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信號與系統(第二版)
叢   書   名:國外電子與通信教材系列
作   譯   者:劉樹棠 出 版 日 期:2013-01-31
出   版   社:電子工業出版社 維   護   人: 
書   代   號:19427 I S B N:9787121194276

圖書簡介:

本書可供英文原版教輔:習題解答,插圖文件;教輔申請咨詢Email:Te_service@phei.com.cn。本書是美國麻省理工學院(MIT)的經典教材之一,討論了信號與系統分析的基本理論、基本分析方法及其應用。全書共分11章...
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    圖書特別說明:本書可供英文原版教輔:習題解答,插圖文件;教輔申請咨詢Email:Te_service@phei.com.cn

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    圖書詳情

    ISBN:9787121194276

    開 本:16開

    印 張:39.25

    版 次:1-01

    頁 數:624

    字 數:1105

    內容簡介

    本書可供英文原版教輔:習題解答,插圖文件;教輔申請咨詢Email:Te_service@phei.com.cn 本書是美國麻省理工學院(MIT)的經典教材之一,討論了信號與系統分析的基本理論、基本分析方法及其應用。全書共分11章,主要講述了線性系統的基本理論、信號與系統的基本概念、線性時不變系統、連續與離散信號的傅里葉表示、傅里葉變換以及時域和頻域系統的分析方法等內容。本書作者使用了大量在濾波、采樣、通信和反饋系統中的實例,并行討論了連續系統、離散系統、時域系統和頻域系統的分析方法,使讀者能透徹地理解各種信號系統的分析方法并比較其異同。 本書可作為通信與電子系統類、自動化類以及全部電類專業信號與系統課程的教材,也可以供所有從事信息獲取、轉換、傳輸及處理工作的其他專業研究生、教師和廣大科技工作者參考。

    本書目錄

    第1章 信號與系統 1.0 引言 1.1 連續時間和離散時間信號 1.1.1 舉例與數學表示 1.1.2 信號能量與功率 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 1.2.3 偶信號與奇信號 1.3 指數信號與正弦信號 1.3.1 連續時間復指數信號與正弦信號 1.3.2 離散時間復指數信號與正弦信號 1.3.3 離散時間復指數序列的周期性質 1.4 單位沖激與單位階躍函數 1.4.1 離散時間單位脈沖和單位階躍序列 1.4.2 連續時間單位階躍和單位沖激函數 1.5 連續時間和離散時間系統 1.5.1 簡單系統舉例 1.5.2 系統的互聯 1.6 基本系統性質 1.6.1 記憶系統與無記憶系統 1.6.2 可逆性與可逆系統 1.6.3 因果性 1.6.4 穩定性 1.6.5 時不變性 1.6.6 線性 1.7 小結 習題 第2章 線性時不變系統 2.0 引言 2.1 離散時間線性時不變系統:卷積和 2.1.1 用脈沖表示離散時間信號 2.1.2 離散時間線性時不變系統的單位脈沖響應及卷積和表示 2.2 連續時間線性時不變系統:卷積積分 2.2.1 用沖激表示連續時間信號 2.2.2 連續時間線性時不變系統的單位沖激響應及卷積積分表示 2.3 線性時不變系統的性質 2.3.1 交換律性質 2.3.2 分配律性質 2.3.3 結合律性質 2.3.4 有記憶和無記憶線性時不變系統 2.3.5 線性時不變系統的可逆性 2.3.6 線性時不變系統的因果性 2.3.7 線性時不變系統的穩定性 2.3.8 線性時不變系統的單位階躍響應 2.4 用微分和差分方程描述的因果線性時不變系統 2.4.1 線性常系數微分方程 2.4.2 線性常系數差分方程 2.4.3 用微分和差分方程描述的一階系統的方框圖表示 2.5 奇異函數 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 2.6 小結 習題 第3章 周期信號的傅里葉級數表示 3.0 引言 3.1 歷史回顧 3.2 線性時不變系統對復指數信號的響應 3.3 連續時間周期信號的傅里葉級數表示 3.3.1 成諧波關系的復指數信號的線性組合 3.3.2 連續時間周期信號傅里葉級數表示的確定 3.4 傅里葉級數的收斂 3.5 連續時間傅里葉級數性質 3.5.1 線性性質 3.5.2 時移性質 3.5.3 時間反轉 3.5.4 時域尺度變換 3.5.5 相乘 3.5.6 共軛及共軛對稱 3.5.7 連續時間周期信號的帕斯瓦爾定理 3.5.8 連續時間傅里葉級數性質列表 3.5.9 舉例 3.6 離散時間周期信號的傅里葉級數表示 3.6.1 成諧波關系的復指數信號的線性組合 3.6.2 周期信號傅里葉級數表示的確定 3.7 離散時間傅里葉級數性質 3.7.1 相乘 3.7.2 一次差分 3.7.3 離散時間周期信號的帕斯瓦爾定理 3.7.4 舉例 3.8 傅里葉級數與線性時不變系統 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時間濾波器舉例 3.10.1 簡單RC低通濾波器 3.10.2 簡單RC高通濾波器 3.11 用差分方程描述的離散時間濾波器舉例 3.11.1 一階遞歸離散時間濾波器 3.11.2 非遞歸離散時間濾波器 3.12 小結 習題 第4章 連續時間傅里葉變換 4.0 引言 4.1 非周期信號的表示:連續時間傅里葉變換 4.1.1 非周期信號傅里葉變換表示的導出 4.1.2 傅里葉變換的收斂 4.1.3 連續時間傅里葉變換舉例 4.2 周期信號的傅里葉變換 4.3 連續時間傅里葉變換性質 4.3.1 線性性質 4.3.2 時移性質 4.3.3 共軛與共軛對稱性 4.3.4 微分與積分 4.3.5 時間與頻率的尺度變換 4.3.6 對偶性 4.3.7 帕斯瓦爾定理 4.4 卷積性質 4.4.1 舉例 4.5 相乘性質 4.5.1 具有可變中心頻率的頻率選擇性濾波 4.6 傅里葉變換性質和基本傅里葉變換對列表 4.7 由線性常系數微分方程表征的系統 4.8 小結 習題

