第1章 緒論 1 1.1 信號與系統 1 1.2 信號的描述與分類 2 1.2.1 確定信號與隨機信號 2 1.2.2 連續時間信號與離散時間信號 3 1.2.3 周期信號與非周期信號 4 1.2.4 能量信號與功率信號 4 1.2.5 一維信號與多維信號 4 1.3 系統的描述與分類 4 1.3.1 線性時不變(LTI)系統 5 1.3.2 因果性和因果系統 7 1.3.3 穩定性和穩定系統 7 1.4 信號與系統分析方法概述 8 1.5 MATLAB基本知識 8 1.5.1 MATLAB簡介 8 1.5.2 MATLAB快速入門 9 課程思政擴展閱讀 12 習題 15 第2章 連續時間信號與系統的時域分析 17 2.1 常用信號及信號的基本運算 17 2.1.1 常用信號 17 2.1.2 信號的基本運算 18 2.1.3 常用信號及其運算的MATLAB實現 22 2.2 單位階躍信號和單位沖激信號 30 2.2.1 單位階躍信號 30 2.2.2 單位沖激信號 31 2.2.3 沖激信號的性質 31 2.2.4 階躍信號和沖激信號的MATLAB表示 33 2.3 連續系統及其描述 35 2.4 連續系統的零輸入響應 37 2.4.1 連續系統的零輸入響應求解 37 2.4.2 連續系統的零輸入響應的MATLAB實現 38 2.5 沖激響應和階躍響應 39 2.5.1 沖激響應和階躍響應的定義及計算 39 2.5.2 沖激響應和階躍響應的MATLAB實現 41 2.6 連續系統的零狀態響應——卷積積分 46 2.6.1 卷積積分 46 2.6.2 卷積積分的圖解法 48 2.6.3 卷積積分的性質 50 2.6.4 卷積積分的MATLAB實現 53 2.7 連續系統的時域分析 60 2.7.1 連續系統的時域分析方法 60 2.7.2 利用MATLAB求解零狀態響應 61 課程思政擴展閱讀 64 習題 65 上機練習 75 第3章 連續時間信號與系統的頻域分析 76 3.1 周期信號的傅里葉級數分析 76 3.1.1 三角函數形式的傅里葉級數 76 3.1.2 復指數形式的傅里葉級數 79 3.1.3 周期信號頻譜的特點 83 3.1.4 周期信號頻譜分析的MATLAB實現 84 3.2 非周期信號的傅里葉變換分析 88 3.2.1 從傅里葉級數到傅里葉變換 88 3.2.2 頻譜函數F(jω)的特性 90 3.2.3 典型非周期信號的傅里葉變換 91 3.2.4 非周期信號頻譜的MATLAB求解 95 3.3 傅里葉變換的性質 97 3.3.1 線性特性 98 3.3.2 對稱特性 98 3.3.3 時移特性 99 3.3.4 頻移特性 100 3.3.5 時域展縮特性 100 3.3.6 時域微分特性 101 3.3.7 頻域微分特性 102 3.3.8 時域積分特性 102 3.3.9 卷積特性(卷積定理) 103 3.4 連續系統的頻域分析 105 3.4.1 系統頻域分析法 106 3.4.2 系統頻域分析法舉例 107 3.4.3 連續信號頻域分析的MATLAB實現 109 3.4.4 用MATLAB計算連續系統的頻率響應 120 3.5 連續系統頻域分析應用舉例 121 3.5.1 無失真傳輸系統 122 3.5.2 理想低通濾波器 123 3.5.3 調制與解調 124 3.6 抽樣及抽樣定理 125 3.6.1 信號的抽樣 126 3.6.2 時域抽樣定理 127 課程思政擴展閱讀 130 習題 132 上機練習 143 第4章 連續時間信號與系統的復頻域分析 145 4.1 拉普拉斯變換 145 4.1.1 單邊拉普拉斯變換 145 4.1.2 拉普拉斯變換的收斂域 146 4.1.3 常用信號的拉普拉斯變換 148 4.2 單邊拉普拉斯變換的性質 148 4.2.1 線性特性 148 4.2.2 