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《信号与系统：使用MATLAB分析与实现（原书第2版）》是美国匹兹堡大学电气与计算机工程学院教材，全书详细论述了连续时间信号与系统的理论与应用、离散时间信号与系统的理论与应用，并辅以全面的MATLAB仿真实例。本书特点如下：(1) 为了让读者更好地理解相关内容，本书将连续时间信号与系统的内容和离散时间信号与系统的内容分开叙述，也便于教师根据教学学时来灵活地选择教学内容。(2) 信号与系统的基本理论在信号处理、通信工程和控制工程中的实际应用在本书中有均衡的体现。(3) 叙述时突出了用于信号与系统分析的各种变换之间的关联性，并由此可以发现它们之间层层递进的关系。(4) 各章均给出了大量MATLAB仿真实例，用以解释该章所给出的基本原理。(5) 各章结尾都提供了不同难度等级的习题，学生可以通过练习来掌握基本的解题技巧，达到一定的熟练程度，获得一定复杂度的数学训练。(6) 网上测试和评价部分可以帮助学生对自己各章的学习情况进行评价。 (7) 本书具备“学生友好”的特色：突出的结论、关键的注释、经典的语录、有趣的观点或历史评论的脚注、历史知识的导航，以及大量阐释理论结果的实例。
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目录
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译者序Ⅰ
前言Ⅲ
致谢Ⅶ
*部分绪论
第0章万丈高楼平地起
0.1引言
0.2信号处理应用实例
0.2.1光盘（CD）播放器
0.2.2软件无线电和认知无线电
0.2.3计算机控制系统
0.3连续和离散
0.3.1连续表示和离散表示
0.3.2导数和有限差分
0.3.3积分和求和
0.3.4微分方程和差分方程
0.4复数和实数
0.4.1复数和向量
0.4.2复变函数
0.4.3相量和正弦稳态
0.4.4相量与动态系统的联系
0.5MATLAB软件介绍
0.5.1数值计算
0.5.2符号计算
0.6本章练习题
0.6.1基础题
0.6.2MATLAB实践题
第二部分连续时间信号与系统的理论与应用
第1章连续时间信号
1.1引言
1.2时间依赖信号的分类
1.3连续时间信号
1.3.1基本信号运算——时移和反褶
1.3.2偶信号和奇信号
1.3.3周期信号和非周期信号
1.3.4有限能量信号和有限功率信号
1.4利用基本信号表示连续时间信号
1.4.1复指数信号
1.4.2单位阶跃信号、单位冲激信号和斜变信号
1.4.3信号的通式
1.5特殊信号——抽样冲激序列和sinc信号
1.6基本信号运算——时间尺度变换、频移和频率加窗
1.7我们完成了什么，我们向何处去
1.8本章练习题
1.8.1基础题
1.8.2MATLAB实践题
第2章连续时间系统
2.1引言
2.2系统的概念和分类
2.3线性时不变(LTI)连续时间系统
2.3.1线性
2.3.2时不变性
2.3.3卷积积分
2.4因果性
2.4.1卷积积分的图形计算
2.5有界输入有界输出（BIBO）稳定性
2.6我们完成了什么，我们向何处去
2.7本章练习题
2.7.1基础题
2.7.2MATLAB实践题
第3章拉普拉斯变换
3.1引言
3.2双边拉普拉斯变换
3.2.1LTI系统的特征函数
3.2.2收敛域
3.3单边拉普拉斯变换
3.4单边拉普拉斯变换的性质
3.4.1线性
3.4.2微分
3.4.3积分
3.4.4时移
3.4.5卷积积分
3.5拉普拉斯逆变换
3.5.1单边拉普拉斯变换的逆变换
3.5.2包含指数项函数的逆变换
3.5.3双边拉普拉斯变换的逆变换
3.6LTI系统的分析
3.6.1常微分方程描述的LTI系统