    第5章 離散時間傅里葉變換 5.0 引言 5.1 非周期信號的表示:離散時間傅里葉變換 5.1.1 離散時間傅里葉變換的導出 5.1.2 離散時間傅里葉變換舉例 5.1.3 關于離散時間傅里葉變換的收斂問題 5.2 周期信號的傅里葉變換 5.3 離散時間傅里葉變換性質 5.3.1 離散時間傅里葉變換的周期性 5.3.2 線性性質 5.3.3 時移與頻移性質 5.3.4 共軛與共軛對稱性 5.3.5 差分與累加 5.3.6 時間反轉 5.3.7 時域擴展 5.3.8 頻域微分 5.3.9 帕斯瓦爾定理 5.4 卷積性質 5.4.1 舉例 5.5 相乘性質 5.6 傅里葉變換性質和基本傅里葉變換對列表 5.7 對偶性 5.7.1 離散時間傅里葉級數的對偶性 5.7.2 離散時間傅里葉變換和連續時間傅里葉級數之間的對偶性 5.8 由線性常系數差分方程表征的系統 5.9 小結 習題 第6章 信號與系統的時域和頻域特性 6.0 引言 6.1 傅里葉變換的模和相位表示 6.2 線性時不變系統頻率響應的模和相位表示 6.2.1 線性與非線性相位 6.2.2 群時延 6.2.3 對數模和相位圖 6.3 理想頻率選擇性濾波器的時域特性 6.4 非理想濾波器的時域和頻域特性討論 6.5 一階與二階連續時間系統 6.5.1 一階連續時間系統 6.5.2 二階連續時間系統 6.5.3 有理型頻率響應的伯德圖 6.6 一階與二階離散時間系統 6.6.1 一階離散時間系統 6.6.2 二階離散時間系統 6.7 系統的時域分析與頻域分析舉例 6.7.1 汽車減震系統的分析 6.7.2 離散時間非遞歸濾波器舉例 6.8 小結 習題 第7章 采樣 7.0 引言 7.1 用信號樣本表示連續時間信號:采樣定理 7.1.1 沖激串采樣 7.1.2 零階保持采樣 7.2 利用內插由樣本重建信號 7.3 欠采樣的效果:混疊現象 7.4 連續時間信號的離散時間處理 7.4.1 數字微分器 7.4.2 半采樣間隔延時 7.5 離散時間信號采樣 7.5.1 脈沖串采樣 7.5.2 離散時間抽取與內插 7.6 小結 習題 第8章 通信系統 8.0 引言 8.1 復指數與正弦幅度調制 8.1.1 復指數載波的幅度調制 8.1.2 正弦載波的幅度調制 8.2 正弦幅度調制的解調 8.2.1 同步解調 8.2.2 非同步解調 8.3 頻分多路復用 8.4 單邊帶正弦幅度調制 8.5 用脈沖串進行載波的幅度調制 8.5.1 脈沖串載波調制 8.5.2 時分多路復用 8.6 脈沖幅度調制 8.6.1 脈沖幅度已調信號 8.6.2 脈沖幅度調制系統中的碼間干擾 8.6.3 數字脈沖幅度調制和脈沖編碼調制 8.7 正弦頻率調制 8.7.1 窄帶頻率調制 8.7.2 寬帶頻率調制 8.7.3 周期方波調制信號 8.8 離散時間調制 8.8.1 離散時間正弦幅度調制 8.8.2 離散時間調制轉換 8.9 小結 習題 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-極點圖對傅里葉變換進行幾何求值 9.4.1 一階系統 9.4.2 二階系統 9.4.3 全通系統 9.5 拉普拉斯變換的性質 9.5.1 線性性質 9.5.2 時移性質 9.5.3 s域平移 9.5.4 時域尺度變換 9.5.5 共軛 9.5.6 卷積性質 9.5.7 時域微分 9.5.8 s域微分 9.5.9 時域積分 9.5.10 初值定理與終值定理 9.5.11 性質列表 9.6 常用拉普拉斯變換對 9.7 用拉普拉斯變換分析與表征線性時不變系統 9.7.1 因果性 9.7.2 穩定性 9.7.3 由線性常系數微分方程表征的線性時不變系統 9.7.4 系統特性與系統函數的關系舉例 9.7.5 巴特沃思濾波器 9.8 系統函數的代數屬性與方框圖表示 9.8.1 線性時不變系統互聯的系統函數 9.8.2 由微分方程和有理系統函數描述的因果線性時不變系統的方框圖表示 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 9.9.3 利用單邊拉普拉斯變換求解微分方程 9.10 小結 習題 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-極點圖對傅里葉變換進行幾何求值 10.4.1 一階系統 10.4.2 二階系統 10.5 z變換的性質 10.5.1 線性性質 10.5.2 時移性質 10.5.3 z域尺度變換 10.5.4 時間反轉 10.5.5 時間擴展 10.5.6 共軛 10.5.7 卷積性質 10.5.8 z域微分 10.5.9 初值定理 10.5.10 性質小結 10.6 幾個常用z變換對 10.7 利用z變換分析與表征線性時不變系統 10.7.1 因果性 10.7.2 穩定性 10.7.3 由線性常系數差分方程表征的線性時不變系統 10.7.4 系統特性與系統函數的關系舉例 10.8 系統函數的代數屬性與方框圖表示 10.8.1 線性時不變系統互聯的系統函數 10.8.2 由差分方程和有理系統函數描述的因果線性時不變系統的方框圖表示 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 10.9.3 利用單邊z變換求解差分方程 10.10 小結 習題 第11章 線性反饋系統 11.0 引言 11.1 線性反饋系統 11.2 反饋的某些應用及結果 11.2.1 逆系統設計 11.2.2 非理想元件的補償 11.2.3 不穩定系統的穩定 11.2.4 采樣數據反饋系統 11.2.5 跟蹤系統 11.2.6 反饋引起的不穩定 11.3 線性反饋系統的根軌跡分析法 11.3.1 一個例子 11.3.2 閉環極點方程 11.3.3 根軌跡的端點:K=0和|K|=∞時的閉環極點 11.3.4 角判據 11.3.5 根軌跡的性質 11.4 奈奎斯特穩定判據 11.4.1 圍線性質 11.4.2 連續時間線性時不變反饋系統的奈奎斯特判據 11.4.3 離散時間線性時不變反饋系統的奈奎斯特判據 11.5 增益和相位裕度 11.6 小結 習題 附錄A 部分分式展開 附錄B 文獻目錄 基本題答案

