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信號(hào)與系統(tǒng)
本書討論了信號(hào)與系統(tǒng)分析的基本理論、基本分析方法及其應(yīng)用。本書共分11章,主要講述了線性系統(tǒng)的基本理論、信號(hào)與系統(tǒng)的基本概念、線性時(shí)不變系統(tǒng)、連續(xù)與離散信號(hào)的傅里葉表示、傅里葉變換以及時(shí)域和頻域系統(tǒng)的分析方法等內(nèi)容。
適讀人群 :本書可作為通信與電子系統(tǒng)類、自動(dòng)化類以及全部電類專業(yè)的信號(hào)與系統(tǒng)課程的教材,也可供從事信息獲取、轉(zhuǎn)換、傳輸及處理工作的其他專業(yè)研究生、教師和廣大科技工作者參考。
美國(guó)麻省理工學(xué)院(MIT)的經(jīng)典教材之一,討論了信號(hào)與系統(tǒng)分析的基本理論、基本分析方法及其應(yīng)用。 譯者序 Signals and Systems(A. V. Oppenheim, A. S. Willsky)一書1983年在美國(guó)公開出版發(fā)行,當(dāng)年8月即由筆者從美國(guó)帶回中國(guó)。1984年2月筆者采用該書的中譯本(油印講義)在西安交通大學(xué)1982級(jí)“無線電技術(shù)”專業(yè)的“信號(hào)與系統(tǒng)”課中作為基本教材使用。1985年由西安交通大學(xué)出版社正式出版該書中譯本(老式鉛字排版,排版師傅非常辛苦)。1997年原著第二版在美國(guó)問世,1998年該書第二版中譯本與讀者見面,這就是業(yè)界熟知的十幾年來各高等院校所采用的由西安交通大學(xué)出版社出版的第二版中譯本。該書第一版中譯本累計(jì)發(fā)行近6萬冊(cè); 第二版中譯本累計(jì)印刷15次,發(fā)行近13萬冊(cè)。這樣的銷量是在當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)“信號(hào)與系統(tǒng)”課程方面已有多本主流教材存在,并在隨后幾年多達(dá)十幾本甚或幾十本自編教材的情況下取得的,實(shí)屬不易。其中西安交通大學(xué)出版社為此付出過諸多努力,應(yīng)該謝謝他們。這些數(shù)字表明該書已經(jīng)在中國(guó)讀者心中占有的份量和地位,并已使廣大讀者受益。 現(xiàn)在,本書原著出版商Pearson教育出版集團(tuán)將該書的簡(jiǎn)體中文翻譯出版權(quán)授予電子工業(yè)出版社,至此這本書的簡(jiǎn)體中文版和英文影印版歸于同一出版社出版。電子工業(yè)出版社的“國(guó)外電子與通信教材系列”,經(jīng)過出版社編輯和許多譯者的共同努力,20年來已逐漸成為引進(jìn)頗具規(guī)模、精品相對(duì)集中的系列。Oppenheim的這本巨著歸入這個(gè)系列,將使該系列在結(jié)構(gòu)上更加完整。電子工業(yè)出版社的編輯根據(jù)筆者的譯文對(duì)全書重新進(jìn)行了排版和編輯加工,并配合筆者根據(jù)網(wǎng)上查詢到的多個(gè)勘誤表,對(duì)內(nèi)容細(xì)節(jié)進(jìn)行了改進(jìn)。本書的英文影印版也做了相應(yīng)調(diào)整,相信兩本書的配合勘誤會(huì)使讀者收獲更多。筆者多年來翻譯出版了十多本國(guó)外優(yōu)秀教材,確實(shí)是出自對(duì)這些教材的喜歡和偏愛,將它們及時(shí)奉獻(xiàn)給廣大讀者,讓大家受益、欣賞,并從中悟出什么才稱得上一本好教材。好教材是精心寫出來的,而不是“編”出來的。所譯教材中絕大多數(shù)為國(guó)內(nèi)教師教學(xué)采用
Alan V.
