本书以连续时间信号与系统和离散时间信号与系统两条主线，采用类比、循序渐进的方式，分别从时域、频域、复频域分析，以及状态变量分析等几大主题，系统论述了确定性信号经线性时不变系统传输和处理的基本概念及各类分析方法，重点突出了电子信息、通信和控制工程应用背景内涵，并列举了一系列实例分析和最新研究应用进展。

全书共分9章，主要内容包括信号与系统的基本概念、连续与离散系统的时域分析、拉普拉斯变换与连续系统的s域分析、Z变换与离散系统的z域分析、傅里叶级数和变换与信号的频域分析、系统的频域分析及其应用主题、连续与离散系统的状态变量分析。

本书既可作为高等院校电子信息类及相关学科信号与系统课程的教材或参考书，也可供相关科研与工程技术人员自学参考。

信号与系统是电类和信息类专业的重要技术核心课程和许多院校的考研科目，也是电子、通信学术领域发展的必备基础知识。目前已有众多国内外著名高校的学者参与此课程的教学，并相继编著出版了亮点纷呈的教材和辅助参考书籍。例如在国内，对该课程教学最有影响力之一的教材当属由清华大学郑君里教授等所编撰的《信号与系统》上、下两册和一些教辅书，特别是刚推出的《教与写的记忆——信号与系统评注》，溶入了其丰富的教学履历和清晰的教材编写思路； 而在国外，得到广泛关注的则有美国麻省理工学院（MIT）A. V. Oppenheim教授等编撰的“Signals & Systems”，以及加州大学伯克利分校（UCB）Edward Lee教授等编撰的“Structure and Interpretation of Signals & Systems”，分别以灵活多变的实例和反映当代数字世界的真实性模型而著称。

作者经过多年的信号与系统本科课程教学工作，并在国内外相关的众多优秀书籍熏陶下，逐渐形成了自己对课程相关内容的独特理解，并从电子信息类工科学生的核心需求出发编写了此书。本书基于连续时间信号与系统和离散时间信号与系统两条主线，以类比和循序渐进的方式分别从时域、频域、复频域以及状态变量等几大分析主题展开详尽论述。全书既注重基本概念、求解方法和分析手段的阐述，也注意结合在实际系统中的应用，配合课程软件和硬件实验，使学生重点掌握有关信号与系统分析的主要思路和具体处理方法，全面了解相关的实际应用领域及其发展状况，为学生在电子科学与技术、通信工程和信号处理等学科领域的进一步学习和研究打下坚实的基础。

本书具有如下特色：

(1) 结构设计独特，类比性强。

(2) 主题集中，内容精练，避免过多重复先修知识或后续知识。

(3) 每章后的小结和学习要点有助于及时复习。

(4) 考虑到题解参考书繁多，所以仅以适量精华的思考题和习题来激发学生的学习兴趣和巩固所学知识。

(5) 突出物理图像的分析和解题思路的阐述，简化繁琐的数学推导过程。

(6) 重视理论在实际工程技术中的应用及指导意义。

(7) 附录、索引等与国际接轨，方便读者。

(8) 内容通俗易懂，解说详尽，大部分习题均给出了答案，便于自学。

(9) 配有多媒体电子教案，有博雅教学网站支持(http://boya.xmu.edu.cn)。

本书的编写以明确集中的主题、精心提炼的内容，以及充分类比的安排和分析方式使其具有鲜明的特色，适应高等院校当前积极开展的教学改革，特别是课时压缩和三学期制的实施。它可作为电子信息和通信工程类本科生45~60学时课程的教材，也可选为教师和学生的案头参考书，只要读者具有一定的微积分基础、复数运算操练，并初步了解微分方程及电路分析知识，就可以着手研修。本书在基本概念、求解方法和分析手段的阐述方面也做了仔细推敲，注重各类问题的合理搭配、数学工具的灵活运用和实际系统的变化应用，使读者在生动有趣、启发性的探索实践过程中主动地学习，将所学知识真正转变为自身的学识。在绪论部分除了总体概述连续和离散时间信号与系统两条主线外，还专门针对目前流行的软件实验工具和经典实例进行了简单介绍。而主体内容围绕两条主线展开，涵盖了时域分析、变换域分析和状态方程分析等几大核心模块。每章后均配有小结和学习要点，以及适量精选的习题，并在书末给出了大部分习题的简明参考答案。