    展開

    前     言

    譯者序 Signals and Systems(A. V. Oppenheim, A. S. Willsky)一書1983年在美國公開出版發行,當年8月即由筆者從美國帶回中國。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1982級“無線電技術”專業的“信號與系統”課中作為基本教材使用。1985年由西安交通大學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問世,1998年該書第二版中譯本與讀者見面,這就是業界熟知的十幾年來各高等院校所采用的由西安交通大學出版社出版的第二版中譯本。該書第一版中譯本累計發行近6萬冊,第二版中譯本累計印刷15次,發行近13萬冊。這樣的銷量是在當時國內“信號與系統”課程方面已有多本主流教材存在,并在隨后幾年多達十幾本甚或幾十本自編教材的情況下取得的,實屬不易。其中西安交通大學出版社為此付出過諸多努力,應該謝謝他們。這些數字表明該書已經在中國讀者心中占有的份量和地位,并已使廣大讀者受益。 現在,本書原著出版商Pearson教育出版集團將該書的簡體中文翻譯出版權授予了電子工業出版社,至此這本書的簡體中文版和英文影印版歸于了同一家出版社出版。電子工業出版社的“國外電子與通信教材系列”,經過出版社編輯和許多譯者的共同努力,十多年來已逐漸成為引進頗具規模、精品相對集中的系列。Oppenheim的這本巨著歸入這個系列,將使該系列在結構上更加完整。電子工業出版社的編輯根據筆者的譯文對全書重新進行了排版和編輯加工,并配合筆者根據網上查詢到的多個勘誤表,對內容細節進行了改進。本書的英文影印版也將在下次重印時做相應調整,相信兩本書的配合勘誤會使讀者收獲更多。筆者多年來翻譯出版了十多本國外優秀教材,確實是出自對這些教材的喜歡和偏愛,將它們及時奉獻給廣大讀者,讓大家受益、欣賞,并從中悟出:什么才稱得上是一本好教材?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為國內教師教學采用,多次重印并隨著原著版本的更新而不斷推出新版。許多美國頂尖大學的著名教授所寫的名著,都在國內取得較好反響,筆者對此“樂此不疲”。正值新的中譯本面世之際,這是譯者首先要說明的。 接下來,筆者想就這本書本身及使用這本書的有關方面粗線條地談幾點意見,與使用該教材的老師們和讀者切磋,不妥之處祈望給予批評指正。 第一,該書從1983年面世至今將近30年,在中國大陸中譯本就發行了近20萬冊,原著在中國臺灣、香港和澳門地區及亞洲各國高校都有使用,可以說幾乎遍及世界各國,實屬一本得到普遍認可的經典教材。近30年使用過程中,并未讓人感受到內容的陳舊,或組織結構方面的缺陷,它所涵蓋的基礎內容和建立的教材體系仍然是十分合理和可取的,對于任何行業從事信息分析和處理的人們來說,這些都是必須具備的基礎知識。有了這個鋪墊,就能夠通過各種方式在各自的領域做些更深入和更前沿方面的研究。我校早已在全部電子和電氣信息類專業開設了“信號與系統”課程,我校電信學院信息與通信工程系任品毅教授早在2005年還首次在我校理學院的理科試點班,接著于2012年在我校航空航天學院采用此書中譯本為基本教材開設了“信號與系統”課程,取得了很好的反響。筆者也曾在20世紀90年代與我校能源與動力工程的研究生討論過他們所遇到的很有趣的數字濾波器問題。凡此種種都表明,本書所涉及的基礎內容是沒有專業界限的,直至經濟、金融和社會學等領域。2011年12月底Oppenheim教授訪問我校,譯者與他有過近距離的交談,曾談及該書第三版的事。Oppenheim教授并未正面給出回應,而是說正在寫一本深度介乎Signals and Systems和Discrete-Time Signal Processing之間的新書。看來,Oppenheim教授還在關注構建他的課程體系,估計短時間內不會有該書第三版的計劃。 第二,本書在內容取舍、例題選取、章節結構、排比技法與巧妙等方面都是經過精心策劃與構思的,講過多遍的老師都會有自己的體會。用好這本教材,一定要對該教材的整體情況有很好的掌握,這樣才能根據各個專業的具體要求和專業內已設置課程之間的關系重新做出合適取舍和組織。我不主張把一本教材按章、 按節從頭講到尾來用,應該將一本或兩本教材作為主要參考書,而不要作為教科書來用。不要把大學生當成中學生來教。 第三,學生由于對離散時間信號比較陌生,剛開始可能會對第5章的內容感到有點難度,實際上這是一種誤讀。第5章是作者首次將離散時間傅里葉變換理論系統、嚴謹地反映到教材中的,包括理論的系統化、符號的建立、名詞的統一等,都做出了貢獻,寫得很成功。這一章在講授時不要急于與采樣概念掛鉤,只當成一個自然序列來研究,讓學生牢牢建立序列頻譜的概念。有些難點可能要在后續章節中解決,例如數字頻率的量綱是弧度等重要概念。筆者認為本書寫得最精煉、難度最大的是第7章,篇幅很少,但蘊含的概念很豐富,要把這一章與第3章至第5章前后呼應結合起來講,力求概念的深化與貫通。第9章至第11章寫得都很精煉,也容易講授,第9章和第10章各用3個課時足矣。有關第11章的處理,大多不在“信號與系統”課中講授而不被采用。這一章其實是寫得非常好的一章,它用短短的一章篇幅把經典控制理論中所涉及的命題、基本概念和方法都進行了交待。在本書中它是作為全書基本理論在線性反饋系統中的應用來選取的。筆者曾建議過,將該章包含進來,而在“自動控制原理”課中不再講授經典部分,只講近代控制理論。這樣既保證了“信號與系統”課中基本理論與應用方面的完整性,又可避免課程之間過多的內容重復,還能提升“自動控制原理”課的檔次。當然,這不一定能由任課老師一人定奪,涉及專業的課程內容和體系。譯者曾用50個課時用完全部內容。 第四,全書涉及數學公式比較多,如果對此處理不好會對學生產生誤導。數學是一種描述和解釋物理現象的工程語言,精確、嚴謹而又簡單,切勿在課堂上進行過多推導。關鍵是要將過程和結果中所包含的物理內容說清楚。必要時可以借用PPT工具,但我不主張從頭到尾都用已做好的PPT課件的“拉洋片”式的授課方式。 第五,本書的習題部分太多、太豐富,不少都是課程內容的延伸。譯者不主張做很多題,在正常教學中選若干基本題做一點就可以了。很長一段時間以來,不少學生為了考研,將所有的題都做了一遍!這既無必要,也沒有多少好處,反而耽誤了基本概念的理解與消化。 第六,現在已經很少甚或沒有傳統意義上的硬件實驗了,大都在計算機上進行仿真。現在供做仿真實驗的軟件工具極為豐富,功能強大,而且帶有很強的圖形化功能。如果老師能精心擬定若干題目,相當于一種不大不小的課程作業,讓學生課后自己設法完成,在完成的過程中學生會任意改變一些參數,可能會得出許多稀奇古怪、意想不到的結果,將出現的這些結果都一一搞懂了,都能自圓其說了,就一定會得到許多從書本里、課堂上得不到的知識,從而加深了對一些概念的理解和掌握。極力推薦并鼓勵老師們都能這樣做。 借新的中譯本與廣大讀者見面之際寫了上面幾點粗淺意見與大家商榷,共同將這本經典教材用好,讓廣大學生受益。 最后,感謝電子工業出版社對這個中譯本的認真編輯加工,祝新的中譯本發行成功,并期望電子工業出版社能為讀者提供更多、更優質的服務。

