内容简介本书系统地论述了信号与线性系统分析的基本理论和方法全书共分 7 章, 主要内容包括 : 信号与系统的基本概念, 连续时间信号与系统的时域频域和复频域分析, 离散时间信号与系统的时域和 z 域分析, 系统的状态空间分析第二版在继承原书编写思想的基础上, 对全书内容进行了全面修订和完善

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展来徐
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1 信号与系统 ( 第二版 ) 王颖民郭爱西南交通大学出版社成都

内容简介本书系统地论述了信号与线性系统分析的基本理论和方法全书共分 7 章, 主要内容包括 : 信号与系统的基本概念, 连续时间信号与系统的时域频域和复频域分析, 离散时间信号与系统的时域和 z 域分析, 系统的状态空间分析第二版在继承原书编写思想的基础上, 对全书内容进行了全面修订和完善

2 内容简介本书系统地论述了信号与线性系统分析的基本理论和方法全书共分 7 章, 主要内容包括 : 信号与系统的基本概念, 连续时间信号与系统的时域频域和复频域分析, 离散时间信号与系统的时域和 z 域分析, 系统的状态空间分析第二版在继承原书编写思想的基础上, 对全书内容进行了全面修订和完善本书可作为高等院校电气信息类专业信号与系统课程的教材, 也可供相关工程技术人员自学和参考图书在版编目 (CIP) 数据信号与系统 / 王颖民, 郭爱主编. 版. 成都 : 西南交通大学出版社,017. 高等教育精品课程教材 ISBN Ⅰ. 信 Ⅱ.1 王郭 Ⅲ.1 信号系统 - 高等学校 - 教材 Ⅳ. TN911.6 中国版本图书馆 CIP 数据核字 (017) 第 0314 号高等教育精品课程教材 ( 第二版 ) * 四川省成都市二环路北一段 111 号西南交通大学创新大厦 1 楼邮政编码 : 发行部电话 : hp:// * 成品尺寸 : 185mm 60mm 印张 : 1.75 字数 : 30 千字 017 年月第版 017 年月第次印刷 ISBN 定价 : 6.00 元图书如有印装质量问题本社负责退换版权所有盗版必究举报电话 :

3 信号与系统一书自 009 年出版以来已经使用了 7 年依据高等学校最新的信号与系统课程教学基本要求, 结合学校各专业对本课程的要求和编者多年来的教学实践经验, 同时也依据读者的反馈意见, 我们对原书进行了全面修订第二版基本保持了第一版原有的框架结构, 并根据读者的反馈意见, 进一步完善了教材内容, 调整和修改了部分例题和习题, 并给出了各章习题的参考答案本书第章由王颖民编写, 第章由郭爱编写全书由王颖民统稿本书中每章的最后一节内容及本章小结本章习题及参考答案作为数字资源放在西南交通大学出版社的交大 e 出版数字平台上, 读者可通过微信扫描二维码的方式获得本书的数字资源部分由王颖民郭爱编写, 共计 14 万字在本书的编写修订过程中, 编者得到了西南交通大学教材建设研究项目的大力支持, 也得到了西南交通大学电气工程学院的关心和支持, 在此表示衷心的感谢, 同时也特别感谢提出宝贵意见并关心和支持本书的老师和同学们由于编者水平所限, 书中难免有不妥或错误之处, 欢迎读者批评指正 016 年 10 月

