本书系统阐述确定性信号的时域和频域分析,线性时不变系统的描述与特性,以及信号通过线性时不变系统的时域分析与变换域分析;深入论述信号与系统的基本概念、理论与分析方法;简要介绍信号与系统的基本理论和方法在通信系统、雷达系统中的应用。全书共分六章,内容包括信号与系统的时域分析、频域分析、复频域分析、Z域分析。本书根据信息技术发展趋势,结合近年教育教学改革的成果,按照连续与离散并行、先时域后变换域、三种变换域分析并列的结构体系展开内容。 本书在内容上更突出基本理论、基本概念和基本方法;在结构上易于对比和学习掌握,模块化搭建学习内容;淡化计算技巧,引入计算机仿真工具作为信号与系统分析的工具,注重案例分析,增编了应用性和综合设计性的章节、例题及提高题,提供了对应的云教材。 本书可作为高等院校电子信息类、自动化类等专业的教材,也可供自主学习者和相关领域的工程技术人员学习参考。

第1章信号与系统 1.1信号与系统概述 1.2信号的分类 1.2.1确定性信号和随机性信号 1.2.2连续时间信号和离散时间信号 1.2.3周期信号和非周期信号 1.2.4功率有限信号和能量有限信号 1.2.5实信号和复信号 1.2.6奇异信号和普通信号 1.2.7因果信号和非因果信号 1.3信号的时域运算 1.3.1信号的加减与乘法运算 1.3.2信号的微/积分与差分/累加运算 1.3.3信号波形的翻转、展缩与平移 1.3.4信号的分解 1.3.5卷积积分与卷积和运算 1.4系统及其分类 1.4.1系统定义和表示 1.4.2系统的分类和特性 1.4.3系统的状态变量 1.5信号与系统分析方法与理论应用 1.5.1系统分析方法概述 1.5.2信号与系统分析理论的应用 1.6案例: 雷达信号的时域分析 1.6.1静止目标的回波——信号时移 1.6.2运动目标的回波——信号时移和展缩 1.6.3运动目标的回波——信号展缩引起的多普勒频移 1.7信号时域分析计算机仿真 1.7.1连续时间信号的实现 1.7.2离散时间信号的实现 1.7.3信号时域运算的实现 习题 思考题 基本题 提高题 计算机作业 第2章线性时不变系统时域分析 2.1连续时间线性时不变系统的时域分析 2.1.1连续时间线性时不变系统的数学模型 2.1.2零输入响应 2.1.3单位冲激响应 2.1.4零状态响应 2.1.5连续时间线性时不变系统响应模式分析 2.2离散时间线性时不变系统的时域分析 2.2.1线性时不变系统的数学模型 2.2.2零输入响应 2.2.3单位样值响应 2.2.4零状态响应 2.2.5离散时间线性时不变系统响应模式分析 2.3案例: 雷达信号处理中的线性时不变系统 2.3.1将目标建模为线性时不变系统 2.3.2将信号处理过程建模为线性时不变系统 2.3.3两个系统的级联和交换顺序 2.4线性时不变系统时域分析计算机仿真 2.4.1连续时间系统单位冲激响应和阶跃响应的求解 2.4.2连续时间系统零输入响应和零状态响应的求解 2.4.3离散时间系统单位样值响应的求解 2.4.4离散时间系统零输入响应和零状态响应的求解 习题 思考题 基本题 提高题 计算机作业 第3章连续时间信号与系统频域分析 3.1引言 3.2信号的正交分解和傅里叶展开 3.2.1矢量的正交与正交分解 3.2.2信号的正交和正交分解 3.2.3傅里叶级数展开 3.3周期信号的频谱分析 3.3.1波形对称性与谐波特性的关系 3.3.2频谱结构与波形参数的关�� 3.3.3功率谱和有效频带 3.3.4线性时不变系统对周期信号的响应 3.4非周期信号傅里叶变换 3.4.1傅里叶变换的导出 3.4.2傅里叶变换的物理意义 3.5连续时间傅里叶变换的性质 3.5.1傅里叶变换的性 3.5.2线性特性 3.5.3奇偶特性 3.5.4共轭特性 3.5.5对称特性 3.5.6时频展缩特性 3.5.7时移特性 3.5.8频移特性 3.5.9时域微分特性 3.5.10频域微分特性 3.5.11时域卷积定理 3.5.12频域卷积定理 3.5.13时域积分定理 3.5.14信号能量与频谱的关系 3.6周期信号傅里叶变换 3.7傅里叶反变换 3.7.1利用傅里叶变换对称特性 3.7.2部分分式展开 3.7.3利用傅里叶变换性质和常见信号的傅里叶变换对 3.8系统的频域分析 3.8.1线性时不变系统零状态响应的频域表示 3.8.2微分方程系统的频域表示 3.8.3电路系统的频域分析 3.9无失真传输与滤波 3.9.1信号的无失真传输 3.9.2信号的滤波 3.10时域抽样 3.10.1冲激串抽样 3.10.2脉冲串抽样 3.10.3时域抽样定理 3.10.4频域抽样定理 3.11案例: 