    劉樹棠 于西安交通大學 2012.7

    前言 本書適合作為大學本科“信號與系統”課程教科書。雖然這類課程通常屬于電氣工程類的課程,但作為該課程核心的一些基本概念和方法,對于所有工程類的專業來說都很重要。事實上,隨著工程師們面臨著需要對一些復雜過程進行分析或綜合的新挑戰,信號與系統分析方法潛在的和實際的應用范圍都一直在擴大著。為此我們認為,信號與系統方面的課程不僅是工程教學中一門最基本的課程,而且也能夠成為工程類學生在大學教育階段所修課程中最有得益而又引人入勝并且最有用處的一門課。 關于“信號與系統”課程的處理和論述的基本宗旨和看法,第二版與第一版相同,但是在內容的組織和選取上有較大的變化,基本上屬于重寫和重新組織,并有較多的補充。這些變化的目的在于更有助于教師講授這門課和學生掌握這門課的內容。在第一版的前言中曾提到過,由于在信號與系統設計和實現手段上的持續發展,對于學生來說,需要對連續時間和離散時間系統的分析與綜合技術都很熟悉,這一點越來越重要。當我們寫第二版前言時,更堅定了這樣的看法和指導原則。這樣,學習信號與系統的學生就不僅要在基于物理學定律的那些課程上應該具有堅實的基礎,而且在使用計算機進行現象分析和系統及算法的實現上也必須具備扎實的基礎。結果,在現在的工程類課表中就反映出一些混雜的課程,有些是涉及連續時間模型的,而另一些又主要是針對計算機應用和離散表示的。因此,在工程類學生的教育及其所選定的領域中,為了給現在和將來的發展做準備,以一種統一的方式,在信號與系統課中將離散時間和連續時間的概念揉合在一起顯得日益重要。 正是本著這些目的,該書以并行的方式建立了連續時間和離散時間信號與系統的分析方法。這一途徑在教學上也是十分可取的,它可以利用連續和離散時間方法之間的共同點來分享各自所獲得的理性和感性認識;而兩者之間的差異又可用來加深理解各自不同的獨特性質。 在材料組織方面(無論是第一版還是第二版),我們還認為本書所論述的基本方法在某些重要方面的應用也應該作為基本內容介紹給學生。這樣做不僅能讓學生了解目前所學內容的某些應用方面和進一步研究的方向,而且還有助于加深對問題本身的理解。為此,就濾波、通信、采樣、連續時間信號的離散時間處理,以及反饋等方面的內容都進行了入門性介紹。事實上,第二版的主要變化之一就是將頻域濾波概念更早地在傅里葉分析中引入。其目的既是為了給出討論傅里葉分析這一重要論題的初衷,又可以對這一論題加深理解。另外,為了幫助愿意繼續在信號與系統分析方法和應用方面深入學習的學生,書末還附有參考文獻目錄。 我們相信,要全面掌握這門課,沒有一定數量且能應用這些基本方法的練習是不可能完成的。因此,在第二版中大幅增加了各章例題的數量。同時,還將第一版所具有的最為珍貴的一點——各章末豐富多彩、類型各異的習題,做了進一步加強,使得習題的總數多達600多道,其中大多數習題都是新的。這樣就為教師安排課后作業提供了更多的靈活性。另外,為使學生和教師能更好地使用這些習題,對這些習題的組織安排上進行了一些調整。特別是把各章末的習題分成幾種類型,其中每種類型的習題都覆蓋了全章的內容,但具有不同的目的。前兩部分習題著重于各章基本概念和方法的應用,其中第一類標以“基本題(附答案)”,答案(不是題解)在書末給出。這些答案以一種簡單而即時的方式讓學生驗證其對內容的理解程度。這部分習題一般適合作為課后作業布置。另外,為了給教師布置課后作業提供一些靈活性,我們還提供了另一類不附答案的基本題。 各章末標以“深入題”的是第三類習題。這部分習題是根據教材內容的基本原理和真正內涵進行深入鉆研和進一步發揮的習題。這些習題往往涉及一些數學推導,以及在各章中所提到的概念和方法的更深層次應用。某些章還列有稱為“擴充題”類型的習題,這類習題或者涉及本章內容的擴充,或者涉及其他方面的應用(例如一些更高級的電路或機械系統),而這些都是超出課程內容的。在習題方面總的變化都是希望給學生提供一些途徑來加深理解各章的內容;同時也為教師布置課后作業提供更多的靈活性,并對不同要求的學生提供因材施教的余地(采用本書作為教材的教師,可通過電子工業出版社獲得本書習題解答,詳見書末所附“教學支持說明”。采用本書作為教材的教師,若需與譯者所在西安交通大學“信號與系統”教學團隊溝通交流,可發郵件至pyren@mail.xjtu.edu.cn)。 我們假定使用本書的學生已具有基本微積分學方面的基礎,有進行復數運算的能力,并在微分方程方面也有某些接觸。有了這些基礎以后,本書就自成體系了,尤其是不需要事先具備系統分析、卷積、傅里葉分析或拉普拉斯變換和z變換等方面的知識。在學習“信號與系統”課程之前,大多數學生或許都上過針對電氣工程師們的基本電路課,或針對機械工程師們的動力學原理之類的課程;這些課程都多少接觸一些本書將要給予深入討論的那些基本概念。在學習本書時,這些基礎很顯然對于學生深入理解本書內容會有很大的幫助。 緊隨前言的是簡短的緒論,其中概述了對“信號與系統”課程的出發點和看法,特別是我們對這一問題的觀點和處置。第1章從介紹與信號和系統的數學表示有關的某些基本概念入手,特別是討論了一個信號獨立變量的某些變換(如時移和尺度變換),接著介紹了某些最重要的基本連續時間和離散時間信號,即實指數和復指數信號、連續時間和離散時間單位階躍和單位沖激信號等。第1章還介紹了系統互聯的方框圖表示,并討論了幾個基本的系統性質,如因果性、線性和時不變性。第2章在上述最后兩個性質的基礎上,再結合單位脈沖的移位性質來建立離散時間線性時不變(LTI)系統的卷積和表示,以及連續時間線性時不變系統的卷積積分表示。這里采用從導出離散時間情況所得到的直觀認識,來導出并理解在連續時間情況下所對應的結論。然后,把問題轉到討論由線性常系數微分及差分方程所表征的因果線性時不變系統上來。在初步討論中復習了涉及解線性微分方程的一些基本方法(大多數學生對此都會有某些接觸),并對線性差分方程的類似解法進行了討論。