信號(hào)與系統(tǒng)(第二版)
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【作 者】主編 周濤
【I S B N 】978-7-5170-0339-7
【責(zé)任編輯】張玉玲
【適用讀者群】高職高專
【出版時(shí)間】2012-11-01
【開 本】16開
【裝幀信息】平裝(光膜)
【版 次】第1版第1次印刷
【頁 數(shù)】264
【千字?jǐn)?shù)】402
【印 張】16.5
【定 價(jià)】¥29.8
【叢 書】21世紀(jì)高職高專新概念規(guī)劃教材
【備注信息】
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本書主要講述信號(hào)、系統(tǒng)的基本特性,介紹信號(hào)與系統(tǒng)的基本概念、基本分析方法。全書共分6章:信號(hào)與系統(tǒng)的基本概述、連續(xù)信號(hào)與系統(tǒng)的時(shí)域分析、連續(xù)信號(hào)與系統(tǒng)的頻域分析、連續(xù)信號(hào)與系統(tǒng)的復(fù)頻域分析、離散信號(hào)與系統(tǒng)的時(shí)域分析、離散信號(hào)與系統(tǒng)的z域分析。各章均有小結(jié)及習(xí)題,并附有習(xí)題答案。
本書在第一版的基礎(chǔ)上,更加注重信號(hào)與系統(tǒng)理論中的基本概念,基本分析方法及基本實(shí)踐應(yīng)用,在連續(xù)信號(hào)與系統(tǒng)分析的各章均引入了基于Multisim的仿真分析,從而使得理論分析更加直觀、清晰,易于理解,進(jìn)一步促進(jìn)理論與實(shí)踐的結(jié)合,更加有利于教學(xué)與實(shí)踐的開展。
本書可以作為通信工程、電子信息工程、電子工程、自動(dòng)化、測(cè)控技術(shù)與儀器等專業(yè)高職高專、函授和成人教育的教材,也可供相關(guān)專業(yè)應(yīng)用型本科及有關(guān)專業(yè)技術(shù)人員參考教材。
本書提供配套的電子課件和Multisim仿真分析內(nèi)容,選用本教材的讀者可以與作者聯(lián)系索取,作者電子郵箱為:zht2609@sohu.com。
針對(duì)高職高專學(xué)生的特點(diǎn),考慮當(dāng)前電子電路EDA技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì),引入優(yōu)秀的電路級(jí)仿真分析軟件作為輔助的分析手段已經(jīng)成為一種必然,因此本書引入Multisim的時(shí)域、頻域和s域的仿真分析,并給出相應(yīng)的基本信號(hào)、基本電路仿真分析實(shí)例和仿真分析習(xí)題。通過大量的仿真分析,特別是圍繞著頻域仿真分析及應(yīng)用,使得理論分析更加直觀、清晰,易于理解,進(jìn)一步促進(jìn)理論與實(shí)踐的結(jié)合,更加有利于教學(xué)與實(shí)踐的開展。
隨著國家高等職業(yè)教育形勢(shì)的快速發(fā)展,第一版教材在內(nèi)容編排和選擇上都已不能滿足當(dāng)前及未來高職高專教育發(fā)展的需要。經(jīng)過近幾年的教學(xué)實(shí)踐,并結(jié)合學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)和能力培養(yǎng)的特點(diǎn),第二版教材在內(nèi)容的框架結(jié)構(gòu)上保持了原有的特點(diǎn)和風(fēng)格,秉承第一版注重最基本的概念、最基本的分析方法的原則,進(jìn)一步簡(jiǎn)化數(shù)學(xué)分析的過程,并增加了仿真內(nèi)容。即在時(shí)域分析中,刪除了微分(差分)方程中的齊次和非齊次解法的介紹,直接介紹零輸入響應(yīng)和沖激(樣值)響應(yīng)的齊次解法、零狀態(tài)響應(yīng)的卷積解法;在頻域、復(fù)頻域及z域分析中,刪除了過多的理論分析與計(jì)算的內(nèi)容,包括一些性質(zhì)和定理的證明。
