內容全面 主要內容包括信號與系統的基本概念，連續時間系統的時域、頻域和復頻域分析，離散信號與系統的時域和復頻域分析，以及MATLAB 在信號與系統中的應用。

適應面廣 可作為高等院校電氣信息類專業“信號與系統”課程的教材和研究生入學考試參考書，也可供相關專業的工作人員自學和參考。

循序漸進 講解由淺入深，過程介紹清晰，注重理論與工程相結合，便于教學和學生自學。

第二版前言

“信號與系統”課程是電氣工程、自動化、通信工程、電子信息工程等專業的核心基礎課程，是一門重要的承上（高等數學、線性代數、復變函數、電路分析基礎、模擬電子技術等）啟下（數字信號處理、通信原理、自動控制技術等）的課程。可以說“信號與系統”課程教學的成敗直接決定是否能夠培養出合格的電氣信息類專業人才。

本書面向電氣、電子信息類應用人才，突出應用型人才要求，著力滿足電氣工程、自動化、電子信息、通信工程等專業新工科建設中關于信號與系統方面的知識要求。本書注重核心知識，弱化繁冗內容，既注重連續信號與系統的時域、頻域、復頻域分析，離散信號與系統的時域、z域分析等核心知識點，又做到敘述簡潔、例題典型、公式推導優化；理論與實際緊密結合，針對“信號與系統”課程理論性強、不易理解的問題，教材理論部分注重與實際例子相結合，仿真實踐部分力求與實驗課程相協調。

本書是“普通高等教育‘十三五’規劃教材”《信號與系統》（2016年）的修訂版，新版本在內容上仍然覆蓋了“信號與系統”課程教學基本要求的所有內容，在體系結構上保留了原書的特色。同時，根據當前“信號與系統”的發展，結合新工科建設的需求和教學要求，我們對教材內容進行了修訂。與上一版相比，本書的最大改動在于第8章，詳細介紹了MATLAB的基本知識，MATLAB仿真軟件應用于信號與系統的時域、頻域、復頻域分析，以及離散信號與系統的時域、z域分析的方法，并給出了21個經典應用的例子。該部分內容與仿真實驗內容一一對應，以便課程教學。另外，“信號與系統”的實踐教學還與大學生科技創新實踐以及全國電子設計競賽相銜接，通過積極引導學生參加這樣的實踐活動，提高學生對課堂知識的理解，提升其科技創新與實踐能力。

本書由張宇任主編，熊煒、黃道敏任副主編，其中第1、2、3、5章由湖北工業大學張宇教授編寫，第4章由空軍預警學院黃道敏副教授編寫，第6章由湖北工業大學熊煒副教授編寫，第7章由湖北工業大學熊煒副教授和曾春艷副教授共同編寫，第8章由空軍預警學院彭軍講師編寫。

