本書全面系統(tǒng)地論述了信號與線性時不變系統(tǒng)分析的基本概念、基本理論和基本分析方法及其應用。本書在第一版的基礎上，增加了大量Matlab程序，系統(tǒng)地論述了如何用Matlab對信號與系統(tǒng)進行分析和仿真。全書共9章，內容包括：信號與系統(tǒng)的基本概念，LTI系統(tǒng)的時域分析，連續(xù)時間信號與系統(tǒng)傅里葉分析，離散時間信號與系統(tǒng)傅里葉分析，調制與采樣，S域分析，Z變換，系統(tǒng)理論，狀態(tài)變量分析。
全書在取材上注重內容和結構的完整性，著重于信號分析和系統(tǒng)分析，加強了與信號處理和系統(tǒng)設計等領域的聯系，增加了一些在工程上有著廣泛應用背景的基本概念和基本分析方法，尤其是著名仿真軟件的引入。同時，在取材上也體現了課程應用領域的演變，課程教學和內容安排上的發(fā)展，注重經典理論與新技術的融合。教材內容適用于不同學時的教學課程，可根據不同學時和教學要求，靈活組合授課內容。
本書可作為通信工程專業(yè)、信息工程專業(yè)、電子信息工程專業(yè)、自控類和計算機專業(yè)等工科或理科信號與系統(tǒng)課程的教材，也可以供從事信息獲取、處理、傳輸等相關專業(yè)學習和工作的研究生、教師和科技工作者參考。

本書在第一版的基礎上，對內容做了些調整，其體系層次與第一版基本相同，仍然堅持以講述確定性信號經由線性時不變系統(tǒng)處理或變換的基本概念、基本原理和分析方法為主的方針，以通信、信息、電子信息、控制工程和計算機科學為主要應用背景，理論闡述和實例分析并重，體現課程應用領域的演變和與新技術的融合。內容包括連續(xù)時間信號與系統(tǒng)和離散時間信號與系統(tǒng)，在許多內容的闡述和分析過程中，使用了Matlab軟件工具，使得通過本書的學習，讀者能夠較全面掌握信號與系統(tǒng)基本分析方法和Matlab軟件工具在信號與系統(tǒng)分析中的應用。
在全書內容的處理上，沿用了第一版的處理方法，即用統(tǒng)一概念來處理全書，在連續(xù)時間信號與系統(tǒng)和離散時間信號與系統(tǒng)的內容安排上，采用并行的方式，以一種統(tǒng)一的方式將兩者概念糅合在一起。在教材內容安排上，將原來分散的內容，通過其共性內在聯系，安排在一起講述，這樣做，一方面可以用統(tǒng)一方法處理一些有內在聯系的重要概念和分析方法，另一方面可以使教材更為緊湊。為了適應日益發(fā)展的信號與系統(tǒng)分析、設計和實現技術及其應用范圍，書中增加了一些具有廣泛應用背景的重要概念與方法，較全面地討論了Matlab軟件工具在信號與系統(tǒng)中的應用，以適應信號與系統(tǒng)課程教學和內容安排上的發(fā)展。
要全面掌握信號與系統(tǒng)這門課程，沒有一定數量且能應用這些基本方法的習題是不能達到的。因此，在各章安排一定數量的習題。習題主要以各章的基本概念和方法的應用為主，輔以一定數目的提高型習題，以綜合各章所提到的基本概念和方法。
本書的編寫，假定讀者已具有基本微積分方面的知識，有進行復數運算的能力，接觸過微分方程方面的基本內容以及學習過電路原理課程。
全書分為9章。第1章信號與系統(tǒng)的基本概念，論述了信號與系統(tǒng)的數學描述及其相關的基本概念。第2章線性時不變(LTI)系統(tǒng)的時域分析，著重論述了線性時不變系統(tǒng)的卷積表示方法，還討論了線性時不變系統(tǒng)的時域經典求解方法以及響應的零狀態(tài)響應和零輸入響應分解。第3章連續(xù)時間信號與系統(tǒng)的頻域分析和第4章離散時間信號與系統(tǒng)的頻域分析，全面論述了連續(xù)和離散時間線性時不變系統(tǒng)的頻域分析方法。第5章采樣與調制的論述，是建立在第4章和第5章討論的基礎之上的，利用傅里葉變換的調制特性，研究了連續(xù)時間和離散時間信號的時域采樣定理、通信系統(tǒng)中的調制和復用。在第5章還討論了連續(xù)時間信號的離散化處理和表示，以及現代通信中信號的正交表示。第6章信號與系統(tǒng)的復頻域分析，全面論述了連續(xù)時間線性時不變系統(tǒng)的S域分析方法。第7章Z變換, 全面論述了離散時間線性時不變系統(tǒng)的Z域分析方法。第8章系統(tǒng)理論，在前幾章論述的基礎上，針對線性時不變系統(tǒng)分析和綜合中的一些基本問題，進一步討論系統(tǒng)分析和設計中的一些基本方法和概念，特別是用系統(tǒng)函數的概念討論系統(tǒng)的時域和頻域特性、穩(wěn)定性和濾波器設計，深化課程的基本概念，加強課程的工程應用。第9章狀態(tài)變量分析，較全面地介紹了現代系統(tǒng)與控制理論的狀態(tài)變量分析法。