針對(duì)高職高專學(xué)生的特點(diǎn),考慮當(dāng)前電子電路EDA技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì),引入優(yōu)秀的電路級(jí)仿真分析軟件作為輔助的分析手段已經(jīng)成為一種必然,因此本書引入Multisim的時(shí)域、頻域和s域的仿真分析,并在第2~4章中給出相應(yīng)的基本信號(hào)、基本電路仿真分析實(shí)例和仿真分析習(xí)題。通過大量的仿真分析,特別是圍繞著頻域仿真分析及應(yīng)用,使得理論分析更加直觀、清晰、易于理解,進(jìn)一步促進(jìn)理論與實(shí)踐的結(jié)合,更加有利于教學(xué)與實(shí)踐的開展。本書所提供的仿真分析實(shí)例均經(jīng)過作者上機(jī)仿真并通過驗(yàn)證,部分電路系統(tǒng)還通過硬件電路的調(diào)試,使讀者能夠做到邊學(xué)邊用、學(xué)以致用,可初步進(jìn)行連續(xù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、調(diào)試與測(cè)試等,達(dá)到立竿見影的效果。由于基本離散電路系統(tǒng)(一階離散電路系統(tǒng))的仿真模型比較復(fù)雜,實(shí)現(xiàn)仿真分析有一定的難度,在這里不再介紹。當(dāng)然這也是作者感到缺憾的地方。
本書共分6章。第1章為信號(hào)與系統(tǒng)的基本概述,第2章為連續(xù)信號(hào)與系統(tǒng)的時(shí)域分析,第3章為連續(xù)信號(hào)與系統(tǒng)的頻域分析,第4章為連續(xù)信號(hào)與系統(tǒng)的復(fù)頻域分析,第5章為離散信號(hào)與系統(tǒng)的時(shí)域分析,第6章為離散信號(hào)與系統(tǒng)的z域分析。
本書第3章和第6章由周濤編寫,第1章和第5章由王俊紅編寫,第4章由周濤和薛瑞共同編寫,第2章由王俊紅和周濤共同編寫,各章中的仿真分析部分由周濤和楊朝共同編寫。周濤任主編并統(tǒng)稿全書,王俊紅任副主編。參加本書編寫工作的還有李利、肖成。陳剛對(duì)本書的編寫大綱進(jìn)行了仔細(xì)的審閱,并提出了寶貴的修改意見,在此表示衷心的感謝!
由于編者水平有限,書中的內(nèi)容、結(jié)構(gòu)和文字表述等方面難免有錯(cuò)誤和不妥之處,懇請(qǐng)廣大讀者批評(píng)指正。
第一版前言
第1章 信號(hào)與系統(tǒng)的基本概述 1
本章學(xué)習(xí)目標(biāo) 1
1.1 引言 1
1.2 信號(hào)的描述與分類 2
1.2.1 信號(hào)的描述 2
1.2.2 信號(hào)的分類 3
1.3 系統(tǒng)的描述與分類 7
1.3.1 系統(tǒng)的描述 7
1.3.2 系統(tǒng)的分類 8
本章小結(jié) 9
習(xí)題一 10
第2章 連續(xù)信號(hào)與系統(tǒng)的時(shí)域分析 12
本章學(xué)習(xí)目標(biāo) 12
2.1 基本連續(xù)時(shí)間信號(hào) 12
2.1.1 正弦信號(hào) 12
2.1.2 指數(shù)信號(hào) 13
2.1.3 抽樣信號(hào) 14
2.1.4 奇異信號(hào) 15
2.2 信號(hào)的運(yùn)算與變換 20
2.2.1 信號(hào)的代數(shù)運(yùn)算 20
2.2.2 信號(hào)的微分與積分 21
2.2.3 信號(hào)的反褶 22
2.2.4 信號(hào)的時(shí)移 22
2.2.5 信號(hào)的尺度變換 23
2.2.6 信號(hào)的分解 24
2.3 線性時(shí)不變連續(xù)系統(tǒng) 26
2.3.1 線性時(shí)不變系統(tǒng)的基本性質(zhì) 26
2.3.2 線性時(shí)不變系統(tǒng)的模擬 29
2.4 LTI連續(xù)系統(tǒng)的模型 31
2.4.1 LTI連續(xù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 31
2.4.2 LTI連續(xù)系統(tǒng)的框圖 32
2.5 LTI連續(xù)系統(tǒng)的零輸入響應(yīng) 32
2.5.1 系統(tǒng)的初始條件 32
2.5.2 零輸入響應(yīng) 35
2.6 LTI連續(xù)系統(tǒng)的沖激響應(yīng)與階躍響應(yīng) 37
2.6.1 沖激信號(hào)的性質(zhì) 38
2.6.2 沖激響應(yīng) 39
2.6.3 階躍響應(yīng) 43
2.7 卷積與零狀態(tài)響應(yīng) 43
2.7.1 任意信號(hào)的分解 43
2.7.2 卷積與零狀態(tài)響應(yīng) 44
2.7.3 卷積的圖解法 46
2.7.4 卷積的性質(zhì) 48
2.7.5 系統(tǒng)的全響應(yīng)及其含義 51
2.8 連續(xù)信號(hào)與系統(tǒng)Multisim環(huán)境下的
時(shí)域仿真分析 52
2.8.1 信號(hào)基本運(yùn)算的仿真 53
2.8.2 系統(tǒng)模擬框圖與電路的模擬仿真 57
