本書是根據(jù)軍隊綜合性大學(xué)對"信號與系統(tǒng)”課程教學(xué)的需求而編寫的。按照軍隊綜合性大學(xué)對信息化人才培養(yǎng)的教學(xué)要求，將教學(xué)內(nèi)容與實際應(yīng)用相結(jié)合，從而提高了教學(xué)的有效性和針對性。本書系統(tǒng)地闡述了確定性信號經(jīng)過線性時不變系統(tǒng)傳輸與處理的基本概念和分析方法。全書共7章，內(nèi)容包括信號與系統(tǒng)的基本概念；系統(tǒng)的時域分析；信號的傅里葉變換、拉普拉斯變換和z變換；連續(xù)系統(tǒng)的頻域分析和s域分析；離散系統(tǒng)的頻域分析和z域分析；系統(tǒng)函數(shù)；信號與系統(tǒng)理論在通信、雷達、導(dǎo)航以及圖像處理等領(lǐng)域的工程應(yīng)用實例。本書采用連續(xù)與離散并行，先時域后變換域，三種變換域分析并列的體系布局安排知識內(nèi)容。本書在內(nèi)容上突出基本理論、基本概念和基本分析方法；在知識上螺旋提升，在結(jié)構(gòu)上易于對比學(xué)習(xí)。注重思政融入和工程應(yīng)用案例分析，有效支撐“厚基礎(chǔ)、寬口徑、全素質(zhì)”育人要求。本書可作為通信工程、電子信息工程、光電信息科學(xué)與工程、水聲工程、雷達工程和導(dǎo)航工程等專業(yè)的“信號與系統(tǒng)”課程教材，也可供相關(guān)領(lǐng)域的科技人員和工程技術(shù)人員參考。
邵英，男，海軍工程大學(xué)電氣工程學(xué)院教授。獲軍隊科技進步一等獎1項，二等獎2項，三等獎2項。長期從事控制科學(xué)與工程學(xué)科領(lǐng)域的教學(xué)科研工作，發(fā)表學(xué)術(shù)論文多篇，主持國家自然科學(xué)基金等科研項目。
目 錄
緒論 1
第1章 信號及系統(tǒng)的基本概念 3
1.1 信號的分類及典型的連續(xù)時間信號 3
1.1.1 信號的分類 3
1.1.2 典型的連續(xù)時間信號 6
1.1.3 連續(xù)時間信號的基本運算 9
1.2 階躍信號和沖激信號 11
1.2.1 單位階躍信號 12
1.2.2 單位沖激信號 13
1.2.3 階躍信號與沖激信號的關(guān)系 17
1.3 卷積積分及其性質(zhì) 17
1.3.1 卷積積分的定義 17
1.3.2 卷積積分的計算 18
1.3.3 卷積積分的性質(zhì) 21
1.4 離散時間信號 24
1.4.1 離散時間信號的概念 24
1.4.2 序列的基本運算 25
1.4.3 基本序列 28
1.5 離散時間信號的卷積和 32
1.5.1 卷積和的定義及計算 32
1.5.2 卷積和的性質(zhì) 36
1.6 系統(tǒng)的描述 37
1.6.1 連續(xù)時間系統(tǒng) 37
1.6.2 離散時間系統(tǒng) 38
1.6.3 系統(tǒng)的框圖表示 38
1.7 系統(tǒng)的特性和分析方法 41
1.7.1 連續(xù)時間系統(tǒng)的特性 42
1.7.2 離散時間系統(tǒng)的特性 46
1.7.3 LTI系統(tǒng)分析方法概述 47
思政案例 48
習(xí)題1 49
第2章 系統(tǒng)的時域分析 55
2.1 LTI連續(xù)系統(tǒng)的響應(yīng) 56
2.1.1 微分方程的經(jīng)典解 56
2.1.2 零輸入響應(yīng)與零狀態(tài)響應(yīng) 61
2.2 沖激響應(yīng)與階躍響應(yīng) 68
2.2.1 沖激響應(yīng) 68
2.2.2 階躍響應(yīng) 70
2.3 利用卷積積分求零狀態(tài)響應(yīng) 73
2.3.1 任意激勵信號的沖激函數(shù)分解 73
2.3.2 任意激勵下的LTI系統(tǒng)零狀態(tài)響應(yīng) 74
2.4 LTI離散系統(tǒng)的響應(yīng) 76
2.4.1 差分方程的經(jīng)典解 77
2.4.2 零輸入響應(yīng)與零狀態(tài)響應(yīng) 79
2.5 單位序列響應(yīng)和階躍響應(yīng) 84