限于編者的水平，書中恐有疏誤之處，懇請讀者批評指正。

作 者

2022年6月

第二版前言
第一版前言
第1章 信號與系統的基本概念 1
1.1 信號及其描述方式 1
1.1.1 信號 1
1.1.2 信號的描述方式 1
1.2 信號的分類 1
1.3 常用單元信號 4
1.3.1 常用連續信號 4
1.3.2 常用奇異信號 6
1.4 信號的運算 12
1.5 信號的分解與合成 13
1.6 系統的模型 15
1.7 系統的分類 16
1.7.1 連續時間系統與離散時間系統 16
1.7.2 即時系統與動態系統 17
1.7.3 集總參數系統與分布參數系統 17
1.7.4 線性系統與非線性系統 17
1.7.5 時變系統與非時變系統 18
1.7.6 可逆系統與不可逆系統 19
1.7.7 因果與非因果系統 19
1.7.8 穩定系統與非穩定系統 20
1.8 系統分析方法 20
習題1 21
第2章 連續時間系統的時域分析 27
2.1 系統的數學模型—微分方程與傳輸算子 27
2.2 系統微分方程的經典解 31
2.3 系統零輸入響應的求解 33
2.4 系統的沖激響應和階躍響應 37
2.4.1 系統的沖激響應 37
2.4.2 單位沖激響應的求法 38
2.4.3 系統的階躍響應及其求法 42
2.5 系統零狀態響應—卷積積分 44
2.6 卷積運算的性質 47
2.6.1 卷積代數 47
2.6.2 卷積的微分與積分 48
2.6.3 與沖激函數或階躍函數的卷積 49
習題2 53
第3章 連續時間信號的頻譜—傅里葉變換 58
3.1 用完備正交函數集表示信號 58
3.1.1 正交矢量 58
3.1.2 正交函數與正交函數集 59
3.1.3 完備的正交函數集 59
3.1.4 常見的完備正交函數集 60
3.2 周期信號的傅里葉級數 61
3.2.1 三角函數形式的傅里葉級數 61
3.2.2 傅里葉級數的性質 63
3.2.3 指數形式的傅里葉級數 67
3.3 周期矩形脈沖的頻譜分析 70
3.3.1 周期矩形脈沖信號的頻譜 70
3.3.2 周期矩形脈沖頻譜結構分析 72
3.3.3 周期信號頻譜的特點 74
3.4 非周期信號頻譜—傅里葉變換 74
3.4.1 頻譜密度函數 74
3.4.2 典型非周期信號的傅里葉變換 78
3.5 傅里葉變換性質 83
3.5.1 傅里葉變換性質 83
3.5.2 周期信號的傅里葉變換 95
3.6 能量譜和功率譜—帕塞瓦爾定理 98
3.6.1 周期信號的功率譜、帕塞瓦爾恒等式 98
3.6.2 非周期信號的能量譜、帕塞瓦爾定理 100
習題3 101
第4章 連續時間系統的頻域分析 107
4.1 系統的頻率特性 107
4.2 系統對非正弦周期信號的響應 109
4.3 系統對非周期信號的響應 111
4.4 信號無失真傳輸條件 114
4.4.1 無失真概念 114
4.4.2 無失真傳輸條件 114
4.5 理想低通濾波器的沖激響應與階躍響應 116
4.5.1 理想低通濾波器的沖激響應 116
4.5.2 理想低通濾波器的階躍響應 117
4.6 抽樣定理 118
4.6.1 抽樣的概念 118
4.6.2 時域抽樣 119
4.6.3 時域抽樣定理 120
4.6.4 頻域抽樣及其抽樣定理 121
4.7 調制與解調 123
4.7.1 調制 123
4.7.2 解調 124
4.7.3 調幅信號作用于線性系統 124
4.8 頻分復用與時分復用 125
4.8.1 頻分復用 125
4.8.2 時分復用 126
習題4 127
第5章 連續時間系統的復頻域分析 131
5.1 拉普拉斯變換 131
5.1.1 從傅里葉變換到拉普拉斯變換 131
5.1.2 收斂域 132
5.2 單元信號的拉普拉斯變換 133
5.3 拉普拉斯變換的性質 134
5.4 拉普拉斯反變換 136
5.4.1 簡單函數的拉普拉斯反變換 136
5.4.2 部分分式展開 137
5.4.3 待定系數的求法 138
5.4.4 圍線積分法 141
5.5 線性系統的拉普拉斯變換分析法 142
5.5.1 微分方程的復頻域求解 142
5.5.2 電路的 域模型 144
5.6 雙邊拉普拉斯變換 147
5.7 系統的模擬圖與框圖 151
5.7.1 三種運算器 151
5.7.2 系統模擬的定義與系統的模擬圖 152
5.7.3 常用的模擬圖形式 153
5.7.4 系統的框圖 157
5.8 系統的信號流圖與梅森公式 159