本書較全面地論述了信號與系統(tǒng)所涉及的相關內容，全書內容豐富，有利于授課教師選材，為學生的自學開創(chuàng)了較好的條件，也為學生后續(xù)課程的學習打下了很好的基礎。授課教師可根據課程要求，按照不同章節(jié)的選取與組合，構成深度和學時不同的課程。從目前國內高等院校的教學需要來看，推薦以下三種組課方案供參考（下列數字為章節(jié)）：
① 1234567；
② 12345678；
③ 123456789。
上述方案中，第2章中有關時域經典求解方法內容可適當刪減。第3章和第4章中有關電路的變換域求解方法應注重基本方法的講授，有關內容可適當刪減。第一種方案適合于課時少，本課程后又開設數字信號處理課程的相關專業(yè)。第二種方案適合于課時較充裕的信號與系統(tǒng)課程的教學。第三種方案適合于本課程后不再開設控制理論課程的相關專業(yè)。
為方便教學，本書配套的電子教案可免費提供給采用本書作為教材的相關院校使用。如有需要，請發(fā)電子郵件至txh@***。
本書第一版由浙江大學于慧敏教授主編，浙江大學凌明芳教授和武漢工程大學胡中功教授為副主編。本書第一版的第1章和第6章由凌明芳教授執(zhí)筆，第7章和第9章由胡中功教授執(zhí)筆，其余各章由于慧敏教授執(zhí)筆。
本書的第二版在第一版的基礎上對內容作了些修改和調整，全書由浙江大學于慧敏教授負責編著，參與編寫的老師有浙江大學的凌明芳教授、杭國強副教授和史笑興博士，武漢工程大學胡中功教授和馮先成副教授。第1章和第6章由凌明芳教授執(zhí)筆；第2章、第3章和第5章由于慧敏教授執(zhí)筆；第4章和第8章由史笑興博士與于慧敏教授共同編著，由史笑興博士執(zhí)筆，Matlab部分由史笑興博士著；第7章和第9章由杭國強副教授與胡中功教授共同編著，由杭國強副教授執(zhí)筆，Matlab部分由杭國強副教授著。趙璐同學校對了部分章節(jié)的習題。全書由于慧敏教授負責統(tǒng)稿。
本書第一版承浙江大學荊仁杰教授審閱，并與作者共同研討并校閱了全書，提出了許多指導性修改意見，保證了書稿的編寫質量，也為第二版的順利編著提供了保障，作者再次表示衷心的感謝。
作者感謝浙江大學信息科學與工程學院同事崔寧老師、王慧教授、金文光副教授、倪旭翔副教授以及浙江大學計算機學院姚敏教授對本書編寫的支持。
由于作者的水平有限，書中的內容、體系安排、文字表述等方面難免有不妥之處，敬請讀者指正。

編者
2007年6月于求是園

1信號與系統(tǒng)的基本概念1
10引言1
11信號與系統(tǒng)的基本概念2
111信號的描述與信號的分類2
112系統(tǒng)的表示與分類6
12基本的連續(xù)時間信號7
121連續(xù)時間復指數信號與正弦
信號7
122奇異信號9
123其他連續(xù)時間信號14
13基本的離散時間信號15
131單位脈沖序列和單位階躍序
列及其相關序列15
132離散時間復指數信號與正弦
信號18
14信號的組合運算與自變量變換21
141信號的組合運算21
142信號的自變量變換23
15系統(tǒng)的描述26
151系統(tǒng)的模型26
152系統(tǒng)的互聯27
16系統(tǒng)的基本性質28
161線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)28
162時變系統(tǒng)和時不變系統(tǒng)28
163增量線性系統(tǒng)29
164記憶系統(tǒng)與無記憶系統(tǒng)29
165因果性與因果系統(tǒng)29
166可逆性與可逆系統(tǒng)30
167系統(tǒng)的穩(wěn)定性30
習題130
2LTI系統(tǒng)的時域分析35
20引言35
21連續(xù)時間LTI系統(tǒng)的時域分析35
211信號的脈沖分解：用δ(t)
表示連續(xù)時間信號35
212連續(xù)時間LTI系統(tǒng)的卷積
積分與單位沖激響應37
213卷積積分的圖示法38
214卷積積分的性質40
22離散時間LTI系統(tǒng)的時域分析45
221離散時間信號的脈沖分解：
用δ【n】表示離散時
間信號45
222離散時間LTI系統(tǒng)的卷積
和與單位脈沖響應47
223卷積和的性質49
23單位沖激/脈沖響應與LTI系統(tǒng)
性質50
231LTI系統(tǒng)的可逆性與可逆
系統(tǒng)50