4 信号与系统是电气工程学科的一门重要的专业基础课程, 作为该课程核心的基本概念和方法, 几乎应用于所有的电气工程领域, 并且也应用于信息及相关领域的全球多个学科非电类的多个工程技术学科所以说, 信号与系统知识的应用非常广泛信号与系统课程以高等数学线性代数电路分析等课程为基础, 同时又是自动控制原理数字信号处理通信原理等专业课程的基础, 在教学环节上起着承上启下的重要作用本书根据高等学校最新的信号与系统课程教学基本要求编写, 书中主要论述了信号与系统的概念理论和分析方法本书的总体结构是 : 先连续, 后离散 ; 先信号, 后系统 ; 先时域, 后变换域 ; 先输入输出法, 后状态变量法全书共分七章, 第 1 章是信号与系统概论, 介绍了信号与系统的基本概念以及常用的基本连续时间信号和离散时间信号, 重点讨论线性系统和时不变系统的特性 ; 第章讨论了连续时间系统的时域分析, 其中将线性系统的全响应分解为零输入响应和零状态响应, 详细分析了冲激响应的计算和卷积积分的求解 ; 第 3 章介绍了连续时间系统的傅里叶变换, 其中详细介绍了常用的基本连续时间信号的傅里叶变换, 讨论了傅里叶变换的特性以及傅里叶变换的应用 ; 第 4 章主要介绍了线性时不变系统的基本分析工具拉普拉斯变换的定义性质和应用 ; 第 5 章和第 6 章主要介绍了离散时间信号与系统的时域分析和 z 域分析 ; 第 7 章介绍了状态变量的概念和系统分析的状态变量法本书采用清晰易懂而又严谨的方式进行编写, 其中采用了大量的例子来说明基本概念和相应的理论, 并提供了一定数量的习题供读者实践练习由于该课程是一门理论性与应用性并重的课程, 因此, 在本书中尤其注重计算机仿真软件的使用本书采用国际公认的优秀科技应用软件之一 MATLAB 语言对信号与系统进行分析和实现 (MATLAB 是一种函数丰富功能强大的集数值计算图形绘制为一体的系统仿真软件 ), 书中每章的最后一节专门介绍了 MATLAB 的相关应用, 让学生将理论课程中的重点难点及部分练习用 MATLAB 语言进行形象直观的可视化计算机仿真实现, 从而加深对信号与系统的基本原理方法及应用的理解, 培养学生主动获取知识和独立解决问题的能力本书第 1~4 章由王颖民编写, 第 5~7 章由郭爱编写全书由王颖民统稿在本书编写过程中, 得到了西南交通大学教材建设研究项目的大力支持, 也得到了西南交通大学电气工程学院的大力支持, 在此对他们表示衷心的感谢另外, 在本书编写过程中, 编者参考了众多国内外的优秀教材和相关资料, 在此向这些资料文献的作者深表谢意由于编者水平所限, 加之时间仓促, 书中难免有不妥或错误之处, 恳请读者指正 008 年 1 月

5 第章连续时间系统的时域分析信号与系统的概念 1 1. 信号的描述与分类基本信号信号的基本运算系统的描述与分类信号的 MATLAB 实现连续系统数学模型的建立 0. 线性系统的时域分析 4.3 卷积积分 35.4 系统对指数信号的响应 40.5 用 MATLAB 进行连续时间系统的时域分析周期信号的傅里叶级数周期信号的傅里叶频谱非周期信号的连续时间傅里叶变换典型信号的傅里叶变换傅里叶变换的性质系统响应的频域分析法无失真传输理想低通滤波器抽样定理用 MATLAB 进行连续时间信号和系统的频域分析拉普拉斯变换概述拉普拉斯变换的基本性质拉普拉斯逆变换 87

6 4.4 系统的复频域分析系统框图信号流图系统模拟线性系统的稳定性用 MATLAB 实现连续时间信号与系统的复频域分析基本离散时间信号离散时间系统的描述离散时间系统的传输算子和系统的模拟离散系统的零输入响应离散系统的单位响应离散信号的卷积和离散系统的零状态响应用 MATLAB 对离散信号与系统进行时域分析离散信号的 z 变换 z 变换的基本性质 z 反变换离散系统的差分方程的 z 域求解离散系统的 z 域分析系统传递函数的零极点及系统的稳定性判定离散系统的频域响应离散系统 z 域分析的 MATLAB 实现状态空间描述连续系统状态方程的建立连续系统状态方程的 s 域解法离散系统的状态变量分析法系统状态空间分析法的 MATLAB 实现

7 第章连续时间系统的时域分析 ( x, y)

8 f () 1.-1ab 1.-1c (a) 确定性信号 (b) 确定性信号 (c) 随机信号 ab 1.- a 1.-1a 1.-a 1.-1b 1.-1a 1.-a k 1.-bc 1.-b 1.-c (a) 连续时间信号 (b) 离散时间信号 (c) 离散时间信号 1.- T f () T 0

9 第章连续时间系统的时域分析 9 f () f( T ) ( ) T 0 f () f () f() 0 f() 0 1 f() 0 f () 1 1 f() 0 f() 0 f () 0 f() 0 0 f() 0 f () 0 f() 0 0 f() 0 f () 1.-1 f1( ) cos ( ) f ( ) 5cos(1 ) 6cos(18 ) f3( ) e cos( ) 1cos(4 ) f1( ) cos ( ) 1 T s 4 1 5cos(1 ) T1 s cos(18 ) T s 18 9 T1 T 1 3 s f () 1 3 s f3( ) e cos( ) f () f () f ()