然而,第2章討論這些問題的主要著眼點不是在求解的具體方法上,因為稍后將要討論的利用變換法求解將更為方便。我們的意圖是首先讓學生對這個極為重要的系統有某些了解,因為在以后的各章中將會經常遇到這類系統。最后,第2章以簡短討論奇異函數(階躍、沖激和沖激偶等)及其在描述和分析連續時間線性時不變系統中的作用作為結束。在討論中特別強調如何在卷積的意義下定義并解釋這類信號,也就是說利用線性時不變系統對這些理想化信號的響應來理解這些奇異信號。 第3章到第6章完整地建立了連續和離散時間的傅里葉分析方法。這一部分在第二版中做了很大的重新組織和改寫。正如前面已指出的,較早介紹頻域濾波的概念是為了給傅里葉方法的討論提供具體應用背景和初衷。與第一版相同的是,第3章一開始就指出傅里葉分析在連續和離散時間信號與系統研究中所起的重要作用,都是從強調并說明如下兩個基本理由入手的: (1) 相當廣泛的一類信號都可以表示成復指數信號的加權和或加權積分; (2) 線性時不變系統對復指數輸入信號的響應就是同一復指數信號乘以該系統的復數特征值。 然而,與第一版不同的是,第3章重點關注連續時間和離散時間周期信號的傅里葉級數表示。這樣做的結果是,不僅介紹并研究了傅里葉表示的許多性質而無須另要求數學上的一般化,以得到非周期性信號的傅里葉變換,還能夠在更早的時候引入濾波方面的應用。特別是,利用復指數是線性時不變系統的特征函數這一點,可以引入線性時不變系統頻率響應,并利用它來討論頻率選擇性濾波的概念,介紹理想濾波器以及由微分和差分方程描述的幾個非理想濾波器的例子。以這種方式就可以用最少的數學準備知識,給學生展現傅里葉表示的內涵,使學生深入了解這個概念的重要性。 第4章和第5章建立在第3章討論的基礎上。首先,第4章研究了連續時間傅里葉變換,并以平行的方式在第5章研究了離散時間傅里葉變換。這兩章都通過將一個周期信號的周期任意趨大時求其傅里葉級數的極限來導出非周期信號的傅里葉變換表示的。這種觀點強調了傅里葉級數和傅里葉變換之間的密切關系,這種關系將在后續的幾節中進一步討論。這樣就能夠把在第3章所得到的傅里葉級數的直觀認識轉移到更為一般的傅里葉變換上來。這兩章都討論了傅里葉變換的很多性質,并且特別強調了卷積性質和相乘性質。特別是卷積性質給頻率選擇性濾波這樣的論題提供了另一個審視角度,而相乘性質則是后續各章有關處理采樣和調制的出發點。最后,第4章和第5章的最后一節都利用變換法來確定由微分和差分方程描述的線性時不變系統的頻率響應,并用幾個例子來說明傅里葉變換如何用來計算此類系統的響應。為了補充這些討論(以及后面拉普拉斯變換與z變換的討論),這個版本仍將部分分式展開法的討論作為附錄放在書末。 在這兩章中是以并行的方式來處理傅里葉分析的。具體而言,在第5章的討論中可以利用許多在第4章對連續時間情況下所獲得的概念和細節,直到第5章結束都強調了連續時間和離散時間傅里葉表示的完全對偶關系;同時,也用對比兩者的不同點來加深對各自特殊性質的理解。 熟悉第一版的人會注意到,第二版中第4章和第5章的篇幅大大少于第一版中對應的兩章。這不僅僅是由于現在把傅里葉級數放在單獨一章來討論,而且還將幾個論題移到了第6章。我們相信這樣的安排有幾個明顯的好處。首先,在三個較短的章中講授傅里葉分析的基本概念和結果,再與頻率選擇性濾波概念的引入結合在一起,應該有助于學生總結他們對這些內容掌握和理解的程度,建立有關對頻域的某些直觀認識并了解其潛在的應用價值。有了第3章到第5章的基礎,就可以更詳細地討論幾個重要的問題和應用。第6章比較深入地研究了線性時不變系統的時域和頻域特性,介紹了頻率響應的幅相特性及伯德圖表示,并討論了頻率響應中的相位特性對線性時不變系統輸出時域特性的影響。另外,還研究了理想和非理想濾波器的時域和頻域特性,以及兩者之間如何折中,而這一點在實際應用中是必須重視的。我們還仔細地分析了一階與二階系統,以及它們在連續和離散時間復雜系統的綜合和分析中作為基本構造單元所起的作用。最后,分別在連續時間和離散時間系統中討論了幾個較為復雜的濾波器例子。這些例子再與本章習題中所用的其他很多濾波方面的問題結合在一起,就能夠給學生呈現出這樣一個重要的領域是多么豐富多彩和饒有趣味。雖然第6章提出的問題在第一版中都提到了,但是我們相信在緊接著傅里葉分析基本建立之后將它們重新組織到單獨一章中,既可簡化在第3章到第5章引入這一重要論題的麻煩,又可以把時域和頻域這一重要論題在第6章以一種更為緊密的關系呈現出來。 根據大多數使用第一版教材用戶的意見和偏愛,這一版在傅里葉變換討論中所用的符號已進行了一些修改,以便與大多數在連續時間和離散時間傅里葉變換中所用的符號更一致。具體而言,第3章一開始就將連續時間傅里葉變換記為X(jω),將離散時間傅里葉變換記為X(ejω)。但是,就符號選取而言,對傅里葉變換用什么符號表示并不存在唯一的最好選擇。不過,我們以及我們的大多數同行都感到這一版所用的符號更為可取。 第7章采樣問題的處理主要著重在采樣定理及其含義上。然而,為了正確提出這一問題,采用了從討論連續時間信號的樣本來表示信號和利用內插來重建信號的一般概念入手。在利用頻域方法導出采樣定理以后,對欠采樣(Undersamplirng)下的混疊現象既從頻域又從時域的角度都進行了直觀的解釋。采樣的一種很重要應用是在連續時間信號的離散時間處理上,本章對這一問題的闡述占據了一定的篇幅。緊接著把問題轉向離散時間信號的采樣,并用在連續時間下討論所采用的相同方式來建立離散時間采樣的基本結果,以及這些基本結果在抽取和內插問題中的應用。連續時間和離散時間采樣的其他各種應用仍將在習題中給出。 熟悉第一版的讀者會發現這一版的另一個變化: 采樣與通信系統的提出次序顛倒了。在第二版中將采樣放在通信系統之前,一方面是由于能夠借助于采樣的直觀性來提出并描述采樣過程和樣本重建過程;另一方面也是由于這樣的安排便于在第8章中更容易地談及通信系統的類型,因為它們與采樣密切相關,或者基本上依靠利用要被傳送信號的采樣結果。 