2.8.3 RLC串聯(lián)電路沖激響應(yīng)與階躍
響應(yīng)的仿真 58
本章小結(jié) 61
習(xí)題二 62
第3章 連續(xù)信號(hào)與系統(tǒng)的頻域分析 66
本章學(xué)習(xí)目標(biāo) 66
3.1 周期信號(hào)的傅里葉級(jí)數(shù) 66
3.1.1 三角函數(shù)形式的傅里葉級(jí)數(shù) 66
3.1.2 指數(shù)形式的傅里葉級(jí)數(shù) 69
3.2 周期信號(hào)的頻譜 71
3.2.1 周期信號(hào)的頻譜 71
3.2.2 周期信號(hào)頻譜的特點(diǎn)及頻帶寬度 72
3.3 非周期信號(hào)的傅里葉變換 76
3.3.1 傅里葉變換 76
3.3.2 非周期信號(hào)的頻譜 77
3.3.3 典型信號(hào)的傅里葉變換 78
3.4 傅里葉變換的基本性質(zhì) 83
3.4.1 線性 83
3.4.2 對(duì)稱性 83
3.4.3 尺度變換 84
3.4.4 時(shí)移特性 85
3.4.5 頻移特性 86
3.4.6 卷積定理 87
3.4.7 時(shí)域微分和時(shí)域積分 89
3.4.8 頻域微分和頻域積分 91
3.5 周期信號(hào)的傅里葉變換 93
3.6 連續(xù)信號(hào)Multisim環(huán)境下的頻譜
仿真分析 95
3.6.1 基本信號(hào)頻譜的仿真 95
3.6.2 傅里葉變換基本性質(zhì)的仿真分析 99
3.7 頻域系統(tǒng)函數(shù) 101
3.7.1 系統(tǒng)函數(shù)的定義 102
3.7.2 系統(tǒng)函數(shù)H(ω)的頻率特性 103
3.7.3 系統(tǒng)的無失真?zhèn)鬏敿捌錀l件 105
3.7.4 理想低通濾波器的概念 106
3.8 連續(xù)系統(tǒng)Multisim環(huán)境下的頻率響應(yīng)
仿真分析 107
3.9 抽樣定理 109
3.9.1 連續(xù)信號(hào)的時(shí)域抽樣定理 109
3.9.2 從抽樣信號(hào)恢復(fù)連續(xù)信號(hào) 112
3.10 連續(xù)信號(hào)與系統(tǒng)Multisim環(huán)境下的
頻域綜合仿真分析 113
3.10.1 電路原理 114
3.10.2 信號(hào)的時(shí)域波形分析 114
3.10.3 信號(hào)與低通濾波器的頻域分析 116
本章小結(jié) 118
習(xí)題三 119
第4章 連續(xù)信號(hào)與系統(tǒng)的復(fù)頻域分析 124
本章學(xué)習(xí)目標(biāo) 124
4.1 拉普拉斯變換 124
4.1.1 從傅里葉變換到拉普拉斯變換 124
4.1.2 拉普拉斯變換的收斂域 126
4.1.3 常用信號(hào)的單邊拉氏變換 128
4.2 單邊拉氏變換的性質(zhì) 129
4.2.1 線性 129
4.2.2 時(shí)移(延時(shí))特性 130
4.2.3 尺度變換 131
4.2.4 s域頻移特性 131
4.2.5 時(shí)域微分定理 132
4.2.6 時(shí)域積分定理 133
4.2.7 域微分定理 133
4.2.8 域積分定理 133
4.2.9 初值定理 133
4.2.10 終值定理 134
4.2.11 卷積定理 135
4.3 單邊拉氏反變換 136
4.3.1 查表法 136
4.3.2 部分分式展開法 136
4.4 連續(xù)系統(tǒng)的復(fù)頻域分析 141
4.4.1 用拉氏變換法分析系統(tǒng) 141
4.4.2 用拉氏變換法分析電路 144
4.5 系統(tǒng)函數(shù)H(s) 148
4.5.1 系統(tǒng)函數(shù)的定義 148
4.5.2 系統(tǒng)函數(shù) 的求解方法 149
4.6 系統(tǒng)函數(shù)的零、極點(diǎn)分布與時(shí)域響應(yīng)
特性的關(guān)系 151
4.6.1 系統(tǒng)函數(shù)的零、極點(diǎn)與零、
極點(diǎn)圖 151
4.6.2 系統(tǒng)函數(shù)的零、極點(diǎn)分布與時(shí)域
響應(yīng)特性的關(guān)系 151
4.7 系統(tǒng)的穩(wěn)定性 153
4.7.1 穩(wěn)定系統(tǒng)的定義 153
4.7.2 系統(tǒng)穩(wěn)定的條件 153
4.8 系統(tǒng)函數(shù)與系統(tǒng)頻率特性 155
4.8.1 頻率特性 155
4.8.2 頻率特性的矢量作圖法 156
4.9 連續(xù)信號(hào)與系統(tǒng)Multisim環(huán)境下的
