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目录 1

第1章 信号与系统分析导论 1

1.1 信号的描述及分类 1

1.1.1 信号的定义与描述 1

1.1.2 信号的分类和特性 2

1.2 系统的描述及分类 5

1.2.1 系统的数学模型 5

1.2.2 系统的分类 6

1.2.3 系统联结 12

1.3 信号与系统分析概述 13

1.3.1 信号与系统分析的基本内容与方法 13

1.3.2 信号与系统理论的应用 15

习题 16

第2章 信号的时域分析 19

2.1 连续时间信号的时域描述 19

2.1.1 典型普通信号 19

2.1.2 奇异信号 22

2.2 离散时间信号时域描述 30

2.2.1 离散时间信号的表示 30

2.2.2 基本离散序列 30

2.3 连续时间信号的基本运算 35

2.4 离散时间信号的基本运算 41

2.5 确定信号的时域分解 44

2.6.1 连续信号的MATLAB表示 48

2.6 信号的MATLAB表示 48

2.6.2 离散信号的MATLAB表示 50

2.6.3 信号基本运算的MATLAB实现 52

习题 54

MATLAB习题 59

第3章 系统的时域分析 61

3.1 线性时不变系统的描述及特点 61

3.1.1 连续时间系统的数学描述 61

3.1.2 离散时间系统的数学描述 63

3.1.3 线性时不变系统 65

3.2 连续时间LTI系统的响应 68

3.2.1 经典时域分析方法 68

3.2.2 连续LTI系统的零输入响应 70

3.2.3 连续LTI系统的零状态响应 72

3.3 连续系统的冲激响应 73

3.4 卷积积分 75

3.4.1 卷积的计算 75

3.4.2 卷积的性质 79

3.4.3 奇异信号的卷积 81

3.5 离散时间系统的响应 82

3.5.1 迭代法 82

3.5.2 经典法求解差分方程 83

3.5.3 离散LTI系统的零输入响应 85

3.5.4 离散LTI系统的零状态响应 86

3.6 离散系统的单位脉冲响应 87

3.7.1 序列卷积和的图形计算 89

3.7 序列卷积和 89

3.7.2 列表法计算序列卷积和 91

3.7.3 序列卷积的性质 92

3.8 冲激响应表示的系统特性 94

3.8.1 级联系统的冲激响应 94

3.8.2 并联系统的冲激响应 95

3.8.3 因果系统 97

3.8.4 稳定系统 98

3.9 利用MATLAB进行系统的时域分析 100

习题 105

MATLAB习题 113

4.1.1 指数形式的Fourier级数 115

第4章 周期信号的频域分析 115

4.1 连续时间信号的Fourier级数 115

4.1.2 三角形式的Fourier级数 116

4.1.3 Fourier级数的收敛条件 119

4.1.4 信号的对称性和Fourier系数的关系 121

4.2 连续时间Fourier级数的基本性质 125

4.3 连续周期信号的频谱分析 128

4.3.1 周期信号频谱的概念 128

4.3.2 相位谱的作用 131

4.3.3 信号的有效带宽 132

4.3.4 周期信号的功率谱 133

4.4.1 周期序列的离散Fourier级数 135

4.4 离散Fourier级数 135

4.4.2 DFS的基本性质 137

4.5 周期信号频域分析的MATLAB实现 138

习题 142

NATLAB习题 146

第5章 非周期信号的频域分析 147

5.1 连续非周期信号的频谱 147

5.2 常见连续信号的频域分析 150

5.2.1 常见非周期信号的频谱 150

5.2.2 常见周期信号的频谱 154

5.3 连续时间Fourier变换的性质 157

5.4 离散时间Fourier变换 169

5.5 离散时间Fourier变换的主要性质 171

5.6 非周期信号频域分析的MATLAB实现 174

习题 177

MATLAB习题 182

第6章 系统的频域分析 184

6.1 连续非周期信号通过系统响应的频域分析 184

6.1.1 连续系统的频率响应 184

6.1.2 微分方程描述的LTI系统响应 187

6.1.3 电路系统的响应 189

6.2 连续周期信号通过系统响应的频域分析 190

6.2.1 正弦信号通过系统的响应 190

6.2.2 任意周期信号通过系统的响应 191

6.3.1 无失真传输系统 192

6.3 无失真传输系统与理想滤波器 192

6.3.2 理想滤波器 194

6.4 时域抽样与抽样定理 199

6.4.1 信号的时域抽样 199

6.4.2 时域抽样定理 200

6.4.3 信号的重建 203

