信号与系统的处理分析与实现PDF电子书下载

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上篇：原理篇 信号与系统的基本理论与分析方法 3

第1章 测试信号与测试系统基础 3

1.1 引言 3

1.1.1 信号与系统概述 3

1.1.2 信号的处理与分析概述 4

1.2 信号的分类 6

1.2.1 确定性信号与随机信号 6

1.2.2 连续信号与离散信号 7

1.2.3 能量信号与功率信号 7

1.2.4 周期信号与非周期信号 8

1.3 系统的定义、分类与互联 9

1.3.1 系统的定义与描述 9

1.3.2 系统的特性与分类 10

1.3.3 系统的互联 13

1.4 测试信号的变换与调理 16

1.4.1 电桥电路与测试信号放大电路 16

1.4.2 频率／电压变换器 22

1.4.3 模／数（A/D）转换器 22

1.4.4 调制与解调 25

1.4.5 滤波器 28

1.5 测试系统的分析与选用 36

1.5.1 测试系统的动态特性 36

1.5.2 研究与分析测试系统动态特性的方法 36

1.5.3 提高与改善测试系统性能指标的途径 37

1.5.4 典型工程测试系统的分析 37

1.5.5 测试系统的工程应用实例 40

1.5.6 工程测试系统的选用原则 42

1.6 本书知识框架结构 45

1.7 本书学习方法 47

第2章 连续时间信号与系统的时域分析 单位冲激响应 49

2.1 引言 49

2.2 基本连续时间信号 49

2.2.1 单位阶跃函数 49

2.2.2 单位冲激函数 51

2.2.3 复指数信号 55

2.3 连续时间信号的时域运算 58

2.3.1 信号的基本运算 58

2.3.2 信号的卷积积分 62

2.4 LTI连续时间系统的微分方程及其求解 69

2.4.1 LTI连续时间系统的微分方程 69

2.4.2 微分方程的求解 70

2.4.3 关于0－与0＋值 72

2.5 零输入响应与零状态响应 73

2.5.1 零输入响应的求解 73

2.5.2 零状态响应的求解 73

2.6 单位冲激响应 75

2.7 用单位冲激响应表征系统的性质 77

2.8 系统的结构及其模拟图 80

2.9 MATLAB仿真设计与实现 84

本章习题及部分答案要点 86

第3章 离散时间信号与系统的时域分析 单位抽样响应 89

3.1 引言 89

3.2 基本离散时间信号 89

3.2.1 单位阶跃序列和单位抽样序列 89

3.2.2 复指数序列 91

3.2.3 由连续时间信号抽样得到的离散时间序列 94

3.3 离散时间信号的时域运算 95

3.3.1 信号的基本运算 95

3.3.2 信号的卷积和 98

3.4 LTI离散时间系统的差分方程及其求解 101

3.4.1 LTI离散时间系统的差分方程 101

3.4.2 差分方程的求解 102

3.5 零输入响应与零状态响应 104

3.5.1 零输入响应的求解 104

3.5.2 零状态响应的求解 105

3.5.3 全响应的求解 105

3.6 单位抽样响应 106

3.6.1 单位抽样响应的定义及求解 107

3.6.2 用单位抽样响应表征系统的性质 110

3.6.3 利用卷积和求解零状态响应 112

3.7 卷积和、反卷积的求解方法 114

3.8 系统的结构及其模拟图 118

3.9 MATLAB仿真设计与实现 121

本章习题及部分答案要点 123

第4章 连续时间信号与系统的频域分析 连续时间傅里叶变换 126

4.1 引言 126

4.2 正交分解与正交性 126

4.2.1 信号的正交分解 126

4.2.2 正交函数与正交函数集 127

4.2.3 复指数函数是正交函数 128

4.3 周期信号的频谱分析 连续时间傅里叶级数 129

4.3.1 周期信号的傅里叶级数 129

4.3.2 周期信号的频谱图 134

4.4 非周期信号的频谱分析 连续时间傅里叶变换 138

4.4.1 非周期信号的傅里叶变换 138

4.4.2 周期信号的傅里叶变换 144

4.5 卷积定理及其应用 146

4.5.1 时域卷积定理 146

4.5.2 频域卷积定理 147

4.6 连续时间傅里叶变换的性质与应用 150

4.7 LTI连续时间系统的频域分析与频率响应 165

4.7.1 频率响应的概念 165

4.7.2 频率响应的求解 166

4.7.3 利用频率响应求解零状态响应 167

4.8 信号无失真传输 波特图 滤波与滤波器 168

4.8.1 无失真传输条件 168

4.8.2 波特图 169

4.8.3 滤波与理想滤波器 176

4.9 系统的结构及其模拟图 181

4.10 MATLAB仿真设计与实现 184

本章习题及部分答案要点 189

第5章 离散时间信号与系统的频域分析 离散时间傅里叶变换 198

5.1 引言 198

5.2 抽样定理 198

5.2.1 基本概念 198

5.2.2 抽样信号的频谱 199

5.2.3 时域抽样定理 201

5.2.4 频域抽样定理 202

5.3 周期序列的频谱分析 离散时间傅里叶级数 204

5.3.1 用复指数序列表示周期的离散时间信号 204

5.3.2 离散傅里叶系数的确定 206

5.4 非周期序列的频谱分析 离散时间傅里叶变换 208

5.4.1 非周期序列的表示 208

5.4.2 离散时间傅里叶变换的收敛性 210

