信号与系统分析(清华大学出版社十四五规划教材)

“信号与系统分析”课程是通信工程、电子信息工程、自动控制、信息工程及计算机等专业的专业基础课。该课程理论性、逻辑性强，较抽象； 需要学生具有较好的高等数学、电路分析知识和一定的复变函数知识； 教与学均有一定的难度。
电子科技大学成都学院信号与系统课程组经过多年的教学实践探索，对“信号与系统分析”课程的教学大纲、教学体系、教学内容和教学方法进行了系统的改革与创新。为了培养学生的学习习惯，提高学生思考、分析和解决问题的素质及能力，在总结多年来实践教学经验的基础上，组织编写了本书。
本书有如下特色： 
(1) 强调树立以学生为主体的编写思想。在调研独立学院学生的学习习惯、知识现状和分析后续课程所必需的“信号与系统分析”课程的知识的基础上，本书编写时力争符合学生的认知规律，遵循先易后难、循序渐进的原则分解教材内容，适时适度地进行技巧和知识面的铺垫，以利于教与学的开展。组织教学内容时，把基本概念和知识要点有机整合，去掉烦琐的推导过程，形成本书的知识点。在注重条理清晰、逻辑严谨的同时，尽量做到重点突出、难点分散，能快速引导学生入门，从而激发学生学习“信号与系统分析”课程的兴趣。
(2) 重视基本概念，重视对学生能力的培养。在内容编排和体系结构上，尽量考虑有利于对基本概念的理解和掌握。教材结构体系突出三大变换，两大系统，先时域后变换域、先连续后离散、先信号分析后系统分析。
(3) 在不同的章节、不同的位置精细设计不同难度、深度的例题。例题除及时跟进内容外，其难度呈阶梯状推进，引导学生逐渐学会自主学习，培养学生的抽象思维能力和分析、对比、归纳、总结能力。
(4) 为了使学生不仅能读懂，而且喜欢、愿意学习这门课程，本书文字叙述在确保概念准确的前提下，尽力做到语言通俗易懂、流畅，图文配合恰当，且详略得当。
(5) 分层次编写课后习题。习题A强调基础知识练习，并配有一定的能起到章节小结作用的填空题和简答题，能帮助学生理解本章内容及重点，夯实基本概念和分析方法； 习题B题目灵活、难度稍大，供学有余力的学生进行课外拓展。书后配有习题的答案，可以帮助学生自主检查知识掌握的程度。
(6) 课程组教师积极参与建设了与教材配套的移动教学资源——微课(移动课本)，教材和微课的功能可以互相增强。本书凸显了与信息技术和网络教学资源的融合，同时也兼具了指导学生开展网络学习的功能。例如，学生通过用手机扫描书中二维码链接窗口，就可以浏览相应的网络资源，其中包括各章节的重难点解析、视频讲解、知识拓展等，从而激发学生主动学习的兴趣，引导其自主学习。
本书第3、4、6、7章由聂小燕编写，第1、2、5章及习题答案由杜娥编写，聂小燕负责全书内容的组织和定稿工作，由任璧蓉、杜娥、唐溢、孟雪琴、温苾芳、张佳芬和蒋霞等负责全书的校订以及附录部分的整理编写工作。
本书知识全景图导图式微课可以用手机扫描下方二维码，下载到计算机上观看。

视频讲解

此外，本书参考了部分老师和同行所公开的书籍和文献，尽管已在参考文献中列出，但难免有疏漏，在此一并致以衷心的感谢。
鉴于编者水平有限及写作时间短促，不妥之处敬请指正。

编者
2022年2月

本书全面论述和阐述信号与系统分析的基本理论和分析方法，主要内容包括信号与系统的基本概念，LTI连续时间系统的时域分析、频域分析和复频域分析，LTI离散时间系统的时域分析、z域分析和频域分析。本书按照先时域后变换域、先连续后离散、先信号分析后系统分析的指导思想，重点突出三大变换、两大系统。全书图文并茂，实例丰富，提供配套的教学资源、知识全景图和各章思维导图。

聂小燕，女，1981年2月生，教授。2014.2--2015.3，在美国印第安纳大学-普渡大学分校（IUPUI）从事访问学者一年，主要从事FPGA开发与CUDA并行程序设计。目前主要研究方向FPGA技术、海量数据采集、分析和可视化技术等。

第1章绪论

1．1信号的概念

1．1．1信号的分类

1．1．2连续时间信号的基本运算

1．1．3常用连续时间信号

1．2线性时不变(LTI)连续时间系统的概念

1．2．1系统的概念

1．2．2系统的数学模型

1．2．3系统的初始状态的概念

1．2．45个基本概念

1．2．5系统的分类

1．2．6线性时不变系统的性质及描述

1．3信号与系统分析概述

1．3．1信号分析概述

1．3．2LTI连续时间系统的系统分析概述

1．4本章思维导图

习题A

习题B

第2章LTI连续时间系统的时域分析

2．1LTI连续时间系统的零输入响应ys(t)

2．2LTI连续时间系统的零状态响应yf(t)

2．2．1LTI连续时间系统的零状态响应yf(t)的定义

2．2．2LTI连续时间系统的单位冲激响应h(t)

2．2．3LTI连续时间系统的零状态响应yf(t)的求法

2．2．4LTI连续时间系统的单位阶跃响应s(t)