第8章對通信系統的討論包括在一定深度上探討連續時間正弦幅度調制(AM)。首先,直接利用相乘性質來敘述正弦幅度調制在頻域中的效果,并討論了把原始調制信號恢復出來的原理。接著,討論了與正弦調制有關的幾個問題和應用,其中包括頻分多路復用和單邊帶調制。在習題中還涉及更多的例子和應用。在第8章中還包括了其他幾個論題,其中包括脈沖幅度調制和時分多路復用,這些與第7章采樣問題有直接聯系。的確,我們將這種聯系體現得更明顯,并且通過介紹和簡短地討論脈沖幅度調制(PAM)和碼間干擾,初步涉獵數字通信這一重要領域。最后討論了頻率調制問題,這只是使讀者對非線性調制問題有了初步接觸。雖然頻率調制系統的分析不像幅度調制系統那么直接,但是對頻率調制的初步討論指出了如何利用頻域方法對頻率調制信號和系統特性的實質有足夠的了解。通過這些討論,以及本章習題中的其他很多調制和通信系統方面的問題,我們相信,學生能夠對通信領域的豐富內容以及信號與系統分析方法在其中所起的核心作用得出應有的評價。 第9章和第10章分別討論拉普拉斯變換和z變換。雖然在這兩章的最后一節也討論了這兩種變換的單邊形式,及其在非零初始條件下求解微分和差分方程中的應用,但文中大部分篇幅都集中在雙邊變換上。其內容包括:拉普拉斯變換和z變換與傅里葉變換之間的關系,有理函數一類的變換及其零極點表示方法,變換的收斂域與被變換信號特性的關系,利用部分分式展開求逆變換,根據零-極點圖對系統函數和頻率響應進行幾何求值,以及變換的基本性質等。另外,在每一章還分別利用這兩種變換對線性時不變系統的系統函數的性質和應用進行了討論,其中包括由微分和差分方程表征的系統及系統函數的確定;利用系統函數的代數關系來構成線性時不變系統的互聯,以及具有有理系統函數的系統,其級聯型、并聯型和直接型方框圖表示的構成等。 拉普拉斯變換和z變換工具是研究第11章反饋系統的基礎。本章以反饋系統的幾個重要應用及其性質入手,其中包括如何使一個不穩定的系統變得穩定,設計跟蹤系統和降低系統靈敏度等方面的應用。在隨后的幾節中,將利用前面各章所獲得的方法來研究在連續時間和離散時間反饋系統中具有重要意義的三個問題。它們是:根軌跡分析法,奈奎斯特圖和奈奎斯特準則,以及對數幅/相圖和穩定反饋系統的相位裕度和增益裕度的概念。 信號與系統這一學科的內容極為豐富,有各種可能的途徑和方式來進行取材,以形成此類基本課程的內容。與第一版一樣,第二版的意圖是給教師在組織該方面課程教學時提供很大的靈活性。為使該書具有這樣的靈活性和最大的可用性,我們對信號與系統方面的基本課程中的大多數核心內容都進行了全面而深入的討論。為達到此目的,就有必要刪去另外一些內容,如隨機信號和狀態空間方法的討論,而這些內容有時也放在信號與系統方面的第一門課中。從傳統上講,很多學校不把這些內容放在這類基礎性質的課程中,而是放在本科階段的后續課程或專門研究這些問題的課程中進行更深入的討論。雖然本書沒有包括狀態空間內容的介紹,但是講授此類課程的教師可以很容易地將它們吸收到有關微分和差分方程問題的討論中。特別是,在第9章和第10章有關有理系統函數的系統的方框圖表示的討論中,以及具有非零初始條件下單邊變換在解微分和差分方程上的應用的討論中,都可以很自然地引入狀態空間表示的內容。 適當深度地選用本書第1章到第5章的有關內容(其中有些內容可根據教師本人的意見作些刪除),再從余下的各章節中挑選一些論題就可以構成本科二、三年級程度的一學期課程的典型內容。例如,一種可能的作法是從第6章到第8章選取幾個基本問題,再加上拉普拉斯變換和z變換的內容,或許再加一點有關系統函數的概念在分析反饋系統中的應用等。還有其他各種組成方式,其中包括涵蓋狀態空間的簡單介紹,或者更多地側重連續時間系統,而把第5章和第10章,以及第3章、 第7章、 第8章和第11章中有關離散時間的內容均放在次要地位,這些都是可能的。 除了上面提到的那些可能的剪裁方式以外,這本書還可用來作為兩學期的線性系統課的基本教材。或者,將信號與系統方面第一門課中本書未用過的部分,再結合一些其他內容就可以形成一門后續課程的基本內容。例如,本書的很多內容都可以和諸如狀態空間分析、控制系統、數字信號處理、通信系統及統計信號處理等方面的課程直接銜接。因此,本書的某些內容再結合某些補充材料,就能組成一門后續課程,以便作為一門或多門高年級課程的入門課。事實上,在麻省理工學院一直就是這樣做的;并且已經證明,這類新的課程在我們的學生當中不僅僅成為一門受歡迎的課程,而且還是我們的信號與系統類課程中關鍵的一部分。 與第一版一樣,本書寫作過程中一直有幸得到很多同事、學生和朋友們的幫助、建議和支持。構成本書核心部分的想法和觀點一直是我們在講授信號與系統課的親身經歷中,并在很多與我們共事的同事和學生們的影響下演變而成的。感謝Ian T.Young教授對本書第一版所做出的貢獻,感謝并歡迎Hamid Nawab教在對第二版中例題和習題的重新組織、完善和擴充中所做的一切。感謝Jason Oppenheim為本書提供了他的一張原始照片,也感謝Vivian Berman為封面設計的完成所提供的設想和幫助。同樣,正如在致謝頁中所列出的,對于許多學生和同事為第二版的出版在多個方面付出的巨大努力,我們深表謝意。 對Ray Stata先生和Analog Devices公司通過“電氣工程杰出教授席位(Distinguished Professor Chair in Electrical Engineering)”基金對信號處理和本書所做出的慷慨而持續不斷的支持,我們表示最誠摯的感謝。感謝麻省理工學院所提供的支持,并為我們創造靈感提供了一個令人鼓舞的氛圍。 感謝Prentice Hall特別是Marcia Horton,Tom Robbins,Don Fowley及其前任,感謝TKM Productions的Ralph Pescatore及Prentice Hall全體制作團隊,他們的鼓勵、技術支持和熱忱幫助一直是這本第二版得以付諸實現的關鍵。