Oppenheim,美國(guó)麻省理工學(xué)院(MIT)電氣與計(jì)算機(jī)科學(xué)系Ford教授,MIT電子學(xué)研究實(shí)驗(yàn)室(RLE)首席研究員,美國(guó)國(guó)家工程院院士,IEEE會(huì)士,研究興趣為通用領(lǐng)域的信號(hào)處理及應(yīng)用,曾因出色的科研和教學(xué)工作多次獲獎(jiǎng)。另著有Discrete-Time
Signal
Processing。<BR>美國(guó)麻省理工學(xué)院(MIT)電氣與計(jì)算機(jī)科學(xué)系Ford教授,MIT電子學(xué)研究實(shí)驗(yàn)室(RLE)首席研究員,美國(guó)國(guó)家工程院院士,IEEE會(huì)士,研究興趣為通用領(lǐng)域的信號(hào)處理及應(yīng)用,曾因出色的科研和教學(xué)工作多次獲獎(jiǎng)。另著有Discrete-Time
Signal Processing。
第1章 信號(hào)與系統(tǒng)
1.0 引言 1.1 連續(xù)時(shí)間信號(hào)和離散時(shí)間信號(hào) 1. 1. 1 舉例與數(shù)學(xué)表示 1. 1. 2 信號(hào)能量與功率 1.2 自變量的變換 1. 2. 1 自變量變換舉例 1. 2. 2 周期信號(hào) 1. 2. 3 偶信號(hào)與奇信號(hào) 1.3 指數(shù)信號(hào)與正弦信號(hào) 1. 3. 1 連續(xù)時(shí)間復(fù)指數(shù)信號(hào)與正弦信號(hào) 1. 3. 2 離散時(shí)間復(fù)指數(shù)信號(hào)與正弦信號(hào) 1. 3. 3 離散時(shí)間復(fù)指數(shù)序列的周期性質(zhì) 1.4 單位沖激函數(shù)與單位階躍函數(shù) 1. 4. 1 離散時(shí)間單位脈沖序列和單位階躍序列 1. 4. 2 連續(xù)時(shí)間單位階躍函數(shù)和單位沖激函數(shù) 1.5 連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)和離散時(shí)間系統(tǒng) 1. 5. 1 簡(jiǎn)單系統(tǒng)舉例 1. 5. 2 系統(tǒng)的互聯(lián) 1.6 基本系統(tǒng)性質(zhì) 1. 6. 1 有記憶系統(tǒng)與無記憶系統(tǒng) 1. 6. 2 可逆性與可逆系統(tǒng) 1. 6. 3 因果性 1. 6. 4 穩(wěn)定性 1. 6. 5 時(shí)不變性 1. 6. 6 線性 1.7 小結(jié) 習(xí)題 第2章 線性時(shí)不變系統(tǒng) 2.0 引言 2.1 離散時(shí)間線性時(shí)不變系統(tǒng): 卷積和 2. 1. 1 用脈沖表示離散時(shí)間信號(hào) 2. 1. 2 離散時(shí)間線性時(shí)不變系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)及卷積和表示 2.2 連續(xù)時(shí)間線性時(shí)不變系統(tǒng): 卷積積分 2. 2. 1 用沖激表示連續(xù)時(shí)間信號(hào) 2. 2. 2 連續(xù)時(shí)間線性時(shí)不變系統(tǒng)的單位沖激響應(yīng)及卷積積分表示 2.3 線性時(shí)不變系統(tǒng)的性質(zhì) 2. 3. 1 交換律性質(zhì) 2. 3. 2 分配律性質(zhì) 2. 3. 