5.8.1 信號流圖的定義 159
5.8.2 三種運算器的信號流圖表示 159
5.8.3 模擬圖與信號流圖的相互轉換規則 160
5.8.4 信號流圖的名詞術語 162
5.8.5 梅森公式 163
5.9 系統函數 165
5.9.1 系統函數的定義與分類 165
5.9.2 系統函數的一般表示式及其零、極點圖 167
5.9.3 系統函數的應用 170
習題5 184
第6章 離散信號與系統的時域分析 192
6.1 引言 192
6.2 序列及其基本運算 192
6.2.1 序列的定義 192
6.2.2 典型序列 193
6.2.3 序列的基本運算 197
6.3 卷積和 199
6.3.1 卷積和的定義 199
6.3.2 卷積和的性質 202
6.3.3 常用序列的卷積和公式 204
6.4 離散時間系統的建模與求解 205
6.4.1 LTI離散系統 206
6.4.2 LTI離散系統的數學模型—差分方程 207
6.4.3 線性差分方程的求解方法 210
6.5 離散時間系統的零輸入響應 210
6.5.1 一階線性時不變離散系統的零輸入響應 210
6.5.2 階線性時不變離散系統的零輸入響應 211
6.6 離散時間系統的零狀態響應 213
6.6.1 離散系統的轉移（傳輸）算子 214
6.6.2 單位脈沖響應h(n) 214
6.6.3 零狀態響應 217
6.7 系統差分方程的經典解 218
習題6 220
第7章 z變換與離散系統的z域分析 226
7.1 引言 226
7.2 z變換定義 226
7.3 z變換收斂域 227
7.4 典型序列的z變換 231
7.5 z變換的性質 234
7.6 逆z變換 245
7.7 z變換求解差分方程 249
7.8 離散系統的表示和模擬 252
7.8.1 離散系統的方框圖表示 252
7.8.2 離散系統的信號流圖表示 255
7.8.3 離散系統的模擬 257
7.9 系統函數與系統特性 261
7.9.1 系統函數 261
7.9.2 H(z)的零、極點分布與時域特性 262
7.9.3 系統的因果穩定性 263
7.9.4 H(z)的零、極點與系統頻響 264
7.10 z變換與拉氏變換、傅氏變換關系 267
習題7 269
第8章　MATLAB在信號與系統中的應用 274
8.1　MATLAB的基本知識 274
8.1.1　MATLAB的啟動界面 274
8.1.2　MATLAB基本數據類型 275
8.1.3　MATLAB程序設計 279
8.1.4　MATLAB繪圖 281
8.2 MATLAB用于連續時間系統的時域分析 284
8.2.1　常用連續信號的實現 284
8.2.2　連續時間信號的基本運算與波形變換 289
8.2.3　連續時間系統的沖激響應和階躍響應 293
8.2.4　連續時間信號的卷積運算 294
8.2.5　連續時間系統的零輸入響應和零狀態響應 295
8.3 MATLAB用于連續時間系統的頻域分析 296
8.3.1　周期信號的傅里葉級數 296
8.3.2　非周期信號的頻譜——傅里葉變換 298
8.3.3　傅里葉變換性質用MATLAB實現 300
8.3.4　MATLAB計算系統的頻率響應 305
8.4 MATLAB用于連續時間系統的s域分析 306
8.4.1　利用MATLAB實現拉普拉斯正、反變換 306
8.4.2　利用MATLAB繪制連續時間系統的零極點圖 307
8.5 MATLAB用于離散時間信號與系統的時域分析 308
8.5.1　卷積和的MATLAB實現 308
8.5.2　由差分方程求解離散時間系統響應的MATLAB實現 309
8.6 MATLAB用于離散時間系統的z域分析 310
8.6.1　利用MATLAB實現z變換 310
8.6.2　離散時間系統零極點分布圖和系統幅頻響應的MATLAB實現 311
習題參考答案 313
參考文獻 330
附錄 信號與系統中常用的MATLAB函數 331

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4. 工程數學 [主編 郭立娟 王海]
5. 語音識別理論與實踐 [主編　莫宏偉]
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8. 畫法幾何與機械制圖習題集（多學時） [主編 趙軍]
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