全书共分9章。第1章分别针对连续时间与离散时间的信号和系统，总体介绍了基本概念、数学模型、典型信号和系统、信号的常用运算和系统的线性时不变性等。第2章围绕连续时间系统及其微分方程的时域分析，分别从数学分解和物理分解阐述了在时域中由激励求解系统响应的具体方法，引出自由响应与强迫响应、零输入响应与零状态响应、冲激响应与阶跃响应，以及固有频率等重要概念，并给出采用冲激匹配法确定初始条件和利用卷积积分法求零状态响应的详细过程。第3章则围绕离散时间系统及其差分方程的时域分析，以类比于第2章的方式来讨论具体求解方法和相关的重要概念，并给出采用迭代法确定初始条件和利用卷积和法求零状态响应的详细过程。第4章围绕连续时间系统的s域分析，在介绍拉普拉斯变换及其性质的基础上，重点讨论在复频率s域中由激励求解系统响应的具体方法，以及利用系统函数及其零点、极点分布对系统的稳定性和因果性等的分析。第5章则围绕离散时间系统的z域分析，以类比于第2章的方式来讨论在指数复频率z域中由激励求解系统响应的具体方法，以及系统函数和系统性能的分析。第6章分别针对周期连续信号、非周期连续信号及离散信号，介绍灵活运用傅里叶级数和傅里叶变换及其性质进行信号频谱特性分析的方法，以及幅度频谱和相位频谱图形的绘制。第7章则主要基于系统的系统函数，阐述在频域中求响应的方法，并引出无失真传输、理想低通滤波器、系统的可实现性、调制与解调和抽样等重要概念，以及它们在通信系统中的实际应用。最后两章有别于前几章中只关注输入、输出的经典系统分析手段，转为同时关注系统内部性能的现代系统分析手段，以类比的形式分别针对连续时间系统和离散时间系统的状态变量分析，给出信号流图、状态变量等基本概念，重点介绍系统状态方程的建立及其时域和复频域的求解过程，并讨论依据状态方程的各系数矩阵对系统的重要特性的分析。

在书籍编写过程中得到了许多同事、学生和朋友们的帮助，很多灵感和想法来源于与他（她）们的交流。这里要特别感谢电子工程系的游佰强教授，他对全文的仔细校阅和提出的精辟观点为本书内容增色不少，很多图形的绘制也得到了他的大力协助； 通信工程系的黄莲芬高工在教学内容上的建设性意见对本书的组织构成有极大帮助； 刘慧老师在课程助教工作中投入的辛勤劳动和提出的独特见解也为本书内容的丰富、完善添砖加瓦。这里对她们表示衷心的谢意。还要感谢研究生俞斌、林伟峰、罗勇和林斌等在担任教学助理期间所做的认真工作和提出的有益观点，罗勇和林斌还为一些章节提供了丰富的实例和图表。另外，通过与厦门大学8届本科生的课程教学互动交流，也使本人获益匪浅； 特别是06级电子班学生首次采用此书的试用版作为教材，并耐心而细致地帮助更正了很多错误，提出许多宝贵意见，在此要向他（她）们表达诚挚的谢意。

厦门大学信息科学与技术学院为本人提供了良好的工作环境和坚实的学术支持，对此表示深深的谢意。

最后，我要将这本处女作献给我的家人，没有你们的默默支持和无私奉献，我是无法完成此书的。下面谨以两句古语与大家共勉：

知之者不如好之者，好之者不如乐之者。(《论语·雍也》)

博学之，审问之，慎思之，明辨之，笃行之。(《礼记·中庸》)