232LTI系統(tǒng)的穩(wěn)定性52
233LTI系統(tǒng)的因果性53
234LTI系統(tǒng)的單位階躍響應53
235LTI系統(tǒng)的特征函數54
24LTI系統(tǒng)的微分、差分方程
描述56
241連續(xù)時間LTI系統(tǒng)微分方程描
述及其經典解法56
242離散時間LTI系統(tǒng)的數學模型
及其差分方程的經典求解61
25LTI系統(tǒng)的響應分解：零狀態(tài)
響應和零輸入響應63
26LTI系統(tǒng)的框圖表示68
27LTI系統(tǒng)的Matlab求解與仿真70
271連續(xù)時間LTI系統(tǒng)的求解70
272離散時間LTI系統(tǒng)的求解73
273卷積計算74
274LTI系統(tǒng)的仿真75
習題277
3連續(xù)時間信號與系統(tǒng)的頻域分析83
30引言83
31連續(xù)時間周期信號的諧波復指數
信號表示：連續(xù)時間傅里葉
級數84
311連續(xù)時間傅里葉級數84
312典型周期信號的傅里葉級數
展開86
313連續(xù)時間傅里葉級數的收斂
與周期信號傅里葉級數的
近似表示91
32非周期信號的復指數信號的表示：
連續(xù)時間傅里葉變換94
321非周期信號的傅里葉變換的
導出94
322連續(xù)時間傅里葉變換的
收斂性96
323典型連續(xù)時間信號的傅里葉
變換對97
33連續(xù)時間周期信號的傅里葉
變換101
34連續(xù)時間傅里葉變換的性質103
341線性性質103
342時移性質103
343頻移性質104
344共軛性及共軛對稱性105
345微分與積分106
346時間與頻率的尺度變換109
347對偶性110
348帕斯瓦爾（Paseval）
定理112
349時域卷積性質112
3410調制性質（頻域卷積）113
35連續(xù)時間LTI系統(tǒng)的頻域
分析116
351連續(xù)時間LTI系統(tǒng)的頻率
響應116
352連續(xù)時間LTI系統(tǒng)的零狀態(tài)
響應的頻域求解118
353用線性常系數微分方程表
征的LTI系統(tǒng)119
354周期信號激勵下的系統(tǒng)
響應121
355電路系統(tǒng)的頻域求解122
356信號的不失真?zhèn)鬏?24
357信號的濾波與理想濾波器126
358利用Matlab實現頻域的數值
求解129
習題3131
4離散時間信號與系統(tǒng)的頻域分析137
40引言137
41離散時間周期信號的諧波表示：
離散時間傅里葉級數（DFS）137
42離散時間非周期信號的復指數
表示：離散時間傅里葉變換
（DTFT）141
421離散時間傅里葉變換的
導出141
422離散時間傅里葉變換的收
斂性144
423典型離散時間非周期信號的
傅里葉變換對145
43離散時間周期信號的傅里葉
變換148
44離散時間傅里葉變換的性質150
441離散時間傅里葉變換的周
期性150
442線性性質150
443時域平移與頻域平移性質150
444共軛與共軛對稱性150
445時域差分與累加151
446時域擴展152
447頻域微分154
448時域卷積和性質154
449調制性質155
4410帕斯瓦爾定理155
45對偶性158
451離散傅里葉級數的對
偶性159
452離散時間傅里葉變換與連續(xù)
時間傅里葉級數之間的對
偶性160
46離散時間LTI系統(tǒng)的頻域
分析161
461離散時間LTI系統(tǒng)的頻率
響應161
462離散時間LTI系統(tǒng)的零狀態(tài)
響應的頻域求解163
463用線性常系數差分方程表
征的LTI系統(tǒng)164
464離散時間信號的濾波與理想
濾波器166
47基于Matlab的離散時間信號與
LTI系統(tǒng)分析167
471離散時間周期信號傅里葉
級數的計算167
472絕對可和序列的頻譜計算與
顯示168
473根據差分方程計算系
統(tǒng)的頻率響應168
習題4169
5采樣與調制178
50引言178
51連續(xù)時間信號的時域采樣
定理178
511沖激串采樣：采樣定理179
512用樣值序列重建或表示連續(xù)
時間信號181
513零階保持采樣185
52信號的欠采樣185
53離散時間信號的時域采樣
定理187
531脈沖串采樣188
532離散時間信號的抽取與
內插189
54連續(xù)時間系統(tǒng)的離散時間
實現192
55正弦載波幅度調制197
551雙邊帶正弦載波幅度調制
