前言
“信號與系統”課程是電子信息、通信工程、電氣工程以及自動化等專業的一門主幹專業基礎課，也是相關專業研究生入學考試課程之一。進入到信息和智慧型化時代，無線通信、光通信、雲計算、微電子、人工智慧以及大數據處理等技術已經達到很高的水平，這些領域的理論和套用都滲透了信號與系統的相關知識。信號與系統理論闡述了電路系統的數學模型建立、求解方法，給出了電信號和系統在頻率域的定義、描述方法，總結和拓展了人們對信號特性的認知，完善了關於頻域的一整套理論和分析方法，為後續在信號處理領域進一步探索與套用打下了基礎。同時，線性電路系統的分析理論和方法又可以套用到諸如生命科學、仿生材料、裝備製造、空間科學、智慧型系統以及人類社會等領域的研究方面，是一套普適的方法論，具有開拓思路、啟迪智慧的作用。
全書共分為8章。第1章信號與系統的基本概念，第2章連續時間系統的時域分析，第3章傅立葉分析，第4章連續時間信號與系統的S域分析，第5章離散時間信號與系統的時域分析，第6章離散時間信號與系統的Z域分析，第7章數位訊號處理基礎，第8章系統的狀態變數分析。
本書結合編者多年教學實踐，圍繞新的教學改革對教學方式和教材內容的要求，編寫時突出了以下特點：
（1）內容簡練易懂，強調概念，突出教學重點。結合對套用性、創新性本科生的要求，以信號與系統的基本概念、基本理論和分析方法為主，注重層次、循序漸進。
（2）例題講解豐富，舉一反三，讓學生在有限的時間內掌握較多的解題方法和技巧，為後續的習題求解提供了思路，對前面概念和理論內容也是一種更好的複習掌握。
（3）將MATLAB解題方法與經典解題方法及內容講解有機結合起來，運用現代的手段分析和描述信號與系統，通過簡單實例介紹MATLAB基本語句與函式，讓學生既學到了信號與系統的通用分析方法，又掌握了軟體工具，學會快速分析及描繪信號曲線圖的方法。
（4）課後習題精心挑選、難易適度、內容較新、緊扣書中內容。除了經典內容的習題，增加了思考題和MATLAB習題。
本書由石辛民擔任主編，負責擬定大綱、統稿並編寫第8章和所有的MATLAB例題，程曉東編寫了第1~4章，郝整清編寫了第5~7章。
本書可作為電子信息工程、通信工程、自動化、電子科學與技術、計算機技術以及生物醫學工程等電氣信息類專業本科生的“信號與系統”課程教材。
編者2016年1月
作者簡介
石辛民，1962年物理專業本科生畢業，一直從事教育工作，曾從事過靜電及其套用、電場及其測量等科研工作。1994年評審教授。在高校講授過“高等數學”、“電路分析”、“矩陣論”、“模糊信息處理”等多門課程，並出版過“計算方法及其MATLAB實現”、“數學物理方程及其MATLAB解算”、“複變函數及其套用”、“實用工程數學”等高校教材，從2006年起，“計算方法及其MATLAB實現”及其前身被一些學校作為教材使用。
目錄
第1章信號與系統的基本概念
1.1信號與系統
1.2信號的分類及基本信號示例
1.2.1信號的分類
1.2.2常用基本信號示例
1.3信號的運算
1.3.1信號的移位、反褶
1.3.2信號的尺度變換（信號的伸展、壓縮）
1.3.3信號的微分和積分
1.3.4兩信號相加或相乘
1.4單位階躍信號與衝激信號
1.4.1單位斜變信號
1.4.2單位階躍信號
1.4.3單位衝激信號
1.5信號的分解
1.5.1直流分量與交流分量
1.5.2偶分量與奇分量
1.5.3脈衝分量
1.5.4實部分量與虛部分量
1.6系統的概念及分析方法
1.6.1系統模型概念
1.6.2系統的分類
1.6.3線性時不變系統（LTIS）
1.6.4系統分析方法
本章小結
課後思考討論題
習題1
第2章連續時間系統的時域分析
2.1線性時不變系統微分方程的建立
2.1.1物理系統的微分方程描述
2.1.2電路系統的微分方程描述
2.2求解微分方程的經典法(系統全回響)
2.2.1求解的基本原理
2.2.2零輸入回響與零狀態回響
2.3衝激回響和階躍回響
2.3.1衝激回響
2.3.2階躍回響
2.4套用MATLAB求解微分方程
2.4.1求解析解的符號法