3.6.2卷积积分的计算
3.7我们完成了什么，我们向何处去
3.8本章练习题
3.8.1基础题
3.8.2MATLAB实践题
第4章频率分析： 傅里叶级数
4.1引言
4.2重温特征函数
4.3复指数傅里叶级数
4.3.1线谱——分布在频率上的功率
4.3.2三角傅里叶级数
4.3.3由拉普拉斯求傅里叶系数
4.3.4反褶周期信号反褶、偶信号和奇信号
4.3.5傅里叶级数的收敛性
4.3.6时移和频移
4.4LTI系统对周期信号的响应
4.4.1对周期信号滤波
4.5利用傅里叶级数进行运算
4.5.1周期信号相加
4.5.2周期信号相乘
4.5.3周期信号的导数和积分
4.6我们完成了什么，我们向何处去
4.7本章练习题
4.7.1基础题
4.7.2MATLAB实践题
第5章频率分析： 傅里叶变换
5.1引言
5.2从傅里叶级数到傅里叶变换
5.3傅里叶变换的存在条件
5.4由拉普拉斯变换求傅里叶变换
5.5线性、反比例和对偶
5.5.1线性
5.5.2时间和频率的反比例关系
5.5.3对偶性
5.6谱表示
5.6.1信号调制
5.6.2周期信号的傅里叶变换
5.6.3帕色瓦尔能量关系
5.6.4谱表示的对称性
5.7卷积与滤波
5.7.1滤波基础
5.7.2理想滤波器
5.7.3由极点和零点求频率响应
5.7.4频谱分析仪
5.8补充性质
5.8.1时移
5.8.2微分和积分
5.9我们完成了什么,接下来是什么
5.10本章练习题
5.10.1基础题
5.10.2MATLAB实践题
第6章拉普拉斯分析在控制系统中的应用
6.1引言
6.2系统连接和方框图
6.3在经典控制中的应用
6.3.1稳定性和稳定化
6.3.2一阶和二阶控制系统的暂态分析
6.4LTI系统的状态变量表示
6.4.1标准型实现
6.4.2由状态方程和输出方程求全解
6.4.3系统的外部和内部表示
6.5我们完成了什么,接下来是什么
6.6本章练习题
6.6.1基础题
6.6.2MATLAB实践题
第7章通信和滤波中的傅里叶分析
7.1引言
7.2应用于通信
7.2.1抑制载波调幅(AMSC)
7.2.2商用调幅
7.2.3单边带调幅
7.2.4正交幅度调制和频分复用
7.2.5角调制
7.3模拟滤波
7.3.1滤波基础
7.3.2巴特沃斯低通滤波器设计
7.3.3切比雪夫低通滤波器设计
7.3.4频率变换
7.3.5用MATLAB设计滤波器
7.4我们完成了什么，接下来是什么
7.5本章练习题
7.5.1基础题
7.5.2MATLAB实践题
第三部分离散时间信号与系统的理论与应用
第8章抽样理论
8.1引言
8.2均匀抽样
8.2.1脉冲幅度调制
8.2.2理想冲激抽样
8.2.3原始连续时间信号的重建
8.2.4由sinc函数插值重建信号
8.2.5奈奎斯特香农抽样定理
8.2.6用MATLAB模拟抽样
8.2.7对已调信号抽样
8.3实际抽样
8.3.1抽样保持
8.3.2量化与编码
8.3.3用MATLAB抽样、量化和编码
8.4应用于数字通信
8.4.1脉冲编码调制
8.4.2时分复用
8.5我们完成了什么，我们向何处去
8.6本章练习题
8.6.1基础题
8.6.2MATLAB实践题
第9章离散时间信号与系统
9.1引言
9.2离散时间信号
9.2.1周期信号和非周期信号
9.2.2有限能量和有限功率离散时间信号
9.2.3偶信号和奇信号
9.2.4基本离散时间信号
9.3离散时间系统
9.3.1递归和非递归离散时间系统
9.3.2由差分方程描述的动态离散时间系统
9.3.3卷积和
9.3.4用MATLAB进行线性和非线性滤波
9.3.5离散时间系统的因果性和稳定性
9.4我们完成了什么，我们向何处去
9.5本章练习题
9.5.1基础题
9.5.2MATLAB实践题
