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第1章 信号与系统的基本概念1

1.1 信号的概念与分类1

1.1.1 信号的定义与表示1

1.1.2 信号的分类2

1.2 系统的分类与LTI系统的性质5

1.3 基本的连续时间信号7

1.3.1 正弦信号7

1.3.2 实指数信号7

1.3.3 复指数信号8

1.3.4 单位阶跃信号8

1.3.5 单位门信号9

1.3.6 单位冲激信号10

1.3.7 符号信号12

1.3.8 单位斜坡信号13

1.3.9 抽样信号13

1.4 典型的离散时间信号15

1.4.1 单位抽样序列15

1.4.2 单位阶跃序列16

1.4.3 单位矩形序列16

1.4.4 单边实指数序列16

1.5 信号的时域变换与运算17

1.5.1 信号的扩展与压缩18

1.5.2 信号的时移18

1.5.3 信号（序列）的时域运算19

1.6 信号的卷积23

1.6.1 信号的冲激分解23

1.6.2 卷积的定义25

1.6.3 卷积的性质25

1.6.4 卷积的计算26

1.6.5 离散信号的卷积和28

1.7 巩固与提高31

1.8 探究与拓展：从语音信号的产生过程理解信号与系统的关系38

1.9 实验与仿真39

习题42

第2章 连续与离散系统的时域分析45

2.1 连续LTI系统微分方程的建立45

2.2 连续LTI系统的零输入响应与零状态响应47

2.2.1 连续LTI系统的零输入响应48

2.2.2 连续LTI系统的零状态响应49

2.3 连续LTI系统的冲激响应与阶跃响应51

2.3.1 冲激响应与阶跃响应的定义51

2.3.2 二阶系统的冲激响应与阶跃响应54

2.4 离散LTI系统差分方程与求解56

2.4.1 离散LTI系统差分方程56

2.4.2 离散LTI系统的零输入响应57

2.4.3 离散LTI系统的零状态响应57

2.5 离散LTI系统的冲激响应与阶跃响应58

2.6 巩固与提高61

2.7 探究与拓展：微分方程经典解法与系统响应的关系64

2.8 实验与仿真65

习题69

第3章 连续时间信号与系统的频域分析71

3.1 连续时间周期信号的分解与合成71

3.1.1 周期信号的三角函数表示71

3.1.2 周期信号的复指数表示72

3.1.3 周期信号的对称性与傅里叶系数的特点73

3.1.4 周期信号的合成与吉伯斯现象75

3.2 周期信号的频谱及特点78

3.2.1 周期信号从时域到频域的表示78

3.2.2 周期信号的频谱图79

3.2.3 周期信号频谱的特点与有效带宽的概念81

3.2.4 周期信号的频谱随脉冲宽度和周期的变化关系82

3.3 非周期信号的频谱84

3.3.1 非周期信号的频谱密度函数84

3.3.2 傅里叶变换的定义85

3.3.3 典型信号的频谱函数85

3.4 傅里叶变换的性质及应用91

3.4.1 线性性质91

3.4.2 时频对称性质91

3.4.3 尺度变换性质92

3.4.4 时移特性94

3.4.5 频移特性94

3.4.6 时域微分特性95

3.4.7 时域积分特性96

3.4.8 频域微分特性97

3.4.9 时域卷积定理97

3.4.10 频域卷积定理98

3.4.11 帕塞瓦尔定理98

3.5 周期信号的傅里叶变换100

3.5.1 复指数和正余弦信号的傅里叶变换100

3.5.2 一般周期信号的傅里叶变换100

3.6 频域系统函数与系统的频域分析法103

3.6.1 频域系统函数的定义及物理意义103

3.6.2 频域系统函数的求解103

3.6.3 系统的频域分析法104

3.7 无失真传输系统与理想低通滤波器106

3.7.1 无失真传输系统的频率特性106

3.7.2 理想低通滤波器的基本概念107

3.8 采样定理110

3.8.1 实际采样与理想采样的概念110

3.8.2 采样定理及应用112

3.9 调制与解调系统的频域分析114

3.10 巩固与提高118

3.11 探究与拓展：选频、倍频、分频125

3.12 实验与仿真127

习题129

第4章 连续系统的s域分析134

4.1 拉普拉斯变换的定义与性质134

4.1.1 拉普拉斯变换的定义与收敛域134

4.1.2 常用信号的单边拉氏变换136

4.2 单边拉氏变换的性质及应用138

4.2.1 线性性质138

4.2.2 时移特性138

4.2.3 尺度变换特性140

4.2.4 复频移特性141

4.2.5 时域微分特性141

4.2.6 时域积分特性142

4.2.7 s域微分特性143

4.2.8 s域积分特性143

4.2.9 初值定理144

4.2.10 终值定理144

4.2.11 时域卷积特性144

4.3 拉普拉斯反变换的方法146

4.4 连续系统的s域分析方法150

4.4.1 已知微分方程的s域分析150

4.4.2 已知电路的s域分析152

4.5 s域系统函数及应用156

4.5.1 系统函数的定义156

4.5.2 系统函数的求解156

4.5.3 系统函数的零极点表示159

4.5.4 系统函数的零极点与时域特性关系159

4.5.5 系统函数的零极点与系统稳定性161

4.6 巩固与提高163

4.7 探究与拓展：多径传输失真与消除方法167

4.8 实验与仿真168

习题172

第5章 离散系统的z域分析175

5.1 z变换175

5.1.1 z变换的定义175

5.1.2 z变换的收敛域175

5.1.3 常用序列的z变换177

5.2 z变换的性质及应用178

5.2.1 线性性质178

5.2.2 尺度变换性质179

5.2.3 移位特性179

5.2.4 z域微分特性180

5.2.5 时域卷积特性180

5.3 z反变换的计算方法182

5.3.1 长除法（幂级数展开法）182

5.3.2 部分分式展开法183

5.4 离散系统的z域分析185

5.4.1 离散系统的零输入响应185

5.4.2 离散系统的零状态响应186

5.4.3 离散系统的全响应187

5.5 z域系统函数及应用189

5.5.1 系统函数的定义189

5.5.2 系统函数的求解与应用189

5.5.3 系统函数的零极点与单位冲激响应的关系191

5.5.4 系统函数的零极点与系统的稳定性192

5.6 巩固与提高194

5.7 探究与拓展：z变换与拉普拉斯变换的关系196

5.8 实验与仿真198

习题201

第6章 连续与离散系统的状态变量分析204

6.1 连续系统状态方程的建立204

6.2 连续系统状态方程的求解方法213

6.2.1 连续系统状态方程的s域解法213

6.2.2 连续系统状态方程的时域解法216

6.3 离散系统状态方程的建立和求解218

6.3.1 离散系统状态方程的建立218

6.3.2 离散系统状态方程的z域解法219

6.4 巩固与提高221

6.5 探究与拓展：系统的可控制性和可观测性223

6.6 实验与仿真225

习题230

习题答案232

参考文献240