（DSB）與同步解調198
552頻分復用199
56脈沖幅度調制（PAM）200
561自然采樣與時分復用
（TDM）200
562平頂采樣形式的脈沖幅度
調制202
57希爾伯特變換與信號的正交
表示202
58離散時間信號正弦幅度調制205
習題5207
6信號與系統(tǒng)的復頻域分析213
60引言213
61拉普拉斯變換213
611從傅里葉變換到拉普拉斯
變換213
612拉氏變換的收斂域214
613拉氏變換的幾何表示：零極
點圖215
614x(t)的時域特性與其拉
氏變換X(s)收斂域的
關系216
62常用信號的拉氏變換對219
63雙邊拉氏變換的性質221
64周期信號與抽樣信號的拉氏
變換225
65拉氏反變換226
66單邊拉氏變換及性質230
67連續(xù)時間LTI系統(tǒng)的復頻域
分析232
671系統(tǒng)函數232
672S域的元件模型235
673全響應的求解238
674系統(tǒng)函數代數屬性和方框圖
表示239
68用Matlab實現連續(xù)時間信號與系
統(tǒng)的復頻域分析242
習題6246
7Z變換249
70引言249
71雙邊Z變換249
72Z變換的收斂域251
73Z變換的幾何表示：零極點圖254
74Z變換的性質255
75常用信號的Z變換對259
76Z反變換260
761冪級數展開法（長除法）260
762部分分式展開法262
763圍線積分法（留數法）263
77單邊Z變換264
78單邊Z變換的性質265
79LTI系統(tǒng)的Z域分析267
791系統(tǒng)函數與系統(tǒng)性質267
792線性常系數差分方程的Z域
求解269
793系統(tǒng)函數的方框圖表示272
710利用Matlab進行Z域分析
舉例274
習題7278
8系統(tǒng)理論282
80引言282
81系統(tǒng)函數與時域特性282
811連續(xù)時間LTI系統(tǒng)282
812離散時間LTI系統(tǒng)285
82系統(tǒng)函數與穩(wěn)定系統(tǒng)的頻域
特性288
821連續(xù)時間LTI系統(tǒng)288
822離散時間LTI系統(tǒng)290
823二階系統(tǒng)292
83理想濾波器的逼近與頻率
變換298
831巴特沃思濾波器299
832頻率變換301
84因果系統(tǒng)的穩(wěn)定性準則304
841因果連續(xù)時間系統(tǒng)的穩(wěn)定性
準則304
842因果離散時間系統(tǒng)的穩(wěn)定性
準則305
85線性反饋系統(tǒng)的根軌跡分
析法306
851線性反饋系統(tǒng)306
852閉環(huán)極點方程307
853根軌跡的端點：K=0和
K=+∞時的閉環(huán)
極點308
854角判據：根軌跡的相角
條件308
855根軌跡的性質310
86奈奎斯特穩(wěn)定性判據315
861圍線映射的基本性質315
862連續(xù)時間LTI反饋系統(tǒng)的
奈奎斯特判據316
863離散時間LTI反饋系統(tǒng)的
奈奎斯特判據319
87基于Matlab的系統(tǒng)頻率響應與
穩(wěn)定性分析方法320
871波特圖320
872奈奎斯特圖321
873根軌跡322
習題8323
9狀態(tài)變量分析328
90引言328
91系統(tǒng)的狀態(tài)與狀態(tài)變量329
92系統(tǒng)的信號流圖表示329
93連續(xù)時間系統(tǒng)狀態(tài)方程的
建立333
931由電路圖直接建立狀態(tài)
方程334
932由微分方程來建立狀態(tài)
方程337
933由系統(tǒng)函數來建立狀態(tài)
方程338
94連續(xù)時間系統(tǒng)狀態(tài)方程的
求解342
941用拉氏變換求解狀態(tài)變量
與輸出響應342
942狀態(tài)方程的時域解法344
95離散時間系統(tǒng)狀態(tài)方程的
建立348
951由差分方程來建立狀態(tài)
方程348
952由系統(tǒng)函數來建立狀態(tài)
方程349
96離散時間系統(tǒng)狀態(tài)方程的
求解350
97由狀態(tài)方程判斷系統(tǒng)的穩(wěn)
定性353
98狀態(tài)矢量的線性變換354
99系統(tǒng)的可控制性和可觀察性357
910利用Matlab進行狀態(tài)空間分析
舉例360
習題9366
部分習題答案370
參考文獻385