10 T / T / E lim f ( ) d 1.- T P 1 f ( ) d 1.-3 T / lim T T T / f () 1 T T f () 0 E f () P 0 0 P f () E f () 1 f () 5cos( ) u() f3( ) e 0 其他 T / T T / 0 1 E lim f ( ) d d ( ) d P 1 f ( ) d 0 1 T / lim T T T / f 1 () J T P lim 5cos ( )d T T 1 T 5 lim 1 cos( ) d 0 T T T lim 6.5 W T T T T 5 5 T E lim 5cos ( )d lim 1 cos( ) d lim T 0 T 0 T f () T T 4 1 T T 1 T E3 lim e d T lim e d T T lim (e e ) T T 4 lim e T 4 1 T / / 1 T T T P3 lim (e ) d lim e d T T T / T T lim (e e ) T / T T 4 T T e e lim lim T 4T T f 3 ()

11 第章连续时间系统的时域分析 f () Ae a A a A 0 a a 0 a 0 a a 1.3-1b a Ae 0, a 0 f() f() Acos( ) (a) 指数信号 (b) 单边指数衰减信号 A 1.3-T f 1 T f j e cos jsin 1 cos (e e ) Re(e ) 1 j j j sin (e e ) Im(e ) j j j j 复指数信号

12 f () Ae s s j A ( j ) j e e e e e (cos jsin ) s 1.3- e s s j s e j e j e s 0 A Ae ( 0, 0) 1.3-3a e ( 0, s ) 1.3-3a cos ( 0, s j ) 1.3-3b e cos ( s j ) 1.3-3cd (a) (b) (c) (d) sin sin Sa( ) Sa( ) f () f( ) sin lim f( ) f(0) lim 1 0 0,,, 3 k( k 1,, ) Sa( ) sin Sa( ) d d Sa( ) d 0 lim f( )

13 5. u () 第章连续时间系统的时域分析 u () a 1 u ( 0 ) (a) (b) b u () 0 0 u () 0 0 u () f() Ae a (a) 矩形信号 a Ae 0, a 0 f1() 0 0 a f1 () f() u() Ae u() 1.3-6a f () 1.3-6b f () u( 1) u( ) f () f () (b) 矩形信号的图解表示 1.3-7

14 1 0 f() e 其他 f () u ( 1) u ( ) e e u () u ( 3) f () = u ( 1) u ( ) + e u () u ( 3) 6. () Dela Dirac ( ) 0 0 ()d () 1.3-8a ( 0 ) 1.3-8b ( 0) 0 ( 0) ( 0 )d 1 (b) (a) 1 () lim u u

15 第章连续时间系统的时域分析 k () 0( 0 ) k k () k f () 0 f () () f(0) () f () 0 0 f (0) f () f () ()d f(0) ()d f(0) () f( ) ( 0) f( 0) ( 0) f () ( )d f( ) ( )d f( ) ( 0 ) 0 f () ( 0 ) f ( 0 ) 0 f () ( )d 1 0 ( )d ( )d u ( ) 1 0 d u ( ) () d 1 ( a) ( ) ( a 0) a () ( ) () 7. r () 0 r ()

16 r () u ( )d r () ( )dd d() r u () d d r ( ) d () 1. uk ( ) 1 k 0 uk ( ) 0 k 0 k k 0 uk ( ) uk ( ) u () u () 0 uk ( ) k () ( k) 1 k 0 ( k) 0 k a 1.3-1b ( k ) () ( k) ( k) k 0 1 k f ( k) ( k) f(0) ( k) (a) ( k) uk ( ) ( k) u( k) u( k 1) uk ( ) ( n) k n (b) 3. f ( k) a k k 0 f( k) 0 f ( k) a k u( k) a 0 f ( k) ab a 0 f ( k) cd a 1 f ( k)

17 第章连续时间系统的时域分析 17 ac a 1 f ( k) bd a 1 f ( k) e a 1 f ( k) f (a) (b) (c) (d) (e) (f) 单位矩形序列 1 0 k N 1 GN ( k) 0 其他 G ( ) ( ) ( ) N k uk uk N rk ( ) kuk ( )

18 f () 1.4-1a f () y () f( ) f ( 0 ) f () y () f () 1.4-1b 0 0 f () 1.4-1c f () 1.4-a f () y () y () f( a) 1.4- a 1.4- f () a a a 1 y () f () 0 a 1 y () f () f ( ) f () 1.4-b f (/) f () 1.4-c f( ) f () s f( ) f () s f () f ( ) f () f () y () f( ) y () f () 0

19 第章连续时间系统的时域分析 f () 1.4-4a f( 4) f( 4) 翻转压缩右移 f() f( ) f( ) f ( ) f( 4) (a) (b) (c) (d) 左移翻转压缩 4 f() f( 4) f( 4) f( 4) (a) (b) (c) (d) f( ) f( ) f(4) f( 4) 压缩左移翻转