2．3卷积积分

2．3．1卷积积分的定义

2．3．2卷积积分的性质

2．4LTI连续时间系统时域分析举例

2．5本章思维导图

习题A

习题B

第3章LTI连续时间系统的频域分析

3．1周期信号的频谱分析——傅里叶级数

3．1．1三角函数形式的傅里叶级数

3．1．2指数函数形式的傅里叶级数

3．1．3周期信号的频谱 

3．1．4周期信号的带宽

3．2傅里叶变换(FT)

3．2．1FT的引入

3．2．2FT的定义

3．2．3傅里叶变换的性质 

3．2．4有理真分式的部分分式展开

3．3LTI连续时间系统的频域分析 

3．3．1LTI连续时间系统的频率响应H(ω)

3．3．2LTI连续时间系统的零状态响应

3．3．3周期信号通过LTI连续时间系统的响应 

3．3．4无失真传输系统

3．3．5调制、解调的概念

3．3．6理想低通滤波器

3．4时域采样

3．4．1信号的采样

3．4．2理想时域采样的频域关系

3．4．3时域采样定理

3．4．4理想时域采样的恢复

3．4．5欠采样的应用

3．5本章思维导图

习题A

习题B

第4章LTI连续时间系统的复频域分析

4．1双边拉普拉斯变换

4．1．1由傅里叶变换引入双边拉普拉斯变换

4．1．2双边拉普拉斯变换的定义

4．1．3双边拉普拉斯变换的收敛域

4．1．4双边拉普拉斯变换与傅里叶变换的关系

4．1．5双边拉普拉斯变换的性质

4．1．6拉普拉斯逆变换(ILT)

4．2单边拉普拉斯变换

4．2．1单边拉普拉斯变换的定义

4．2．2单边拉普拉斯变换的性质

4．3LTI连续时间系统的复频域分析方法

4．3．1LTI连续时间系统的系统函数H(s)

4．3．2LTI连续时间系统对输入信号f(t)=es0t的响应

4．3．3LTI连续时间系统零状态响应yf(t)的复频域分析

4．3．4单边拉普拉斯变换(单边LT)解微分方程

4．3．5电路的复频域分析

4．4LTI连续时间系统的模拟

4．4．1子系统的简单连接

4．4．2LTI连续时间系统模拟所用基本器件

4．4．3LTI连续时间系统的模拟实现

4．5LTI连续时间系统的因果性、零极图及稳定性

4．5．1LTI连续时间系统的因果性

4．5．2LTI连续时间系统的零极图

4．5．3因果LTI连续时间系统的稳定性判定

4．6本章思维导图

习题A

习题B

第5章LTI离散时间系统的时域分析

5．1离散时间信号

5．1．1离散时间信号的概念

5．1．2离散时间信号的描述

5．1．3离散时间信号的基本运算

5．1．4常用离散时间信号

5．2LTI离散时间系统

5．2．1LTI离散时间系统的性质

5．2．2LTI离散时间系统的差分方程

5．3LTI离散时间系统的时域分析

5．3．1LTI离散时间系统的零输入响应ys［n］

5．3．2LTI离散时间系统的零状态响应yf［n］

5．4卷和(卷积和)

5．4．1离散信号卷和的定义

5．4．2离散信号卷和的性质

5．4．3短序列间的卷和——列竖式法

5．5LTI离散时间系统时域分析举例

5．6小结

5．7本章思维导图

习题A

习题B

第6章LTI离散时间系统的z域分析

6．1双边z变换(双边ZT)

6．1．1双边z变换的定义

6．1．2双边z变换的收敛域

6．1．3双边z变换的性质

6．2z变换的逆变换

6．3单边z变换

6．3．1单边z变换(单边ZT)的定义 

6．3．2单边z变换的性质 

6．4LTI离散时间系统的z变换(ZT)分析 

6．4．1LTI离散时间系统的系统函数H(s)

6．4．2LTI离散时间系统零状态响应yf［n］的z域(ZT)分析 

6．4．3用单边z变换求解差分方程 

6．4．4LTI离散时间系统的模拟 

6．4．5LTI离散时间系统的零极图、因果性及稳定性 

6．5本章思维导图

习题A

习题B

第7章LTI离散时间系统的频域分析

7．1DTFT的定义

7．2DTFT的性质

7．3DTFT与z变换的关系

7．4离散时间系统的频率响应

7．5本章思维导图

习题A

习题B

附录

附录A连续时间信号的傅里叶变换和拉普拉斯变换

附录B离散时间信号的傅里叶变换和z变换

附录C常用的连续时间信号傅里叶变换对

附录D常用的拉普拉斯变换对

附录E常用离散时间信号的z变换对

附录F常用连续时间信号双边拉普拉斯变换对

附录G常用离散时间信号双边z变换对

附录H连续时间信号卷积积分

附录I离散时间信号卷积和

附录J关于δ(t)、δ［n］函数的公式

部分习题答案

参考文献

本书全面论述和阐述信号与系统分析的基本理论和分析方法，主要内容包括信号与系统的基本概念，LTI连续时间系统的时域分析、频域分析和复频域分析，LTI离散时间系统的时域分析、z域分析和频域分析。本书按照先时域后变换域、先连续后离散、先信号分析后系统分析的指导思想，重点突出三大变换、两大系统。全书图文并茂，实例丰富，提供配套的教学资源、知识全景图和各章思维导图。

聂小燕，女，1981年2月生，教授。2014.2--2015.3，在美国印第安纳大学-普渡大学分校（IUPUI）从事访问学者一年，主要从事FPGA开发与CUDA并行程序设计。目前主要研究方向FPGA技术、海量数据采集、分析和可视化技术等。