5.4.3 离散时间与连续时间傅里叶变换的差异 210

5.4.4 离散时间傅里叶变换的求解 211

5.5 离散时间傅里叶变换的性质 214

5.6 利用频率响应求解零状态响应 220

5.7 有限长序列的离散时间傅里叶变换 221

5.7.1 从离散时间傅里叶级数到离散时间傅里叶变换 221

5.7.2 离散傅里叶变换与离散时间傅里叶变换的关系 223

5.8 快速傅里叶变换 224

5.8.1 快速傅里叶变换的基本思路 224

5.8.2 Cooley-Tukey快速傅里叶变换算法 227

5.9 系统的结构及其模拟图 232

5.10 MATLAB仿真设计与实现 234

本章习题及部分答案要点 242

第6章 连续时间信号与系统的变换域分析 拉普拉斯变换 249

6.1 引言 249

6.2 拉普拉斯变换 249

6.2.1 从傅里叶变换到拉普拉斯变换 249

6.2.2 拉普拉斯变换 250

6.2.3 拉普拉斯变换的收敛域 251

6.2.4 拉普拉斯变换与连续时间傅里叶变换的关系 253

6.3 初值定理与终值定理 254

6.4 拉普拉斯变换性质与常用拉普拉斯变换对 255

6.5 拉普拉斯反变换的求解 260

6.5.1 利用拉普拉斯变换的性质求解 261

6.5.2 利用部分分式展开法求解 261

6.6 LTI连续时间系统的变换域（s域）分析 263

6.6.1 微分方程的s域分析 263

6.6.2 电路系统的s域分析 264

6.7 系统函数的变换域分析 271

6.7.1 系统函数 271

6.7.2 系统的因果性与稳定性分析 273

6.7.3 系统的稳定性罗斯—霍尔维茨判据 275

6.8 系统的结构及其模拟图 278

6.9 MATLAB仿真设计与实现 282

本章习题及部分答案要点 286

第7章 离散时间信号与系统的变换域分析 z变换 293

7.1 引言 293

7.2 离散时间序列的z变换 293

7.2.1 z变换及其收敛域 293

7.2.2 z变换与离散时间傅里叶变换的关系 298

7.3 初值定理与终值定理 298

7.3.1 初值定理 298

7.3.2 终值定理 299

7.4 z变换的性质与常用序列z变换表 301

7.5 z反变换的求解 306

7.5.1 幂级数展开法（长除法） 307

7.5.2 部分分式展开法 307

7.6 LTI离散时间系统的变换域（z域）分析 309

7.6.1 零输入响应的求解 309

7.6.2 零状态响应的求解 310

7.6.3 系统全响应的求解 311

7.7 系统函数的z域分析 313

7.7.1 系统函数 314

7.7.2 系统的稳定性和因果性分析 317

7.8 z变换与拉普拉斯变换的关系 318

7.9 系统的结构及其模拟图 321

7.10 MATLAB仿真设计与实现 324

本章习题及部分答案要点 326

下篇：实践篇 Lab VIEW分析处理、仿真设计与实现 335

第8章 动态测试信号的Lab VIEW分析处理、仿真设计与实现 335

8.1 引言 335

8.2 信号的Lab VIEW发生 335

8.2.1 基本函数发生器 337

8.2.2 基本多频信号发生器 338

8.2.3 白噪声信号发生器 339

8.2.4 高斯白噪声信号发生器 340

8.2.5 周期随机噪声信号发生器 340

8.3 信号的Lab VIEW时域分析 341

8.3.1 基本平均直流与均方根 341

8.3.2 周期平均值和均方根 343

8.3.3 卷积积分 344

8.3.4 谐波失真分析 345

8.4 信号的Lab VIEW频域分析与处理 347

8.4.1 傅里叶变换 348

8.4.2 功率谱分析 349

8.4.3 窗函数 350

8.4.4 联合时域分析 352

8.4.5 频谱分析 353

8.5 Lab VIEW波形测量与信号处理 354

8.5.1 波形测量 354

8.5.2 信号处理 355

8.6 Lab VIEW波形监测与逐点信号分析 357

8.6.1 波形监测 357

8.6.2 逐点信号分析 358

8.7 信号采集、分析与处理Lab VIEW程序设计实例 360

8.7.1 设计指标与设计要求 360

8.7.2 信号采集Lab VIEW程序设计 361

8.7.3 数据处理分析Lab VIEW程序设计 363

8.7.4 MEMS晶圆图生成Lab VIEW程序设计 369

8.7.5 Lab VIEW处理分析程序设计小结 370

8.8 Lab VIEW与MATLAB混合编程信号分析与处理 371

8.8.1 MathScript文本编程语言 371

8.8.2 MathScript的窗口 372

8.8.3 在图形程序框中使用MathScript节点 378

8.8.4 MathScript窗口及节点的特殊语法 383

8.8.5 MathScript窗口应用举例 388

8.8.6 在程序框图中使用MathScript节点应用示举例 392

8.8.7 使用MathScript节点调用DLL应用示举例 394

8.8.8 Lab VIEW MathScript与MATLAB混合编程 396

8.8.9 通过Lab VIEW调用MATLAB 396

8.8.10 在程序框图中使用MathScript节点应用示举例 398

参考文献 401

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