20 f 1 () f () f 1 () f () y () y () f() f() 1 f 1 () f () f 1 () f () y () y () f() f() f () f () d f ( ) y () d f () y () f ( )d 1.4- f () a f () f ( )d (a) (b) (c) f () f () f () 1.4-8b d f ( ) f() u ( 1) u ( 1) f() ( 1) ( 1) d ( 1) f () f( )d r ( 1) r ( 1) f () 1.4-8c

21 第章连续时间系统的时域分析 d i ( ) d i ( ) d us ( ) LC RC i() C d d d RLC y() ay() f() 1.5-3a 1.5-3b (a) 单输入单输出系统 (b) 多输入多输出系统 n uc () il ()

22 1. k k k f () y () f () y() k kf () ky () f 1 () y 1 () f () y () f1() y1() f() y() f () f () y () y () 1 1 f1 1 () y () f() y() kf() kf() ky() ky() H y () H f () 1 1 y () H f () H k f () k f () k y () k y () f () 0 f() f ()

23 第章连续时间系统的时域分析 3 y () y x () y f () x f y () y() y() f() 0 y x () y f () k k k k d() y y ( ) f( ) d f 1 () f () y 1 () y () d y1 ( ) d y ( ) y1( ) f1( ) y( ) f( ) d d k 1 k 1 1 d d k y k y k y k y k f k f () () () () () () f () k f () k f () y () ky 1 1() ky () kf 1 1 () kf () ky 1 1 () ky () d() y y ( ) f( ) d 1.5- f () y () y () f() f 1 () f () f1() y1() f1() f() y() f() f () f 1 () f () f () k f () k f () 1 1 k 1 k f () y() f() k1 f1() kf() kf 1 1() kf () ky 1 1() ky () kf() kf() ky() ky() n n1 m m1 d y () d y () d y () d f() d f() n n n1 n1 1 0 m m m1 m1 0 a a a a y() b b b f() d d d d d a i b i f () y(0)

24 d f ( ) y () ay(0) b y() y (0) 3 f() y () y(0) f() f() d d f ( ) y () ay(0) b y x () ay(0) d d f ( ) y f () b d f () k1f1() kf() d kf 1 1( ) kf ( ) yf () b d 1( ) d ( ) 1 d bk f bk f d ky () ky () d 1 f1 f y() y (0) 3 f() y f () 3 f () y () y (0) x y k1y1 ky (0) (0) (0) y y ky 1 1(0) ky (0) kky 1 1(0) y(0) ky 1 x1() ky x() k1y1(0) k y(0) y x () ky 1 x1() ky x() y () y(0) f() f() y () yx() yf() x () (0) ky 1 1(0) ky (0) f () y () 0 0 y() H f() y( 0) H f( 0) y () 0 H y () a

25 第章连续时间系统的时域分析 5 f () 0 y ( 0 ) 1.5-6b H H (a) (b) y() e f() y() 5sin f() ( 0 ) y( ) e f( ) f 0 H f( ) y( ) Hf( ) 0 0 e ( ) ( 0 ) y() e f() 1.5-6a e f ( ) 1.5-6b e f ( 0 ) y( 0) 5sin f( 0) H f( 0 ) 5sin f ( 0 ) y ( 0 ) y( ) H f( ) 0 0 y() 5sin f() f () f () 4. 0

大理大学 2019 年自命题科目考试大纲科目代码 :871 科目名称 : 信号与系统一目标要求信号与系统是大理大学电子与通信工程领域硕士专业学位研究生入学考试的自命题考试科目, 其目的是科学公平有效地测试考生掌握信号与系统的基本概念基本理论和基本分析方法的情况, 评价考生根据工程应用

大理大学 2019 年自命题科目考试大纲科目代码 :871 科目名称 : 信号与系统一目标要求信号与系统是大理大学电子与通信工程领域硕士专业学位研究生入学考试的自命题考试科目, 其目的是科学公平有效地测试考生掌握信号与系统的基本概念基本理论和基本分析方法的情况, 评价考生根据工程应用大理大学 2019 年自命题科目考试大纲科目代码 :871 科目名称 : 信号与系统一目标要求信号与系统是大理大学电子与通信工程领域硕士专业学位研究生入学考试的自命题考试科目, 其目的是科学公平有效地测试考生掌握信号与系统的基本概念基本理论和基本分析方法的情况, 评价考生根据工程应用的需求建立信号与系统的数学模型, 通过时间域与变换域的数学算法, 分析系统性能, 求解输出信号的能力,