    Alan V.Oppenheim Alan S.Willsky 于劍橋市麻省理工學院

    致謝 在第二版的出版過程中,非常榮幸地得到很多同事、學生和朋友們的幫助,占用了他們大量的寶貴時間,我們對此表示衷心感謝。他們是: Jan Maira和Ashok Papot幫助制作和處理了很多圖和照片圖。 Babak Ayazifar和Austin Frakt幫助更新和匯編了參考文獻。 Ramamurthy Mani準備了本書的習題解答,并幫助制作了不少圖。 Michael Daniel協調管理了第二版制作和修改過程中各版本的LaTeX文稿。 John Buck仔細通讀了第二版的文稿。 Robert Becker,Sally Bemus,Maggie Beucler,Ben Halpern,Jon Maira,Chirag Patel和Jerry Weinstein制作了本書各版本的LaTax文稿。 以下各位幫助仔細校對了清樣:Babak Ayazifar Christina Lamarre Richard Barron Nicholas Laneman Rebecca Bates Li Lee George Bevis Sean Lindsay Sarit Birzon Jeffrey T.Ludwig Nabil Bitar Seth Pappas Nirav Dagli Adrienne Prahler Anne Findlay Ryan Riddolls Austin Frakt Alan Seefeldt Siddhartha Gupta Sekhar Tatikonda Christoforos Hadjicostis Shawn Verbout Terrence Ho Kathleen Wage Mark Ibanez Alex Wang Seema Jaggi Joseph Winograd Patrick Kreidl