频谱分析在雷达测速中的应用 3.11.1单频连续波雷达的运动目标回波及其频谱 3.11.2脉冲多普勒雷达的运动目标回波及其频谱 3.12连续时间信号与系统频域分析计算机仿真 3.12.1连续时间周期信号的频域分析 3.12.2连续时间非周期信号的频域分析 3.12.3连续时间系统的频域分析 习题 思考题 基本题 提高题 计算机作业 第4章离散时间信号与系统频域分析 4.1离散时间傅里叶变换 4.1.1抽样信号的频谱 4.1.2离散时间傅里叶变换 4.1.3离散时间傅里叶变换性质 4.1.4周期序列的离散时间傅里叶变换 4.2离散时间傅里叶级数 4.2.1周期序列的分解与合成 4.2.2离散傅里叶级数展开 4.2.3离散傅里叶级数的主要性质 4.3几种傅里叶变换的关系 4.3.1连续时间傅里叶变换 4.3.2连续时间傅里叶级数 4.3.3离散时间傅里叶变换 4.3.4离散时间傅里叶级数 4.4离散时间系统频域分析 4.4.1系统响应的频域表示 4.4.2系统的频率响应和单位样值响应的计算 4.4.3滤波特性 4.5案例: 离散时间傅里叶变换在阵列雷达中的应用 4.5.1离散时间傅里叶变换与波达方向估计 4.5.2相控阵雷达的方向图 4.5.3MIMO阵列的卷积原理与等效阵列 4.6离散时间信号与系统频域分析计算机仿真 4.6.1离散时间非周期信号的频域分析 4.6.2离散时间周期信号的频域分析 4.6.3离散时间系统的频域分析 习题 思考题 基本题 提高题 计算机作业 第5章连续时间信号与系统复频域分析 5.1拉普拉斯变换 5.1.1拉普拉斯变换的定义 5.1.2拉普拉斯变换的收敛域 5.1.3单边拉普拉斯变换 5.1.4拉普拉斯变换和傅里叶变换的关系 5.2拉普拉斯变换的性质 5.2.1线性特性 5.2.2时移(延时)特性 5.2.3复频移特性 5.2.4尺度变换特性 5.2.5时域微分定理 5.2.6时域积分定理 5.2.7s域微分定理 5.2.8s域积分定理 5.2.9初值定理 5.2.10终值定理 5.2.11卷积定理 5.3拉普拉斯反变换 5.3.1利用拉普拉斯性质求反变换 5.3.2部分分式展开法求解反变换 5.4双边拉普拉斯变换 5.4.1收敛域 5.4.2双边拉普拉斯变换的求法及基本性质 5.4.3双边拉普拉斯反变换 5.5系统的复频域分析 5.5.1微分方程的复频域求解 5.5.2电路系统的复频域求解 5.6连续时间系统的系统函数及系统特性 5.6.1系统函数 5.6.2系统的极零点分析 5.6.3全通系统和小相位系统 5.6.4系统因果性和稳定性分析 5.7信号流图和梅森公式 5.7.1信号流图 5.7.2流图代数 5.7.3梅森公式 5.8系统模拟 5.9连续系统的状态变量分析 5.9.1连续系统状态方程和输出方程 5.9.2由系统的输入输出模型建立状态空间模型 5.9.3连续系统状态方程的s域求解 5.10案例: 运用复频域方法分析锁相环的动态性能 5.10.1锁相环的组成和工作原理 5.10.2锁定状态下的线性模型 5.10.3环路滤波器对锁相环特性的影响 5.11连续时间信号与系统复频域分析计算机仿真 5.11.1信号的拉普拉斯变换 5.11.2系统函数极零点与系统特性 5.11.3系统的模拟 5.11.4系统响应求解 习题 思考题 基本题 提高题 计算机作业 第6章离散时间信号与系统复频域分析 6.1引言 6.2z变换 6.2.1从离散时间傅里叶变换到z变换 6.2.2从拉普拉斯变换到z变换 6.2.3z变换的收敛域 6.2.4单边z变换 6.3z变换的性质 6.3.1线性 6.3.2时移特性 6.3.3频移性质 6.3.4z域微分(序列线性加权) 6.3.5时域卷积定理 6.3.6初值定理和终值定理 6.4z反变换 6.4.1围线积分与极点留数法 6.4.2幂级数展开法 6.4.3部分分式展开法 6.5利用z变换分析线性时不变离散时间系统 6.5.1利用单边z变换求解线性时不变离散系统的响应 6.5.2系统函数及系统特性分析 6.5.3由极零点确定系统频率响应的几何图解法 6.5.4系统的图形表示方法 6.5.5系统模拟 6.6离散系统的状态变量分析 6.6.1离散系统状态方程建立 6.6.2离散系统状态方程的z域求解 6.7案例: 地杂波对消器 6.7.1全相参脉冲雷达的离散时间信号模型 6.7.2数字杂波对消器 6.8离散时间信号与系统z域分析计算机仿真 6.8.1z变换 6.8.2系统函数极零点与系统特性 6.8.3系统响应求解 习题 思考题 基本题 提高题 计算机作业 附录A常用数学公式、三大变换性质和变换对 附录B在线实训项目使用指南 参考答案 参考文献