第10章Z变换
10.1引言
10.2抽样信号的拉普拉斯变换
10.3双边Z变换
10.3.1收敛域
10.4单边Z变换
10.4.1信号表现与极点
10.4.2用MATLAB计算Z变换
10.4.3卷积和与转移函数
10.4.4离散时间系统的互连
10.4.5初值和终值性质
10.5单边逆Z变换
10.5.1长除法
10.5.2部分分式展开法
10.5.3用MATLAB求逆Z变换
10.5.4差分方程的解
10.5.5双边Z变换的逆变换
10.6状态变量表示
10.6.1状态方程和输出方程的解
10.6.2标准实现
10.7我们完成了什么，我们向何处去
10.8本章练习题
10.8.1基础题
10.8.2MATLAB实践题
第11章离散时间信号与系统的傅里叶分析
11.1引言
11.2离散时间傅里叶变换（DTFT）
11.2.1抽样、Z变换、特征函数和DTFT
11.2.2时间和频率的对偶性
11.2.3用MATLAB计算DTFT
11.2.4时间支撑和频率支撑
11.2.5非周期离散时间信号的能量/功率
11.2.6时移和频移
11.2.7对称性
11.2.8卷积和
11.3离散时间周期信号的傅里叶级数
11.3.1离散时间周期信号的循环表达式
11.3.2复指数离散傅里叶级数
11.3.3与Z变换的联系
11.3.4周期信号的DTFT
11.3.5LTI系统对周期信号的响应
11.3.6循环移位和周期卷积
11.4离散傅里叶变换(DFT)
11.4.1周期离散时间信号的DFT
11.4.2非周期离散时间信号的DFT
11.4.3通过FFT计算DFT
11.4.4线性卷积与循环卷积
11.4.5快速傅里叶变换算法
11.4.6逆DFT的计算
11.5我们完成了什么，我们向何处去
11.6本章练习题
11.6.1基础题
11.6.2MATLAB实践题
第12章离散滤波器设计概论
12.1引言
12.2频率选择离散滤波器
12.2.1相位失真
12.2.2IIR和FIR离散滤波器
12.3滤波器指标
12.3.1频率指标
12.3.2时域指标
12.4IIR滤波器设计
12.4.1IIR离散滤波器的变换设计法
12.4.2巴特沃斯低通离散滤波器的设计
12.4.3切比雪夫低通离散滤波器的设计
12.4.4有理频率变换
12.4.5用MATLAB设计一般IIR滤波器
12.5FIR滤波器设计
12.5.1窗函数设计法
12.5.2窗函数
12.5.3冲激响应的线性相位及对称性
12.6离散滤波器的实现
12.6.1IIR滤波器的实现
12.6.2FIR滤波器的实现
12.7我们完成了什么，我们向何处去
12.8本章练习题
12.8.1基础题
12.8.2MATLAB实践题
附录常用数学公式
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第5章频率分析： 傅里叶变换
想象是创造的开始。想象你所想要的，下定决心实现你所想象的，*终创造你所下决心做的事。乔治·萧伯纳(George Bernard Shaw)(1856-1950年)爱尔兰剧作家
5.1引言
本章继续信号和系统的频率分析，信号的频率表示以及系统的频率响应在信号处理、通信和控制理论中是非常重要的工具。本章将通过把信号的傅里叶表示延伸至非周期信号来完成信号的频率表示。通过一个极限过程，周期信号的谐波表示被推广成傅里叶变换，即非周期信号的频率密度表示，而描述周期信号时引入的频谱概念也将被推广，既用来描述功率有限信号，又用来描述能量有限信号，因此，无论是周期信号还是非周期信号，都可以用傅里叶变换来测量它的频率成分。
