本書按照“信號(hào)與系統(tǒng)”課程教學(xué)基本要求、“信號(hào)分析與處理”課程教學(xué)基本要求并擴(kuò)充相關(guān)內(nèi)容編寫而成。書中包括信號(hào)與系統(tǒng)的主要內(nèi)容和數(shù)字信號(hào)處理的基本內(nèi)容，并對(duì)信號(hào)的時(shí)頻分析理論進(jìn)行初步介紹。全書共9章，分別為：信號(hào)與系統(tǒng)的基本概念、連續(xù)時(shí)間線性時(shí)不變系統(tǒng)的時(shí)域和s域分析、離散時(shí)間線性時(shí)不變系統(tǒng)的時(shí)域和z域分析、信號(hào)的頻域分析、卷積與系統(tǒng)的頻域分析、離散傅里葉變換、模擬濾波器、數(shù)字濾波器、現(xiàn)代信號(hào)分析與處理簡(jiǎn)介。每章末有習(xí)題，并附有習(xí)題參考答案。
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目錄
第1章 信號(hào)與系統(tǒng)的基本概念 1
1.1 信號(hào)概述 1
1.2 信號(hào)的分類 1
1.2.1 確定性信號(hào)與隨機(jī)信號(hào) 1
1.2.2 連續(xù)時(shí)間信號(hào)與離散時(shí)間信號(hào) 2
1.2.3 周期信號(hào)與非周期信號(hào) 2
1.2.4 能量信號(hào)與功率信號(hào) 3
1.3 單位階躍信號(hào)與單位沖激(脈沖)信號(hào) 4
1.3.1 連續(xù)時(shí)間單位階躍信號(hào)與單位沖激信號(hào) 4
1.3.2 離散時(shí)間單位階躍信號(hào)與單位脈沖信號(hào) 7
1.4 信號(hào)的基本運(yùn)算 8
1.4.1 連續(xù)時(shí)間信號(hào)的基本運(yùn)算 8
1.4.2 離散時(shí)間信號(hào)的基本運(yùn)算 10
1.5 信號(hào)的分解 13
1.5.1 周期信號(hào)的正交分解 13
1.5.2 連續(xù)時(shí)間信號(hào)的時(shí)域分解 15
1.5.3 離散時(shí)間信號(hào)的時(shí)域分解 16
1.6 系統(tǒng)概述 17
1.7 系統(tǒng)的分類 17
1.7.1 線性系統(tǒng)與非線性系統(tǒng) 17
1.7.2 時(shí)變系統(tǒng)與非時(shí)變系統(tǒng) 18
1.7.3 因果系統(tǒng)與非因果系統(tǒng) 19
1.7.4 穩(wěn)定系統(tǒng)與非穩(wěn)定系統(tǒng) 20
習(xí)題 20
習(xí)題參考答案 23
第2章 連續(xù)時(shí)間線性時(shí)不變系統(tǒng)的時(shí)域和s 域分析 24
2.1 電路分析與綜合簡(jiǎn)介 24
2.2 電路元件簡(jiǎn)介 25
2.3 線性電路一般分析方法簡(jiǎn)介 33
2.3.1 KCL、KVL 完備的數(shù)學(xué)形式 33
2.3.2 2b 法 34
2.3.3 其他分析方法 35
2.4 描述連續(xù)時(shí)間線性時(shí)不變系統(tǒng)的微分方程 37
2.5 連續(xù)時(shí)間線性時(shí)不變系統(tǒng)的響應(yīng) 38
2.5.1 連續(xù)時(shí)間線性時(shí)不變系統(tǒng)的初始條件 38
2.5.2 連續(xù)時(shí)間線性時(shí)不變系統(tǒng)的零輸入響應(yīng) 39
2.5.3 連續(xù)時(shí)間線性時(shí)不變系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng) 40
2.5.4 連續(xù)時(shí)間線性時(shí)不變系統(tǒng)的全響應(yīng) 43
2.6 連續(xù)時(shí)間線性時(shí)不變系統(tǒng)的s域分析 44
2.6.1 拉普拉斯變換 44
2.6.2 微分方程的拉普拉斯變換求解 49
2.6.3 電路的s 域模型與方程 50
2.6.4 系統(tǒng)函數(shù)與單位沖激響應(yīng) 53
2.6.5 系統(tǒng)的穩(wěn)定性 54
2.7 復(fù)合系統(tǒng)的連接及系統(tǒng)函數(shù) 55
2.7.1 系統(tǒng)的連接形式 55
2.7.2 復(fù)合系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù) 56