3 結(jié)合律性質(zhì) 2. 3. 4 有記憶和無記憶線性時(shí)不變系統(tǒng) 2. 3. 5 線性時(shí)不變系統(tǒng)的可逆性 2. 3. 6 線性時(shí)不變系統(tǒng)的因果性 2. 3. 7 線性時(shí)不變系統(tǒng)的穩(wěn)定性 2. 3. 8 線性時(shí)不變系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng) 2.4 用微分方程和差分方程描述的因果線性時(shí)不變系統(tǒng) 2. 4. 1 線性常系數(shù)微分方程 2. 4. 2 線性常系數(shù)差分方程 2. 4. 3 用微分方程和差分方程描述的一階系統(tǒng)的方框圖表示 2.5 奇異函數(shù) 2. 5. 1 作為理想化短脈沖的單位沖激 2. 5. 2 通過卷積定義單位沖激 2. 5. 3 單位沖激偶和其他奇異函數(shù) 2.6 小結(jié) 習(xí)題 第3章 周期信號(hào)的傅里葉級(jí)數(shù)表示 3.0 引言 3.1 歷史回顧 3.2 線性時(shí)不變系統(tǒng)對(duì)復(fù)指數(shù)信號(hào)的響應(yīng) 3.3 連續(xù)時(shí)間周期信號(hào)的傅里葉級(jí)數(shù)表示 3. 3. 1 成諧波關(guān)系的復(fù)指數(shù)信號(hào)的線性組合 3. 3. 2 連續(xù)時(shí)間周期信號(hào)傅里葉級(jí)數(shù)表示的確定 3.4 傅里葉級(jí)數(shù)的收斂 3.5 連續(xù)時(shí)間傅里葉級(jí)數(shù)性質(zhì) 3. 5. 1 線性性質(zhì) 3. 5. 2 時(shí)移性質(zhì) 3. 5. 3 時(shí)間反轉(zhuǎn)性質(zhì) 3. 5. 4 時(shí)域尺度變換性質(zhì) 3. 5. 5 相乘性質(zhì) 3. 5. 6 共軛與共軛對(duì)稱性質(zhì) 3. 5. 7 連續(xù)時(shí)間周期信號(hào)的帕塞瓦爾定理 3. 5. 8 連續(xù)時(shí)間傅里葉級(jí)數(shù)性質(zhì)列表 3. 5. 9 舉例 3.6 離散時(shí)間周期信號(hào)的傅里葉級(jí)數(shù)表示 3. 6. 1 成諧波關(guān)系的復(fù)指數(shù)信號(hào)的線性組合 3. 6. 2 周期信號(hào)傅里葉級(jí)數(shù)表示的確定 3.7 離散時(shí)間傅里葉級(jí)數(shù)性質(zhì) 3. 7. 1 相乘性質(zhì) 3. 7. 2 一次差分性質(zhì) 3. 7. 3 離散時(shí)間周期信號(hào)的帕塞瓦爾定理 3. 7. 4 舉例 3.8 傅里葉級(jí)數(shù)與線性時(shí)不變系統(tǒng) 3.9 濾波 3. 9. 1 頻率成形濾波器 3. 9. 2 頻率選擇性濾波器 3.10 用微分方程描述的連續(xù)時(shí)間濾波器舉例 3. 10. 1 簡(jiǎn)單RC 低通濾波器 3. 10. 2 簡(jiǎn)單RC 高通濾波器 3.11 用差分方程描述的離散時(shí)間濾波器舉例 3. 11. 1 一階遞歸離散時(shí)間濾波器 3. 11. 2 非遞歸離散時(shí)間濾波器 3.12 小結(jié) 習(xí)題 第4章 連續(xù)時(shí)間傅里葉變換 4.0 引言 4.1 非周期信號(hào)的表示: 連續(xù)時(shí)間傅里葉變換 4. 1. 1 非周期信號(hào)傅里葉變換表示的導(dǎo)出 4. 1. 2 傅里葉變換的收斂 4. 