習題答案249

附錄A信號與系統分析實驗259

實驗一非正弦電路的研究259

實驗二抽樣定理261

參考文獻265