時移特性 149 4.2.3 復頻移(s域平移)特性 149 4.2.4 尺度變換(時-復頻展縮)特性 150 4.2.5 時域卷積定理 150 4.2.6 微分定理 150 4.3 拉普拉斯變換的MATLAB實現 152 4.4 拉普拉斯逆變換 155 4.4.1 極點為實數且無重根 155 4.4.2 極點為復數且無重根 157 4.4.3 極點為多重極點 158 4.5 部分分式展開及拉普拉斯逆變換的MATLAB實現 159 4.6 連續系統的復頻域分析 161 4.6.1 微分方程的拉普拉斯變換求解 162 4.6.2 電路網絡的復頻域模型分析法 164 4.6.3 系統函數(轉移函數) 166 4.6.4 連續系統復頻域分析的MATLAB實現 169 4.6.5 利用MATLAB分析H(s)的零極點與系統特性 171 課程思政擴展閱讀 173 習題 175 上機練習 183 第5章 離散信號與系統的時域分析 184 5.1 離散信號 184 5.1.1 離散信號概述 184 5.1.2 典型的離散信號 185 5.1.3 典型離散信號的MATLAB表示 187 5.2 離散信號的基本運算及MATLAB實現 190 5.3 離散系統及其描述 195 5.4 離散系統的零輸入響應 196 5.4.1 離散系統的零輸入響應求解 197 5.4.2 用MATLAB求解離散系統的零輸入響應 198 5.5 離散系統的單位樣值響應 199 5.5.1 單位樣值響應的定義及求解 200 5.5.2 用MATLAB求解離散系統的單位樣值響應 201 5.6 離散系統的零狀態響應——卷積和 203 5.6.1 卷積和的定義 203 5.6.2 卷積和的性質 205 5.6.3 卷積和的計算 206 5.6.4 卷積和及系統零狀態響應的MATLAB實現 209 5.7 離散系統響應的時域分析 212 5.7.1 離散系統的時域分析 212 5.7.2 離散系統時域分析的MATLAB實現 215 課程思政擴展閱讀 219 習題 221 上機練習 227 第6章 離散信號與系統的z域分析 228 6.1 離散信號的z變換 228 6.1.1 z變換的定義 228 6.1.2 常用離散信號的單邊z變換 229 6.2 z變換的基本性質 230 6.2.1 線性特性 231 6.2.2 移位特性 231 6.2.3 尺度變換特性 232 6.2.4 時間翻轉特性 232 6.2.5 z域微分(時域線性加權) 232 6.2.6 卷積定理 233 6.3 逆z變換 233 6.4 利用MATLAB計算z變換和逆z變換 235 6.5 離散系統的z域分析 238 6.5.1 差分方程的變換解 238 6.5.2 系統函數 239 6.5.3 離散系統因果性、穩定性與H(z)的關系 241 6.5.4 離散系統z域分析的MATLAB實現 241 6.5.5 利用MATLAB分析H(z)的零極點與系統特性 242 6.5.6 利用MATLAB求解離散系統的頻率響應 245 課程思政擴展閱讀 247 習題 248 上機練習 257 第7章 系統的信號流圖及模擬 258 7.1 系統的信號流圖 258 7.2 系統的信號流圖模擬 262 7.2.1 直接形式(卡爾曼形式) 262 7.2.2 串聯形式(級聯形式) 262 7.2.3 并聯形式 263 習題 265 部分習題答案 270 附錄 289 附錄1 卷積積分表 289 附錄2 常用周期信號的傅里葉系數表 290 附錄3 常用信號的傅里葉變換及其頻譜圖 292 附錄4 傅里葉變換的性質 295 附錄5 常用信號的拉普拉斯變換 296 附錄6 單邊拉普拉斯變換的性質 297 附錄7 常用序列單、雙邊z變換對 298 附錄8 單、雙邊z變換的性質 299 附錄9 自我檢測題 300 參考文獻 303