1. 3 連續(xù)時(shí)間傅里葉變換舉例 4.2 周期信號(hào)的傅里葉變換 4.3 連續(xù)時(shí)間傅里葉變換性質(zhì) 4. 3. 1 線性性質(zhì) 4. 3. 2 時(shí)移性質(zhì) 4. 3. 3 共軛與共軛對(duì)稱性質(zhì) 4. 3. 4 微分與積分性質(zhì) 4. 3. 5 時(shí)間與頻率的尺度變換性質(zhì) 4. 3. 6 對(duì)偶性質(zhì) 4. 3. 7 帕塞瓦爾定理 4.4 卷積性質(zhì) 4. 4. 1 舉例 4.5 相乘性質(zhì) 4. 5. 1 具有可變中心頻率的頻率選擇性濾波 4.6 傅里葉變換性質(zhì)和基本傅里葉變換對(duì)列表 4.7 由線性常系數(shù)微分方程表征的系統(tǒng) 4.8 小結(jié) 習(xí)題 第5章 離散時(shí)間傅里葉變換 5.0 引言 5.1 非周期信號(hào)的表示: 離散時(shí)間傅里葉變換 5. 1. 1 離散時(shí)間傅里葉變換的導(dǎo)出 5. 1. 2 離散時(shí)間傅里葉變換舉例 5. 1. 3 關(guān)于離散時(shí)間傅里葉變換的收斂問題 5.2 周期信號(hào)的傅里葉變換 5.3 離散時(shí)間傅里葉變換性質(zhì) 5. 3. 1 離散時(shí)間傅里葉變換的周期性 5. 3. 2 線性性質(zhì) 5. 3. 3 時(shí)移與頻移性質(zhì) 5. 3. 4 共軛與共軛對(duì)稱性質(zhì) 5. 3. 5 差分與累加性質(zhì) 5. 3. 6 時(shí)間反轉(zhuǎn)性質(zhì) 5. 3. 7 時(shí)域擴(kuò)展性質(zhì) 5. 3. 8 頻域微分性質(zhì) 5. 3. 9 帕塞瓦爾定理 5.4 卷積性質(zhì) 5. 4. 1 舉例 5.5 相乘性質(zhì) 5.6 傅里葉變換性質(zhì)和基本傅里葉變換對(duì)列表 5.7 對(duì)偶性質(zhì) 5. 7. 1 離散時(shí)間傅里葉級(jí)數(shù)的對(duì)偶性質(zhì) 5. 7. 2 離散時(shí)間傅里葉變換和連續(xù)時(shí)間傅里葉級(jí)數(shù)之間的對(duì)偶性質(zhì) 5.8 由線性常系數(shù)差分方程表征的系統(tǒng) 5.9 小結(jié) 習(xí)題 第6章 信號(hào)與系統(tǒng)的時(shí)域和頻域特性 6.0 引言 6.1 傅里葉變換的模和相位表示 6.2 線性時(shí)不變系統(tǒng)頻率響應(yīng)的模和相位表示 6. 2. 1 線性與非線性相位 6. 2. 2 群延遲 6. 2. 3 對(duì)數(shù)模和伯德圖 6.3 理想頻率選擇性濾波器的時(shí)域特性 6.4 非理想濾波器的時(shí)域和頻域特性討論 6.5 一階與二階連續(xù)時(shí)間系統(tǒng) 6. 5. 1 一階連續(xù)時(shí)間系統(tǒng) 6. 5. 2 二階連續(xù)時(shí)間系統(tǒng) 6. 5. 3 有理型頻率響應(yīng)的伯德圖 6.6 一階與二階離散時(shí)間系統(tǒng) 6. 6. 1 一階離散時(shí)間系統(tǒng) 6. 6. 2 二階離散時(shí)間系統(tǒng) 6.7 系統(tǒng)的時(shí)域分析與頻域分析舉例 6. 7. 1 汽車減震系統(tǒng)的分析 6. 7. 2 離散時(shí)間非遞歸濾波器舉例 6.8 小結(jié) 習(xí)題 第7章 采樣 7.0 引言 7.1 用信號(hào)樣本表示連續(xù)時(shí)間信號(hào): 采樣定理 7. 