2.5.1 單位序列響應(yīng) 84
2.5.2 階躍響應(yīng) 85
2.6 利用卷積和求零狀態(tài)響應(yīng) 87
思政案例 89
習(xí)題2 89
第3章 傅里葉變換及連續(xù)系統(tǒng)的頻域分析 95
3.1 從矢量的正交分解到信號的正交分解 96
3.1.1 矢量的正交分解 96
3.1.2 信號的正交分解 97
3.2 連續(xù)周期信號的傅里葉級數(shù)及頻譜 100
3.2.1 傅里葉級數(shù) 100
3.2.2 頻譜的基本概念 108
3.2.3 周期矩形信號的頻譜 109
3.2.4 周期信號的功率與有效值 111
3.3 連續(xù)非周期信號的傅里葉變換及頻譜 113
3.3.1 從傅里葉級數(shù)到傅里葉變換 113
3.3.2 常用信號的頻譜 115
3.4 傅里葉變換的性質(zhì) 119
3.4.1 線性性質(zhì) 120
3.4.2 奇偶性 121
3.4.3 尺度變換特性 122
3.4.4 對稱特性 123
3.4.5 時移特性 124
3.4.6 頻移特性 125
3.4.7 卷積定理 126
3.4.8 時域微分和積分特性 129
3.4.9 頻域微分和積分特性 132
3.4.10 能量定理 133
3.5 周期信號的傅里葉變換 135
3.5.1 正、余弦信號的傅里葉變換 135
3.5.2 一般周期信號的傅里葉變換 136
3.5.3 傅里葉系數(shù)與傅里葉變換的關(guān)系 137
3.6 信號的取樣及時域取樣定理 138
3.6.1 信號的取樣 138
3.6.2 信號的恢復(fù) 141
3.6.3 時域取樣定理 142
3.7 離散時間信號的傅里葉分析及頻譜 143
3.7.1 周期序列的離散傅里葉級數(shù) 143
3.7.2 非周期序列的離散時間傅里葉變換 145
3.7.3 離散時間信號的傅里葉變換的基本性質(zhì) 152
3.8 線性時不變系統(tǒng)的頻域分析 158
3.8.1 ej?t激勵下的零狀態(tài)響應(yīng) 159
3.8.2 任意激勵下的零狀態(tài)響應(yīng) 159
3.8.3 無失真?zhèn)鬏斚到y(tǒng) 163
3.8.4 理想濾波器 163
思政案例 168
習(xí)題3 170
第4章 拉普拉斯變換及連續(xù)系統(tǒng)的s域分析 178
4.1 拉普拉斯變換 178
4.1.1 從傅里葉變換到雙邊拉普拉斯變換 179
4.1.2 收斂域 179
4.1.3 單邊拉普拉斯變換 181
4.1.4 常用信號的拉普拉斯變換 182
4.2 拉普拉斯變換的性質(zhì) 183
4.2.1 線性性質(zhì) 183
4.2.2 尺度變換 184
4.2.3 時移（延時）特性 184
4.2.4 復(fù)頻移（s域平移）特性 185
4.2.5 時域微分特性（定理） 186
4.2.6 時域積分特性（定理） 188
4.2.7 卷積定理 190
4.2.8 復(fù)頻域（s域）微分和積分 192
4.2.9 初值定理和終值定理 193
4.3 拉普拉斯反變換 196
4.3.1 查表法 197
4.3.2 部分分式展開法 197
4.3.3 圍線積分法（留數(shù)法） 203
4.4 連續(xù)時間系統(tǒng)的復(fù)頻域分析 204
4.4.1 微積分方程的拉普拉斯變換解 204
4.4.2 系統(tǒng)函數(shù) 209
4.4.3 電路的s域模型 210
4.5 拉普拉斯變換與傅里葉變換的關(guān)系 216
思政案例 218
習(xí)題4 219
第5章 z變換及離散系統(tǒng)的z域分析 223
5.1 z變換 223
5.1.1 從拉普拉斯變換到z變換 223
5.1.2 z變換 224
5.1.3 收斂域 225
5.2 z變換的性質(zhì) 228
5.2.1 線性性質(zhì) 228
5.2.2 移位（移序）性質(zhì) 230
5.2.3 z域尺度變換 233
5.2.4 卷積定理 234
5.2.5 z域微分 235
5.2.6 z域積分 237
5.2.7 部分和 238
5.2.8 n域反轉(zhuǎn) 238