本章将从计算和分析两个方面强调拉普拉斯变换和傅里叶变换之间的联系。对于拉普拉斯变换的收敛域包含jΩ轴的信号而言，其傅里叶变换实际上是其拉普拉斯变换的一个特例，不过有些信号的傅里叶变换不能由其拉普拉斯变换得到，对于这些信号，可利用傅里叶变换的性质求其傅里叶变换，而在这些性质当中，正变换和逆变换之间的对偶性在计算傅里叶变换时有着特别的意义。
傅里叶变换的一个重要应用体现在滤波上。通过采用一个具有期望频率响应的LTI系统对信号进行处理，信号的傅里叶表示以及LTI系统的特征函数性质提供了改变信号频率成分的工具。
通过调制改变信号频率成分的思想是模拟通信的基础。调制使得我们能够利用一个尺寸合理的天线通过无线电波发送信号，语音和音乐都是频率相对较低的信号，如果没有调制的帮助，它们不容易被发射出去。连续波调制可以改变一个正弦载波的振幅、频率或相位，而该正弦载波的频率远高于所要传输的消息中的所有频率。
5.2从傅里叶级数到傅里叶变换
实际上并没有周期信号，因为这种信号具有无限支撑和严格的基波周期，因此在实际中是不可能出现的，此外，用数值方法只能处理有限支撑信号，所以实际中的信号都被当作非周期信号来处理。对傅里叶级数表示求极限可获得非周期信号的傅里叶表示。
任何一个非周期信号都是一个具有无限大基波周期的周期信号，即非周期信号x(t)可表示成
x(t)=limT0→∞x～(t)
其中，x～(t)是一个基波周期为T0的周期信号，其傅里叶级数表示为
x～(t)=∑∞n=-∞XnejnΩ0t,Ω0=2πT0
其中,
Xn=1T0∫T0/2-T0/2x～(t)e-jnΩ0tdt
当T0→∞，Xn将趋于零。为了避免这种情况，定义X(Ωn)=T0Xn，其中{Ωn=nΩ0}是谐波频率。令ΔΩ=Ω0=2π/T0为谐波频率之间的间隔频率，这样就可将以上两个式子写为
x～(t)=∑∞n=-∞X(Ωn)T0ejΩnt=∑∞n=-∞X(Ωn)ejΩntΔΩ2π
X(Ωn)=∫T0/2-T0/2x～(t)e-jΩntdt
当T0→ ∞时,有ΔΩ → dΩ，即线谱变得更加密集，亦即线谱中的谱线靠得越来越近，于是和式变成一个积分，并且Ωn=nΩ0=nΔΩ→Ω，因此，在极限情况下可以得到
x(t)=12π∫∞-∞X(Ω)ejΩtdΩ
X(Ω)=∫∞-∞x(t)e-jΩtdt
以上两式分别是傅里叶逆变换和傅里叶变换： *个式子将一个频域里的函数X(Ω)变换成为一个时域里的信号x(t)，第二个式子的作用正好相反。傅里叶变换可以测量信号的频率成分，后面将看到，时间表示和频率表示是互为补充的，就是说信号在一个域里的特征提供了在另一个域里不能明显可得的信息。
内容介绍
本书系统地论述了信号与系统的理论与应用，并融合了MATLAB仿真分析。*部分（第0章）首先介绍几个信号处理应用实例作为开篇，然后介绍有关数学基础及仿真工具MATLAB。第二部分（第1~7章）介绍连续时间信号与系统，从连续时间信号的概念、类型（第1章），连续时间系统的概念、特性、时域描述和分析（第2章）出发，先介绍拉普拉斯变换及其在连续LTI系统分析中的应用（第3章）; 然后讲述傅里叶级数（第4章）和傅里叶变换（第5章）及其在连续LTI系统的频域分析和描述中的作用，后两章侧重应用，分别介绍了拉普拉斯分析在控制领域（第6章），以及傅里叶分析在通信和滤波领域（第7章）的实际应用。第三部分（第8~12章）介绍离散时间信号与系统，这一部分首先阐述抽样定理（第8章），然后从离散时间信号和系统的概念、表达、时域描述和分析（第9章）出发，介绍Z变换及其在离散LTI系统分析中的应用（第10章），然后介绍作为Z变换特殊形式的离散时间傅里叶变换（DTFT）（第11章）。第12章介绍了离散滤波器的设计方法。本书适合作为电子信息、通信工程类专业本科生及研究生的教材，也适合从事信号处理、通信工程的专业人士阅读。
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