1. 1 沖激串采樣 7. 1. 2 零階保持采樣 7.2 利用內(nèi)插由樣本重建信號(hào) 7.3 欠采樣的效果: 混疊現(xiàn)象 7.4 連續(xù)時(shí)間信號(hào)的離散時(shí)間處理 7. 4. 1 數(shù)字微分器 7. 4. 2 半采樣間隔延遲 7.5 離散時(shí)間信號(hào)采樣 7. 5. 1 脈沖串采樣 7. 5. 2 離散時(shí)間抽取與內(nèi)插 7.6 小結(jié) 習(xí)題 第8章 通信系統(tǒng) 8.0 引言 8.1 復(fù)指數(shù)與正弦幅度調(diào)制 8. 1. 1 復(fù)指數(shù)載波的幅度調(diào)制 8. 1. 2 正弦載波的幅度調(diào)制 8.2 正弦幅度調(diào)制的解調(diào) 8. 2. 1 同步解調(diào) 8. 2. 2 非同步解調(diào) 8.3 頻分多路復(fù)用 8.4 單邊帶正弦幅度調(diào)制 8.5 用脈沖串進(jìn)行載波的幅度調(diào)制 8. 5. 1 脈沖串載波調(diào)制 8. 5. 2 時(shí)分多路復(fù)用 8.6 脈沖幅度調(diào)制 8. 6. 1 脈沖幅度已調(diào)信號(hào) 8. 6. 2 脈沖幅度調(diào)制系統(tǒng)中的碼間干擾 8. 6. 3 數(shù)字脈沖幅度調(diào)制和脈沖編碼調(diào)制 8.7 正弦頻率調(diào)制 8. 7. 1 窄帶頻率調(diào)制 8. 7. 2 寬帶頻率調(diào)制 8. 7. 3 周期方波調(diào)制信號(hào) 8.8 離散時(shí)間調(diào)制 8. 8. 1 離散時(shí)間正弦幅度調(diào)制 8. 8. 2 離散時(shí)間調(diào)制轉(zhuǎn)換 8.9 小結(jié) 習(xí)題 第9章 拉普拉斯變換 9.0 引言 9.1 拉普拉斯變換 9.2 拉普拉斯變換收斂域 9.3 拉普拉斯逆變換 9.4 由零極點(diǎn)圖對(duì)傅里葉變換進(jìn)行幾何求值 9. 4. 1 一階系統(tǒng) 9. 4. 2 二階系統(tǒng) 9. 4. 3 全通系統(tǒng) 9.5 拉普拉斯變換的性質(zhì) 9. 5. 1 線性性質(zhì) 9. 5. 2 時(shí)移性質(zhì) 9. 5. 3 s 域平移性質(zhì) 9. 5. 4 時(shí)域尺度變換性質(zhì) 9. 5. 5 共軛性質(zhì) 9. 5. 6 卷積性質(zhì) 9. 5. 7 時(shí)域微分性質(zhì) 9. 5. 8 s 域微分性質(zhì) 9. 5. 9 時(shí)域積分性質(zhì) 9. 5. 10 初值定理與終值定理 9. 5. 11 性質(zhì)列表 9.6 常用拉普拉斯變換對(duì) 9.7 用拉普拉斯變換分析與表征線性時(shí)不變系統(tǒng) 9. 7. 1 因果性 9. 7. 2 穩(wěn)定性 9. 7. 3 由線性常系數(shù)微分方程表征的線性時(shí)不變系統(tǒng) 9. 7. 4 系統(tǒng)特性與系統(tǒng)函數(shù)的關(guān)系舉例 9. 7. 5 巴特沃思濾波器 9.8 系統(tǒng)函數(shù)的代數(shù)屬性與方框圖表示 9. 8. 1 線性時(shí)不變系統(tǒng)互聯(lián)的系統(tǒng)函數(shù) 9. 8. 2 由微分方程和有理系統(tǒng)函數(shù)描述的因果線性時(shí)不變系統(tǒng)的方框圖表示 9.9 單邊拉普拉斯變換 9. 9. 