系統(tǒng)函數(shù)仿真分析 159
4.9.1 連續(xù)系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù)仿真 159
4.9.2 一階連續(xù)系統(tǒng)函數(shù)的仿真分析 160
4.9.3 二階連續(xù)系統(tǒng)函數(shù)的仿真分析 162
4.10 連續(xù)信號(hào)與系統(tǒng)Multisim環(huán)境下的
零極點(diǎn)仿真分析 168
4.10.1 無源連續(xù)系統(tǒng)的零極點(diǎn)仿真分析 168
4.10.2 有源連續(xù)系統(tǒng)的零極點(diǎn)仿真分析 170
本章小結(jié) 171
習(xí)題四 171
第5章 離散信號(hào)與系統(tǒng)的時(shí)域分析 177
本章學(xué)習(xí)目標(biāo) 177
5.1 離散信號(hào)的基本概念 177
5.1.1 離散信號(hào)的描述 177
5.1.2 基本離散信號(hào) 178
5.1.3 基本離散信號(hào)的特性 182
5.2 離散信號(hào)的運(yùn)算與變換 183
5.2.1 相加 183
5.2.2 相乘 184
5.2.3 差分 184
5.2.4 求和 184
5.2.5 反褶 186
5.2.6 移位 186
5.2.7 尺度變換 186
5.3 離散系統(tǒng)的基本概念 187
5.3.1 離散系統(tǒng) 187
5.3.2 線性時(shí)不變(LTI)離散系統(tǒng) 187
5.3.3 LTI離散系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 189
5.3.4 LTI離散系統(tǒng)的模擬 191
5.4 LTI離散系統(tǒng)的零輸入響應(yīng) 192
5.4.1 離散系統(tǒng)的初始條件 192
5.4.2 零輸入響應(yīng) 193
5.5 LTI離散系統(tǒng)的單位樣值響應(yīng)與單位
階躍響應(yīng) 195
5.5.1 單位樣值響應(yīng) 195
5.5.2 單位階躍響應(yīng) 200
5.6 離散卷積與零狀態(tài)響應(yīng) 200
5.6.1 離散卷積和 200
5.6.2 卷積和的性質(zhì) 203
5.6.3 零狀態(tài)響應(yīng) 205
本章小結(jié) 208
習(xí)題五 208
第6章 離散信號(hào)與系統(tǒng)的z域分析 212
本章學(xué)習(xí)目標(biāo) 212
6.1 離散信號(hào)的z變換 212
6.1.1 從拉氏變換到z變換 212
6.1.2 z變換的收斂域 213
6.1.3 常用基本離散序列的單邊z變換 215
6.2 單邊z變換的性質(zhì) 217
6.2.1 線性 217
6.2.2 移位 217
6.2.3 z域尺度變換(序列指數(shù)加權(quán)) 220
6.2.4 z域微分(序列線性加權(quán)) 220
6.2.5 初值定理 221
6.2.6 終值定理 221
6.2.7 時(shí)域卷積定理 221
6.3 z反變換 222
6.3.1 查表法 222
6.3.2 部分分式展開法 223
6.4 離散系統(tǒng)的z域分析 227
6.4.1 零輸入響應(yīng)的 域解 227
6.4.2 零狀態(tài)響應(yīng)的 域解 229
6.4.3 全響應(yīng)的 域解 230
6.5 系統(tǒng)函數(shù)H(z) 231
6.5.1 系統(tǒng)函數(shù)的定義 231
6.5.2 系統(tǒng)函數(shù)H(z)的求解方法 231
6.6 系統(tǒng)函數(shù)零、極點(diǎn)分布與時(shí)域響應(yīng)
特性的關(guān)系 233
6.6.1 系統(tǒng)函數(shù)的零、極點(diǎn)與零、
極點(diǎn)圖 233
6.6.2 系統(tǒng)函數(shù)的零、極點(diǎn)分布圖與
時(shí)域特性的關(guān)系 234
6.7 z域與s域的關(guān)系 235
6.8 離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性 236
6.9 離散系統(tǒng)的頻率特性 238
6.9.1 頻率特性 238
6.9.2 頻率特性的幾何確定 239
本章小結(jié) 241
習(xí)題六 242
部分習(xí)題參考答案 246
參考文獻(xiàn) 253
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