5.2.9 初值定理和終值定理 239
5.3 z反變換 243
5.3.1 冪級數(shù)展開法（長除法） 244
5.3.2 部分分式法 246
5.3.3 圍線積分法（留數(shù)法） 250
5.4 z變換與拉普拉斯變換、傅里葉變換的關(guān)系 252
5.4.1 z平面與s平面的映射關(guān)系 252
5.4.2 z變換與拉普拉斯變換的關(guān)系 254
5.4.3 z變換與傅里葉變換的關(guān)系 255
5.4.4 序列的傅里葉變換與連續(xù)時間信號的拉普拉斯變換的關(guān)系 255
5.5 離散時間系統(tǒng)的z域分析 256
5.5.1 差分方程的z域解 256
5.5.2 系統(tǒng)函數(shù) 258
思政案例 260
習(xí)題5 261
第6章 系統(tǒng)函數(shù) 266
6.1 系統(tǒng)函數(shù)與系統(tǒng)特性 266
6.1.1 系統(tǒng)函數(shù)的零點與極點 266
6.1.2 系統(tǒng)函數(shù)的極點和零點分布與系統(tǒng)時域特性的關(guān)系 268
6.1.3 系統(tǒng)函數(shù)的極點、零點與系統(tǒng)頻域特性的關(guān)系 270
6.2 系統(tǒng)的因果性與穩(wěn)定性 276
6.2.1 系統(tǒng)的因果性 276
6.2.2 系統(tǒng)的穩(wěn)定性 277
6.3 信號流圖與梅森公式 281
6.3.1 信號流圖 281
6.3.2 梅森公式 285
6.4 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 287
6.4.1 直接實現(xiàn) 287
6.4.2 級聯(lián)實現(xiàn) 290
6.4.3 并聯(lián)實現(xiàn) 291
6.5 系統(tǒng)的狀態(tài)變量分析 294
6.5.1 狀態(tài)變量與狀態(tài)方程 294
6.5.2 狀態(tài)方程的建立 297
6.5.3 狀態(tài)方程的變換域解* 302
思政案例 305
習(xí)題6 306
第7章 信號與系統(tǒng)理論的工程應(yīng)用實例 309
7.1 通信系統(tǒng)中幅度調(diào)制與解調(diào)應(yīng)用實例 309
7.1.1 幅度調(diào)制的基本原理 310
7.1.2 單邊帶幅度調(diào)制 314
7.1.3 MATLAB案例實現(xiàn) 316
7.2 基于高通濾波的雷達動目標(biāo)顯示應(yīng)用實例 318
7.2.1 動目標(biāo)的多普勒頻譜分析 318
7.2.2 采用脈沖對消技術(shù)實現(xiàn)高通濾波 320
7.2.3 MATLAB案例實現(xiàn) 323
7.3 基于卡爾曼濾波的組合導(dǎo)航定位應(yīng)用實例 324
7.3.1 隨機信號的濾波 324
7.3.2 卡爾曼濾波基本原理 324
7.3.3 卡爾曼濾波理論在組合導(dǎo)航中的應(yīng)用 326
7.4 基于頻譜分析的電機故障診斷應(yīng)用實例 329
7.4.1 基于信號相關(guān)譜分析的電機定子故障檢測 329
7.4.2 基于離散頻譜校正技術(shù)的感應(yīng)電機轉(zhuǎn)子故障診斷 332
7.5 基于圖像特征的視頻火災(zāi)探測 337
7.5.1 火焰圖像顏色模型的建立 337
7.5.2 火焰圖像運動模型的建立 338
7.5.3 基于貝葉斯估計的多專家決策系統(tǒng)的建立 341
7.6 基于多相濾波的數(shù)字信道化接收 343
7.6.1 信道劃分 343
7.6.2 應(yīng)用案例 344
7.6.3 基本原理 344
7.6.4 案例分析 346
附錄一 卷積積分表 349
附錄二 卷積和表 350
附錄三 常用信號的傅里葉變換表 351
附錄四 拉普拉斯反變換表 352
附錄五 序列的z變換表 353
參考文獻 354
后記 355
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