1 單邊拉普拉斯變換舉例 9. 9. 2 單邊拉普拉斯變換性質(zhì) 9. 9. 3 利用單邊拉普拉斯變換求解微分方程 9.10 小結(jié) 習(xí)題 第10章 z 變換 10.0 引言 10.1 z 變換 10.2 z 變換的收斂域 10.3 z 逆變換 10.4 利用零極點(diǎn)圖對(duì)傅里葉變換進(jìn)行幾何求值 10. 4. 1 一階系統(tǒng) 10. 4. 2 二階系統(tǒng) 10.5 z 變換的性質(zhì) 10. 5. 1 線性性質(zhì) 10. 5. 2 時(shí)移性質(zhì) 10. 5. 3 z 域尺度變換性質(zhì) 10. 5. 4 時(shí)間反轉(zhuǎn)性質(zhì) 10. 5. 5 時(shí)間擴(kuò)展性質(zhì) 10. 5. 6 共軛性質(zhì) 10. 5. 7 卷積性質(zhì) 10. 5. 8 z 域微分性質(zhì) 10. 5. 9 初值定理 10. 5. 10 性質(zhì)小結(jié) 10.6 常用z 變換對(duì) 10.7 利用z 變換分析與表征線性時(shí)不變系統(tǒng) 10. 7. 1 因果性 10. 7. 2 穩(wěn)定性 10. 7. 3 由線性常系數(shù)差分方程表征的線性時(shí)不變系統(tǒng) 10. 7. 4 系統(tǒng)特性與系統(tǒng)函數(shù)的關(guān)系舉例 10.8 系統(tǒng)函數(shù)的代數(shù)屬性與方框圖表示 10. 8. 1 線性時(shí)不變系統(tǒng)互聯(lián)的系統(tǒng)函數(shù) 10. 8. 2 由差分方程和有理系統(tǒng)函數(shù)描述的因果線性時(shí)不變系統(tǒng)的方框圖表示 10.9 單邊z 變換 10. 9. 1 單邊z 變換和單邊z 逆變換舉例 10. 9. 2 單邊z 變換性質(zhì) 10. 9. 3 利用單邊z 變換求解差分方程 10.10 小結(jié) 習(xí)題 第11章 線性反饋系統(tǒng) 11.0 引言 11.1 線性反饋系統(tǒng) 11.2 反饋的某些應(yīng)用及結(jié)果 11. 2. 1 逆系統(tǒng)設(shè)計(jì) 11. 2. 2 非理想元件的補(bǔ)償 11. 2. 3 不穩(wěn)定系統(tǒng)的穩(wěn)定 11. 2. 4 采樣數(shù)據(jù)反饋系統(tǒng) 11. 2. 5 跟蹤系統(tǒng) 11. 2. 6 反饋引起的不穩(wěn)定 11.3 線性反饋系統(tǒng)的根軌跡分析法 11. 3. 1 一個(gè)例子 11. 3. 2 閉環(huán)極點(diǎn)方程 11. 3. 3 根軌跡的端點(diǎn): K =0 和|K| = 肄時(shí)的閉環(huán)極點(diǎn) 11. 3. 4 角判據(jù) 11. 3. 5 根軌跡的性質(zhì) 11.4 奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù) 11. 4. 1 圍線性質(zhì) 11. 4. 2 連續(xù)時(shí)間線性時(shí)不變反饋系統(tǒng)的奈奎斯特判據(jù) 11. 4. 3 離散時(shí)間線性時(shí)不變反饋系統(tǒng)的奈奎斯特判據(jù) 11.5 增益裕度和相位裕度 11.6 小結(jié) 習(xí)題 附錄A 部分分式展開 附錄B 文獻(xiàn)清單 基本題答案
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