    緒論 信號與系統的概念出現在范圍廣泛的各種領域中,與這些概念有關的思想和方法在很多科學和技術領域起著重要的作用,例如在通信、航空航天、電路設計、聲學、地震學、生物工程、能源產生與分配系統、化學過程控制及語音處理等方面。雖然在各個不同領域中所出現的信號與系統的物理性質很不相同,但全都具有兩個基本的共同點:即作為一個或幾個獨立變量函數的信號都包含了有關某些現象性質的信息;而系統總是對給定的信號做出響應,從而產生另外的信號,或產生某些所需的特性。電路中作為時間的函數的電壓和電流就是信號的例子,而一個電路本身就是一個系統的例子,這時該電路就會對外加電壓和電流做出響應。另一個例子是,當汽車駕駛員踏油門時,汽車的反應就是加速,這時系統就是這部汽車,油門板上的壓力就是系統的輸入,汽車的速度就是響應。自動診斷心電圖的計算機程序也可以看成一個系統,該系統的輸入是數字化了的心電圖數據,而輸出就是參數估值,如心跳率等。一架照相機也是一個系統,該系統接受來自不同光源和物體反射回來的光信號而產生一幅照片。一個機器人手臂也是一個系統,它的動作就是控制輸入的響應。 在出現的這些信號與系統的很多方面,存在各種具有重要意義的問題。在某些情況下,對某個特定的系統,我們關注的是怎樣詳細地知道系統對各種不同輸入的響應。例如,對某一電路的分析是為了使該電路對不同的電壓和電流源有定量的響應;既要根據飛行員的各種命令,又要根據不同的風力大小來確定一個飛行器的響應。 信號與系統分析的另一個問題不是分析已有的系統,而是把重點放在系統的設計上,所設計的系統要求以特定的方式來處理信號。出現這樣問題的一個最普遍的場合是,要設計一個系統以便增強或恢復以某種方式被污損了的信號。例如,當領航員與地面空中交通控制塔通信時,信號就可能受到駕駛艙內嚴重背景噪聲的影響。在這種或很多其他類似情況下,有可能設計出一種系統來保留所要求的信號(這時就是領航員的聲音),而抑制掉(至少是近似地)不需要的信號,即噪聲。在一般圖像恢復和圖像增晰的領域也能找到類似的目的。例如,由于攝像設備的限制,大氣層的影響,以及在信號傳回到地面過程中引起的誤差等因素,來自大氣深層空間或地球觀測衛星所攝取的物景照片就會受到污損,因此照例總是要對從空間返回的圖像信號進行處理,以補償某些被污損的部分。另外,有時需要對這些照片的某些特征予以增強,例如增強河床或斷層的線條,以及增強那些在顏色上或黑白程度上有較明顯差別的區域邊界等。 除了增晰和恢復外,在許多應用中需要設計一個系統用來提取信號中某種特定的信息。從心電圖中估計心率就是其中一種例子,經濟形勢預測則是另一種例子。例如,有一組以往的經濟數據(如一組股票市場的平均值),希望從分析這組數據來預測未來趨勢和其他一些特性,如周期性的變化,而這些變化可以用來對將來的走向進行預測。而在另外一些應用中,重點可能是放在具有某些特別性質的信號設計上。具體而言,在通信應用中,相當大的注意力放在設計信號以滿足可靠傳輸所提出的限制和要求。例如,經由大氣層的遠距通信就要求使用電磁波頻譜中某特別頻率部分的信號。通信信號的設計還必須考慮經由大氣層傳輸引起的失真和由其他用戶發射的其他信號的干擾同時存在的條件下可靠接收的問題。 信號與系統分析概念和方法的另一類重要應用是用來改變或控制某一已知系統的性能,或者通過選擇特定的輸入信號,或者利用該系統與其他系統的組合來完成。用于調節化學處理工廠的控制系統的設計就屬于這類應用的例子。這種類型的工廠安裝了各種傳感器來檢測諸如溫度、濕度、化學成分等這些物理信號,控制系統根據測得的這些傳感器信號,調節流速和溫度之類的量,以控制正在進行中的化學過程。飛機自動駕駛儀的設計和計算機控制系統代表了另一類例子。在這種情況下,飛機控制系統利用測得的飛行速度、高度和航向等信號來調節油門大小、方向舵和副翼的位置之類的變量,以保證飛機沿著指定的航線平穩地飛行并增強對駕駛員命令的反應程度。在以上兩個例子中,稱為“反饋”的核心概念起了很重要的作用,因為已測得的信號被回授并用來調節一個系統的響應特性。 以上提到的只是信號與系統概念極為廣泛應用的幾個方面。這些概念之所以很重要,不僅因為它們存在于各種現象和過程中,而且也由于這一整套概念、分析技術和方法論一直被(并持續發展著)用來解決涉及各種信號與系統方面的許多問題,它的發展歷史可以追溯到很多個世紀以前。雖然大部分工作都是由某些具體應用促成的,但其中很多概念已在遠比當初所預計的應用領域大得多的范圍內證明是頭等重要的。例如,作為信號與系統頻域分析的基礎,本書將詳細討論的傅里葉分析方法,其發展可以追溯到從古巴比倫人對天文學的研究直到十八和十九世紀在數學物理學方面的研究。 上面提到的例子中,有些信號是隨時間連續變化的,而另一些信號則僅僅在離散時間點上有值。例如,在電路分析和機械系統中遇到的信號都是隨時間連續變化的;而另一方面,每天股票市場的收盤值(即每日停業前的值)就是一個在離散時間點上變化的信號。與連續變量函數的曲線不同,每日收盤的股票值是在給定的離散時間點上的一串序列值。由于對這兩類信號的描述以及對這些信號做出響應或處理的系統的描述,都有明顯的不同,從而導致了兩種并行的信號與系統的分析范疇,其中一個是以連續時間描述的現象和過程,另一個則是以離散時間描述的現象和過程。 有關連續時間信號與系統和離散時間信號與系統的概念和方法,都有著悠久的歷史,而且在概念上是戚戚相關的。然而,在歷史上由于兩者在應用上各行其道,因此它們大部分的研究和發展在一定程度上都是獨自進行的。連續時間信號與系統在物理學方面,以及在近代電路理論和通信系統方面的應用有很深的淵源,而離散時間信號與系統方法卻在數值分析、統計學,以及與經濟學和人口統計學等數據分析應用有關的時間序列分析中有很深的根基。然而,在近幾十年內,連續時間和離散時間信號與系統變得日益交織在一起,而在應用上也日益結合。造成這種變化的強大動力來自系統實現和信號產生技術取得的驚人進展。特別是,高速數字計算機、集成電路和尖端高集成度器件制造技術等持續取得進展,使得考慮用時間樣本(即轉換為離散時間信號)來表示和處理連續時間信號具有越來越多的好處。例如,一架近代高性能飛機的計算機控制系統就是將傳感器輸出的量(如速度)數字化,以產生一組已采樣測量值的序列,然后交由控制系統來處理的。 鑒于連續時間信號與系統和離散時間信號與系統之間的相互關系日益密切,以及與各自有關的一些概念和方法之間的緊密聯系,因此本書就選擇了以并行的方式來討論這兩種類型的信號與系統。由于兩者在很多概念上是類似的(但并不是完全一樣),因此并行地處理可以做到在概念和觀點上兩者互為分享,而又能更好地把注意力放在它們之間的異同點上。另外,從以后的討論中可以明顯看到,某些概念從一種系統引入要比從另一種系統更容易讓人接受;而一旦在一種系統中被理解之后,就很容易把它們用到另一系統中。再者,這種并行處理也非常便于理解在連續時間和離散時間結合在一起應用時的很多重要的實際問題,這指的是連續時間信號的采樣和用離散時間系統來處理連續時間信號這種情況。 正如到目前為止我們已經敘述過的,信號與系統是一個極為普遍的概念。在這樣的普遍意義下,對于信號與系統的本質僅能做一些概括性的介紹,也只能在最基本的方面討論它們的一些性質。另一方面,在處理信號與系統時,一種重要而基本的想法是精心地挑選一類子系統,它們都具有若干個特別的性質可資利用,并且可以深入地分析與表征這類信號與系統。本書的重點就是放在一種稱為“線性時不變系統”的系統上,由定義這類系統的線性和時不變性引出的一套概念和方法,不僅在實踐上具有重要意義,而且在理論上也是完整的。 正如在本緒論中已經強調過的,信號與系統分析已經有了一段很長的歷史,并且從中產生出應用領域極為廣泛的一套基本方法和基本理論。的確,面對著新問題、新技術和新機遇的挑戰,信號與系統分析一直在不斷地演變和發展著。我們完全可以期望,技術的進步使日益增長著的復雜系統和信號處理技術的實現成為可能,而且一定會加速這一進程。將來,我們一定會看到信號與系統分析方法和概念能夠應用到更為廣泛的領域中去。為此,我們感到信號與系統分析這一論題代表了科學家和工程師都必須關注的一整套知識。我們認為,本書所精選的一組內容,這些內容的提出和組織,以及每章習題的考慮,都會最有效地幫助讀者在信號與系統方面打下堅實的基礎,對其在濾波、采樣、通信和反饋系統分析等最重要和最基本的應用方面有所了解,并在形成和解決復雜問題時能夠做出明智的選擇,采用某一種最有力且廣泛適用的方法。

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