本书讨论了信号与系统分析的基本理论、基本分析方法及其应用。本书与前一版的主要区别在于本书含有大量利用MATLAB 实现的例题,并在章末增加了许多使用计算机辅助解决的习题,便于读者实践。在内容的组织上,前7 章讨论了时域和频域的连续时间线性系统,并在适当的地方给出了与离散时间信号与系统的对照,以便使读者能更好地理解离散时间和连续时间信号与系统之间的关系。此外,书中还介绍了可变状态的技术以及连续时间和离散时间状态方程。其余各章则讨论了离散时间系统,包括z 变换分析方法、数字滤波分析与合成,以及离散傅里叶变换算法。第9 章还加入了一个新的小节,讲述计算机辅助滤波器设计。
本书的读者应具有微分方程和电路理论的基本知识。此外,矩阵代数学的基本概念也有助于本书的学习。本书非常适合作为高等院校通信、电子、信息和计算机专业本科高年级或研究生低年级学生的教材。
第1章信号与系统建模的概念
1.1引言
1.2系统举例
1.3信号模型
1.4能量信号与功率信号
1.5能量谱密度与功率谱密度
1.6用MATL\B进行信号分析
第2章系统建模与时域分析
2.1引言
2.2系统建模的概念
2.3线性时不变系统的叠加积分
2.4卷积积分计算举例
2.5线性时不变系统的冲激响应
2.6利用阶跃响应求叠加积分
2.7线性时不变系统的频率响应函数
2.8线性系统的稳定性
2.9系统建模和仿真
第3章傅里叶级数
3.1引言
3.2三角级数
3.3周期信号的三角傅里叶级数表示
3.4复指数傅里叶级数
3.5傅里叶系数的对称性
3.6帕塞瓦尔(Paneval)定理
3.7线谱
3.8线性时不变系统对周期信号的稳态响应:无失真系统
3.9傅里叶谱的收敛速率
3.10傅里叶级数和信号空间
第4章傅里叶变换及其应用
4.1引言
4.2傅里叶积分
4.3能量谱密度
4.4极限傅里叶变换
4.5傅里叶变换定理
4.6用傅里叶变换进行系统分析
4.7利用傅里叶变换求正弦信号的系统稳态响应
4.8理想滤波器
4.9带宽和上升时间
4.10窗函数和吉布斯现象
4.11周期信号的傅里叶变换
4.12希尔伯特变换的应用
4.13离散傅里叶变换
第5章拉普拉斯变换
5.1引言
5.2求解拉普拉斯变换举例
5.3拉普拉斯变换的几个定理
5.4有理函数的逆
5.5反演积分及其在拉普拉斯反变换中的应用
5.6双边拉普拉斯变换
第6章拉普拉斯变换的应用
6.1引言
6.2利用拉普拉斯变换进行网络分析
6.3用拉普拉斯变换进行电路的回路分析和节点分析
6.4传递函数
6.5稳定性与罗斯阵列
6.6频率响应和波特图
6.7系统框图
6.8反馈电路的基本元件——运算放大器
第7章状态变量分析法
7.1引言
7.2状态变量的概念
7.3状态方程的形式
7.4状态方程的时域解
7.5状态方程的频域解
7.6求状态转移矩阵
7.7电网络的状态方程
7.8从传递函数求状态方程
7.9离散时间系统的状态方程
第8章离散时间信号与系统
8.1引言
8.2模/数转换
8.3z变换
8.4差分方程与离散时间系统
8.5离散时间系统举例
8.6利用反演积分求z反变换
第9章数字滤波器的分析与设计
9.1引言
9.2数字处理器的结构
9.3离散时间积分
9.4无限冲激响应滤波器设计
9.5有限冲激响应数字滤波器设计
9.6数字滤波器的计算机辅助设计
第10章离散傅里叶变换和快速傅里叶变换算法
10.1引言
10.2DFr与指数傅里叶级数比较:DFT的误差源
10.3DFT计算举例
10.4FFT的数学推导
10.5DFr的性质
10.6Fir的应用
10.7窗函数及其特性
10.8利用DFT进行信号处理时的参数选择
10.9Chirp-z变换
附录A使用MATLAB的说明与提示
附录B列写集总参数系统基本方程的系统化方法
附录C复变函数中的重要定义和定理
附录D矩阵代数
附录E模拟滤波器
附录F数学查找表
附录G部分习题参考答案
2001年7月间,电子工业出版社的领导同志邀请各高校十几位通信领域方面的老师,商量引进国外教材问题。与会同志对出版社提出的计划十分赞同;大家认为,这对我国通信事业、特别是对高等院校通信学科的教学工作会很有好处。
教材建设是高校教学建设的主要内容之一。编写、出版一本好的教材,意味着开设了一门好的课程,甚至可能预示着一个崭新学科的诞生。20世纪40年代MIT林肯实验室出版的一套28本雷达丛书,对近代电子学科、特别是对雷达技术的推动作用,就是一个很好的例子。
我国领导部门对教材建设一直非常重视。20世纪80年代,在原教委教材编审委员会的领导下,汇集了高等院校几百位富有教学经验的专家,编写、出版了一大批教材;很多院校还根据学校的特点和需要,陆续编写了大量的讲义和参考书。这些教材对高校的教学工作发挥了极好的作用。近年来,随着教学改革不断深入和科学技术的飞速进步,有的教材内容已比较陈旧、落后,难以适应教学的要求,特别是在电子学和通信技术发展神速、可以讲是日新月异的今天,如何适应这种情况,更是一个必须认真考虑的问题。解决这个问题,除了依靠高校的老师和专家撰写新的符合要求的教科书外,引进和出版一些国外优秀电子与通信教材,尤其是有选择地引进一批英文原版教材,是会有好处的。
一年多来,电子工业出版社为此做了很多工作。他们成立了一个“国外电子与通信教材系列”项目组,选派了富有经验的业务骨干负责有关工作,收集了230余种通信教材和参考书的详细资料,调来了100余种原版教材样书,依靠由20余位专家组成的出版委员会,从中精选了40多种,内容丰富,覆盖了电路理论与应用、信号与系统、数字信号处理、微电子、通信系统、电磁场与微波等方面,既可作为通信专业本科生和研究生的教学用书,也可作为有关专业人员的参考材料。此外,这批教材,有的翻译为中文,还有部分教材直接影印出版,以供教师用英语直接授课。希望这些教材的引进和出版对高校通信教学和教材改革能起一定作用。
在这里,我还要感谢参加工作的各位教授、专家、老师与参加翻译、编辑和出版的同志们。各位专家认真负责、严谨细致、不辞辛劳、不怕琐碎和精益求精的态度,充分体现了中国教育工作者和出版工作者的良好美德。
随着我国经济建设的发展和科学技术的不断进步,对高校教学工作会不断提出新的要求和希望。我想,无论如何,要做好引进国外教材的工作,一定要联系我国的实际。教材和学术专著不同,既要注意科学性、学术性,也要重视可读性,要深入浅出,便于读者自学;引进的教材要适应高校教学改革的需要,针对目前一些教材内容较为陈旧的问题,有目的地引进一些先进的和正在发展中的交叉学科的参考书;要与国内出版的教材相配套,安排好出版英文原版教材和翻译教材的比例。我们努力使这套教材能尽量满足上述要求,希望它们能放在学生们的课桌上,发挥一定的作用。
最后,预祝“国外电子与通信教材系列”项目取得成功,为我国电子与通信教学和通信产业的发展培土施肥。也恳切希望读者能对这些书籍的不足之处、特别是翻译中存在的问题,提出意见和建议,以便再版时更正。