6.5 离散系统的频域分析 204

6.6 利用MATLAB分析系统的频率响应 206

习题 208

MATLAB习题 211

7.1.1 Laplace变换 213

7.1 连续时间信号的复频域分析 213

第7章 连续时间信号与系统的复频域分析 213

7.1.2 单边Laplace变换的收敛域 215

7.1.3 常用信号的Laplace变换 217

7.1.4 单边Laplace变换的性质 219

7.1.5 Laplace反变换 228

7.1.6 双边Laplace变换 233

7.2 连续时间系统响应的复频域分析 237

7.2.1 微分方程的复频域求解 237

7.2.2 电路的复频域模型 239

7.3 连续时间系统函数与系统特性 241

7.3.1 系统函数 241

7.3.2 系统函数的零极点分布 243

7.3.3 系统函数与系统特性的关系 244

7.4 连续系统的模拟 248

7.4.1 系统的联结 248

7.4.2 连续系统的模拟 250

7.5 利用MATLAB进行连续系统的复频域分析 255

7.5.1 MATLAB实现部分分式展开式 255

7.5.2 H（s）的零极点与系统特性的MATLAB计算 257

习题 258

MATLAB习题 265

第8章 离散时间信号与系统的z域分析 267

8.1 离散时间信号的z域分析 267

8.1.1 单边z变换 267

8.1.2 常用序列的z变换 269

8.1.3 单边z变换的主要性质 270

8.1.4 单边z反变换 277

8.1.5 双边z变换 281

8.2 离散时间系统响应的z域分析 285

8.3 离散时间系统函数与系统特性 288

8.3.1 系统函数及其零极点 288

8.3.2 系统函数的零极点分布与系统时域特性的关系 290

8.3.3 系统函数的零极点分布与系统频率响应的关系 291

8.3.4 系统函数的零极点分布与系统稳定性的关系 294

8.4 离散时间系统的模拟 295

8.4.1 离散时间系统的联结 295

8.4.2 离散时间系统的模拟 297

8.5.1 部分分式展开式的MATLAB实现 301

8.5 利用MATLAB进行离散系统的z域分析 301

8.5.2 利用MATLAB计算H（z）的零极点与系统特性 302

习题 304

MATLAB习题 309

第9章 系统的状态变量分析 311

9.1 引言 311

9.2 连续时间系统状态方程的建立 312

9.2.1 连续时间系统状态方程的普遍形式 312

9.2.2 由电路图建立状态方程 314

9.2.3 由微分方程建立状态方程 315

9.2.4 由系统模拟方框图建立状态方程 316

9.3.1 连续时间系统的状态方程的时域求解 321

9.3 连续时间系统状态方程的求解 321

9.3.2 状态方程的变换域求解 323

9.4 状态矢量的线性变换 325

9.5 系统的可控制性和可观测性 330

9.6 离散系统的状态方程 333

9.6.1 离散时间系统状态方程的一般形式 333

9.6.2 由差分方程建立状态方程 334

9.6.3 由系统方框图或系统函数建立状态方程 335

9.7 离散时间系统状态方程的解 337

9.7.1 离散状态方程的时域求解 337

9.7.2 离散状态方程的变换域求解 338

9.8.1 系统微分方程到状态方程的转换 342

9.8.2 系统状态方程系统函数矩阵的计算 342

9.8 MATLAB在系统状态变量分析中的应用 342

9.8.3 利用MATLAB求解连续时间系统的状态方程 343

9.8.4 利用MATLAB求解离散时间系统的状态方程 344

习题 345

第10章 信号处理在通信和生物医学的应用 351

10.1 连续时间信号的幅度调制与解调 352

10.1.1 抑制载波幅度调制 352

10.1.2 同步解调 353

10.1.3 含有载波的幅度调制与非同步解调 355

10.2 单边带幅度调制 358

10.3 频分复用 364

10.4 脉冲幅度调制 365

10.5 时分多路复用 368

10.6 离散时间信号幅度调制 370

10.7 利用MATLAB分析信号的调制与解调 373

10.8 信号与系统在生物神经网络分析中的应用 375

10.8.1 神经元的生理结构和生化组成 376

10.8.2 静息状态下的神经元等效电路 378

10.8.3 激励状态下的神经元等效电路 379

10.8.4 神经网络中神经元等效电路 380

10.8.5 Hodgkin和Huxley神经元数学模型 381

10.8.6 神经网络中神经元数学模型 385

10.8.7 数值计算方法 386

习题 391

MATLAB习题 395

主要参考文献 397