習(xí)題 58
習(xí)題參考答案 60
第3章 離散時(shí)間線性時(shí)不變系統(tǒng)的時(shí)域和z 域分析 62
3.1 描述離散時(shí)間線性時(shí)不變系統(tǒng)的差分方程 62
3.2 離散時(shí)間線性時(shí)不變系統(tǒng)的響應(yīng) 63
3.2.1 離散時(shí)間線性時(shí)不變系統(tǒng)的初始條件與響應(yīng)的迭代求解 63
3.2.2 離散時(shí)間線性時(shí)不變系統(tǒng)的零輸入響應(yīng) 64
3.2.3 離散時(shí)間線性時(shí)不變系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng) 65
3.2.4 離散時(shí)間線性時(shí)不變系統(tǒng)的全響應(yīng) 66
3.3 z 變換 67
3.3.1 z 變換的定義 67
3.3.2 z 變換的收斂域 68
3.3.3 常用序列的z變換 70
3.3.4 z 變換的性質(zhì) 73
3.3.5 逆z變換 77
3.4 離散時(shí)間線性時(shí)不變系統(tǒng)的z 域分析 79
3.4.1 利用z 變換求解差分方程 79
3.4.2 系統(tǒng)函數(shù)與單位脈沖響應(yīng) 81
3.4.3 系統(tǒng)的穩(wěn)定性 82
3.5 復(fù)合系統(tǒng)的連接及系統(tǒng)函數(shù) 82
習(xí)題 83
習(xí)題參考答案 85
第4章 信號(hào)的頻域分析 87
4.1 連續(xù)時(shí)間周期信號(hào)的傅里葉級(jí)數(shù)及頻譜 87
4.1.1 連續(xù)時(shí)間周期信號(hào)的傅里葉級(jí)數(shù) 87
4.1.2 傅里葉級(jí)數(shù)的指數(shù)形式 87
4.1.3 連續(xù)時(shí)間周期信號(hào)的頻譜 89
4.1.4 周期信號(hào)的功率譜 93
4.2 非周期信號(hào)的傅里葉變換 95
4.2.1 從傅里葉級(jí)數(shù)到傅里葉變換 95
4.2.2 典型非周期信號(hào)的傅里葉變換 97
4.2.3 傅里葉變換的性質(zhì) 101
4.3 連續(xù)時(shí)間周期信號(hào)的傅里葉變換 106
4.4 離散時(shí)間信號(hào)的生成與信號(hào)重建 108
4.4.1 采樣定理 108
4.4.2 實(shí)際采樣與信號(hào)重建 111
4.5 離散時(shí)間信號(hào)的傅里葉變換 115
4.5.1 s 平面與z 平面的映射關(guān)系 115
4.5.2 離散時(shí)間傅里葉變換的定義 117
4.5.3 離散時(shí)間傅里葉變換的基本性質(zhì) 119
4.6 離散周期信號(hào)的傅里葉級(jí)數(shù)和傅里葉變換 120
4.6.1 離散周期信號(hào)的傅里葉級(jí)數(shù) 120
4.6.2 離散周期信號(hào)的傅里葉變換 122
習(xí)題 124
習(xí)題參考答案 127
第5章 卷積與系統(tǒng)的頻域分析 130
5.1 卷積積分 130
5.1.1 單位沖激響應(yīng)的時(shí)域求解 130
5.1.2 零狀態(tài)響應(yīng)的卷積積分描述 131
5.1.3 卷積積分的計(jì)算與性質(zhì) 132
5.2 連續(xù)時(shí)間線性時(shí)不變系統(tǒng)的頻域分析 137
5.2.1 連續(xù)時(shí)間線性時(shí)不變系統(tǒng)的頻率特性 137
5.2.2 連續(xù)時(shí)間信號(hào)通過(guò)系統(tǒng)的頻域分析 138
5.2.3 無(wú)失真?zhèn)鬏斚到y(tǒng) 143
5.2.4 理想模擬濾波器 144
5.3 卷積和 146
5.3.1 單位脈沖響應(yīng)的時(shí)域求解 146
5.3.2 零狀態(tài)響應(yīng)的卷積和描述 148
5.3.3 卷積和的計(jì)算與性質(zhì) 148
5.4 離散時(shí)間線性時(shí)不變系統(tǒng)的頻域分析 152
5.4.1 離散時(shí)間線性時(shí)不變系統(tǒng)的頻率特性 152
5.4.2 離散時(shí)間信號(hào)通過(guò)系統(tǒng)的頻域分析 153
5.4.3 理想數(shù)字濾波器 153
習(xí)題 154
習(xí)題參考答案 156