周建华

2008年8月8日

厦门大学

第1章绪论

1.1连续时间信号

1.1.1连续信号的数学模型与基本运算

1.1.2典型的常用连续信号

1.2离散时间信号

1.2.1离散信号的数学模型与基本运算

1.2.2典型的常用离散序列

1.3连续时间系统

1.3.1实际系统的数学模型

1.3.2典型的连续时间系统

1.3.3连续系统的线性时不变性

1.4离散时间系统

1.4.1离散系统的数学模型

1.4.2典型的离散时间系统

1.4.3离散系统的线性时不变性

1.5LTI系统的分析方法和重要工具

1.6小结和学习要点

习题

第2章连续时间LTI系统的时域分析

2.1系统时域模型的建立

2.2自由响应与强迫响应

2.3零输入响应与零状态响应

2.4冲激响应与阶跃响应

2.5卷积法

2.6小结和学习要点

习题

第3章离散线性时不变系统的时域分析

3.1系统时域模型的建立

3.2自由响应与强迫响应

3.3零输入响应与零状态响应

3.4冲激响应与阶跃响应

3.5卷积和与反卷积和

3.5.1卷积和与零状态响应的求解

3.5.2反卷积和及其应用

3.6小结和学习要点

习题

第4章连续时间LTI系统的s域分析

4.1拉普拉斯变换与逆变换

4.1.1单边拉普拉斯变换

4.1.2双边拉普拉斯变换

4.1.3拉氏逆变换

4.2拉氏变换求解法

4.2.1微分方程的求解

4.2.2电路的s域分析法

4.3系统函数及s平面分析

4.3.1时域特性与频响特性的分析

4.3.2频响特性的s平面分析

4.4连续系统的因果性与稳定性分析

4.5小结和学习要点

习题

第5章离散时间LTI系统的z域分析

5.1Z变换与逆变换

5.1.1Z变换方法

5.1.2Z变换与拉氏变换的关系

5.1.3逆Z变换方法

5.2Z变换求解法

5.2.1差分方程的Z变换求解法

5.2.2模拟方框图的z域分析法

5.3系统函数及z平面分析

5.3.1系统函数

5.3.2时域特性与频响特性

5.3.3频响特性的z平面分析

5.4离散系统的因果性与稳定性分析

5.5小结和学习要点

习题

第6章信号的频域分析

6.1周期信号的傅里叶级数与频谱图

6.1.1三角函数形式的傅里叶级数展开

6.1.2指数形式的傅里叶级数展开

6.1.3周期信号的功率特性

6.1.4特殊信号的傅里叶级数展开

6.1.5傅里叶级数的有限展开及其误差分析

6.1.6典型信号的傅里叶级数展开

6.2连续时间信号的傅里叶变换与频谱

6.2.1傅里叶变换方法

6.2.2典型非周期信号的傅里叶变换

6.2.3傅里叶变换的基本性质

6.2.4周期信号的傅里叶变换

6.3离散时间信号的傅里叶变换

6.4信号的能量和功率密度谱

6.5小结和学习要点

习题

第7章线性系统的频域分析

7.1线性系统的频域响应求解

7.2无失真传输与理想滤波器

7.2.1线性系统的无失真传输

7.2.2理想低通滤波器

7.3系统的物理可实现性

7.4信号的调制与解调

7.4.1抑制载波振幅调制（AMSC）与同步解调

7.4.2振幅调制（AM）与包络解调

7.4.3调幅信号的传输

7.5连续信号的抽样与恢复

7.5.1抽样信号的频谱分析

7.5.2抽样定理和信号的恢复原理

7.5.3实际系统中的信号抽样和恢复

7.6脉冲幅度调制（PAM）和脉冲编码调制（PCM）

7.7信号多路复用技术

7.8小结和学习要点

习题

第8章连续时间系统的状态变量分析

8.1信号流图与状态方程的建立

8.1.1信号流图分析法

8.1.2状态方程的建立

8.2连续系统的状态方程求解

8.2.1状态方程的时域求解

8.2.2状态方程的s域求解

8.2.3由状态方程求系统函数

8.3状态矢量的线性变换

8.4连续系统的特性分析

8.4.1系统的稳定性

8.4.2系统的可控性和可观测性

8.5小结和学习要点

习题

第9章离散时间系统的状态变量分析

9.1信号流图与状态方程的建立

9.1.1信号流图分析法

9.1.2状态方程的建立

9.2离散系统的状态方程求解

9.2.1状态方程的时域求解

9.2.2状态方程的z域求解

9.2.3由状态方程求系统函数

9.3状态矢量的线性变换

9.4离散系统的特性分析

9.4.1系统的稳定性

9.4.2系统的可控性和可观测性

9.5小结和学习要点

习题

附录

部分习题参考解答

索引

参考文献