2.4.2求數值解的方法
2.5卷積
2.5.1卷積的定義
2.5.2卷積的圖形法和公式法計算
2.5.3卷積的性質
2.5.4利用卷積求零狀態回響
本章小結
課後思考討論題
習題2
第3章傅立葉分析
3.1周期信號的傅立葉級數分析
3.1.1周期信號的三角級數表示
3.1.2周期信號的指數函式表示
3.1.3典型周期函式的頻譜
3.2非周期信號的頻譜分析
3.2.1傅立葉變換
3.2.2傅立葉變換的性質
3.2.3周期信號的傅立葉變換
3.2.4時域取樣和取樣定理
3.3傅立葉分析用於通信系統
3.3.1利用系統函式H(ω)求系統的回響
3.3.2調製與解調
3.3.3信號無失真傳輸
3.3.4理想低通濾波器
本章小結
課後思考討論題
習題3
第4章連續時間信號與系統的S域分析
4.1拉普拉斯變換及其逆變換
4.1.1拉氏變換的定義
4.1.2拉氏變換的MATLAB實現
4.1.3典型函式的拉氏變換
4.2拉氏變換的基本性質
4.3拉氏逆變換的計算方法
4.3.1包含不同實數極點
4.3.2包含共軛複數極點
4.3.3存在重根極點
4.4拉氏變換法求解微分方程
4.4.1用拉氏變換法求解微分方程
4.4.2電路的S域模型
4.5系統函式H(s)及其套用
4.5.1系統函式H(s)的概念
4.5.2系統函式的零極點分布與時域特性的關係
4.5.3系統函式的零極點分布與頻域特性的關係
4.5.4線性系統的穩定性
本章小結
課後思考討論題
習題4
第5章離散時間信號與系統的時域分析
5.1離散時間信號與系統
5.1.1離散時間信號
5.1.2離散時間系統
5.2常係數線性差分方程的求解
5.2.1疊代法
5.2.2時域經典法
5.2.3雙零法
5.2.4MATLAB求解
5.3離散時間系統的單位樣值回響
5.4卷積和
5.4.1圖形法
5.4.2對位相乘求和法
5.4.3列表法
5.4.4MATLAB軟體法
本章小結
課後思考討論題
習題5
第6章離散時間信號與系統的Z域分析
6.1Z變換
6.1.1Z變換的定義
6.1.2典型序列的Z變換
6.1.3Z變換的收斂域
6.2Z逆變換
6.2.1部分分式展開法
6.2.2套用MATLAB進行部分分式展開
6.2.3冪級數展開法（長除法）
6.2.4留數法（圍線積分法）
6.3Z變換的基本性質
6.3.1線性特性
6.3.2位移特性（時移特性）
6.3.3序列線性加權（Z域微分）
6.3.4序列指數加權（Z域尺度變換）
6.3.5初值與終值定理
6.3.6卷積定理
6.4離散系統的系統函式H(z)及套用
6.4.1單位樣值回響與系統函式
6.4.2系統函式的零極點分布對系統特性的影響
6.4.3離散時間系統的頻率回響特性
6.4.4套用MATLAB進行H(z)的零極點與系統特性計算
本章小結
課後思考討論題
習題6
第7章數位訊號處理基礎
7.1離散傅立葉變換
7.1.1傅立葉變換的幾種形式
7.1.2離散傅立葉級數(DFS)
7.1.3離散傅立葉變換(DFT)
7.1.4離散傅立葉變換的性質
7.1.5離散傅立葉變換的套用
7.2快速傅立葉變換(FFT)
7.2.1直接計算DFT的問題及改進途徑
7.2.2FFT算法
7.2.3快速傅立葉變換的套用
7.3模擬濾波器的設計
7.3.1模擬濾波器的逼近
7.3.2巴特沃斯低通濾波器的設計
7.3.3切比雪夫Ⅰ型濾波器的設計
7.4數字濾波器的設計
7.4.1IIR數字濾波器的設計
7.4.2FIR數字濾波器的設計
本章小結
課後思考討論題
習題7
第8章系統的狀態變數分析
8.1系統的狀態變數和動態方程
8.1.1信號通過系統的動態方程
8.1.2動態方程的建立
8.1.3描述系統的模型及其相互轉換
8.2動態方程的求解
8.2.1動態方程的數值解
8.2.2連續動態方程的拉氏變換法求解
8.2.3離散動態方程的Z變換法求解
8.2.4動態方程的疊代法求解
8.3系統的可控制性和可觀測性
8.3.1系統的可控制性
8.3.2系統的可觀測性
本章小結
課後思考討論題
習題8
部分習題參考答案
參考文獻