第6章 離散傅里葉變換 159
6.1 離散傅里葉變換概述 159
6.1.1 離散傅里葉變換的定義 159
6.1.2 離散傅里葉變換與DTFT 和z 變換的關(guān)系 161
6.2 離散傅里葉變換的性質(zhì)和圓周卷積 163
6.2.1 離散傅里葉變換的性質(zhì) 163
6.2.2 圓周卷積 165
6.3 利用DFT 計(jì)算線性卷積 166
6.3.1 兩個(gè)有限長(zhǎng)序列的線性卷積 166
6.3.2 短序列與極長(zhǎng)序列的線性卷積 167
6.4 利用DFT 計(jì)算信號(hào)的頻譜 167
6.4.1 混疊現(xiàn)象 168
6.4.2 頻譜泄漏 170
6.4.3 柵欄現(xiàn)象 172
6.4.4 利用DFT 進(jìn)行頻譜分析時(shí)的參數(shù)選擇 173
6.5 快速傅里葉變換 174
6.5.1 DFT 的運(yùn)算量分析 174
6.5.2 減少DFT 運(yùn)算量的基本思路 174
6.5.3 基2 時(shí)間抽取FFT 算法 175
6.5.4 基2 頻率抽取FFT 算法 177
習(xí)題 179
習(xí)題參考答案 180
第7章 模擬濾波器 182
7.1 模擬濾波器的幾個(gè)概念 182
7.1.1 因果系統(tǒng)的一些特性 182
7.1.2 濾波器逼近 182
7.1.3 歸一化和去歸一化 183
7.2 模擬濾波器設(shè)計(jì) 183
7.2.1 模擬濾波器模平方函數(shù) 183
7.2.2 巴特沃思模擬低通濾波器設(shè)計(jì) 184
7.2.3 切比雪夫模擬低通濾波器設(shè)計(jì) 187
7.2.4 巴特沃思逼近與切比雪夫逼近的比較 189
7.2.5 利用原型模擬低通濾波器設(shè)計(jì)模擬高通、帶通、帶阻濾波器 189
7.3 無(wú)源模擬濾波器的實(shí)現(xiàn) 191
7.3.1 無(wú)源單端口LC 網(wǎng)絡(luò)的綜合 191
7.3.2 無(wú)源模擬濾波器的綜合 193
7.4 有源模擬濾波器的實(shí)現(xiàn) 199
7.4.1 有源模擬濾波器概述 199
7.4.2 一階轉(zhuǎn)移函數(shù)實(shí)現(xiàn)電路 200
7.4.3 二階轉(zhuǎn)移函數(shù)實(shí)現(xiàn)電路 201
習(xí)題 207
習(xí)題參考答案 208
第8章 數(shù)字濾波器 212
8.1 數(shù)字濾波器原理與類型 212
8.2 IIR 數(shù)字濾波器設(shè)計(jì) 214
8.2.1 脈沖響應(yīng)不變法設(shè)計(jì)IIR 濾波器 214
8.2.2 雙線性變換法設(shè)計(jì)IIR 濾波器 217
8.3 FIR 數(shù)字濾波器設(shè)計(jì) 220
8.3.1 線性相位系統(tǒng)及時(shí)域特性 220
8.3.2 窗函數(shù)法設(shè)計(jì)FIR 數(shù)字濾波器 223
8.3.3 幾種常用的窗函數(shù) 225
8.3.4 頻率取樣法設(shè)計(jì)線性相位FIR 濾波器 229
8.4 數(shù)字濾波器結(jié)構(gòu) 230
8.4.1 IIR 數(shù)字濾波器結(jié)構(gòu) 230
8.4.2 FIR 數(shù)字濾波器結(jié)構(gòu) 233
習(xí)題 234
習(xí)題參考答案 236
第9章 現(xiàn)代信號(hào)分析與處理簡(jiǎn)介 238
9.1 時(shí)頻分析方法 238
9.1.1 時(shí)頻分析的基本概念 238
9.1.2 短時(shí)傅里葉變換 239
9.1.3 Wigner-Ville 分布 240
9.1.4 時(shí)頻分析實(shí)例 242
9.2 小波變換 243
9.2.1 概述 243
9.2.2 連續(xù)小波變換 244
9.2.3 離散小波變換 250
9.2.4 小波分析在信號(hào)處理中的應(yīng)用 256
9.3 希爾伯特-黃變換 258
9.3.1 概述 258
9.3.2 瞬時(shí)頻率 258
9.3.3 固有模態(tài)函數(shù) 259
9.3.4 希爾伯特譜 261
9.3.5 希爾伯特-黃變換應(yīng)用實(shí)例 261
習(xí)題 265
習(xí)題參考答案 265
參考文獻(xiàn) 266
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