《工程信號與系統》是由郭寶龍、閆允一、吳憲祥編著，2014年由高等教育出版社出版的教育部電子電氣基礎課程教學指導分委員會推薦教材、國家精品資源共享課配套教材，該書可作為電子信息類專業信號與系統課程的本科教材，適合用於“卓越工程師計畫”試點或教改班課程的改革教材，也可供電子信息領域相關工程技術人員學習參考。
《工程信號與系統》共9章，內容包括信號與系統概述、連續系統的時域分析、離散系統的時域分析、傅立葉變換與頻域分析、離散傅立葉變換、拉普拉斯變換與復頻域分析、Z變換分析、系統的狀態空間分析、小波分析理論簡介。
基本介紹
- 書名：工程信號與系統
- 作者：郭寶龍、閆允一、吳憲祥
- ISBN：978-7-04-039738-3
- 類別：教育部電子電氣基礎課程教學指導分委員會推薦教材
- 頁數：428頁
- 出版社：高等教育出版社
- 出版時間：2014-07-22
- 裝幀：平裝
- 開本：16開
- 版面字數：580千字
成書過程,內容簡介,教材目錄,教學資源,教材特色,作者簡介,
成書過程
該書聚焦於基本信號、信號分解、線性時不變系統分析三個中心問題，編者結合一線教學實踐和教學研究，並結合中國國家“卓越工程師計畫”主旨，探索編寫了《工程信號與系統》一書。
該書的編寫和出版得到了教育部電子電氣基礎課程教學指導分委員會推薦，得到了高等教育出版社等單位和責任編輯袁坤的支持和幫助，得到了西安電子科技大學電路信號與系統教學研究中心的吳大正、張永瑞、楊林耀、李學武、李小平、王松林等老師們的幫助和支持，清華大學電子工程系鄭君里教授對該書進行了審閱，提出修改意見。
該書由郭寶龍主編並統稿，並具體編寫第一、二、三章，閆允一編寫第五、九章，朱娟娟編寫第六、七章和第八章（部分），吳憲祥編寫第四章和第八章（部分），吳進福等錄入了部分圖表和文字。
內容簡介
《工程信號與系統》共9章，內容包括信號與系統概述、連續系統的時域分析、離散系統的時域分析、傅立葉變換與頻域分析、離散傅立葉變換、拉普拉斯變換與復頻域分析、Z變換分析、系統的狀態空間分析、小波分析理論簡介。
教材目錄
《工程信號與系統》目錄 | |
前輔文 | 5.2.4 快速傅立葉變換（FFT） |
第一章 信號與系統概述 | 5.3 離散傅立葉級數（DFS） |
1.1 信號的基本概念和分類 | 5.4 離散時間傅立葉變換（DTFT） |
1.1.1 幾個概念 | 5.4.1 DTFT的定義 |
1.1.2 信號的描述 | 5.4.2 從DFS到DTFT |
1.1.3 信號的分類 | *5.5 三個變換間的關係 |
1.1.4 信號的MATLAB表示與繪圖 | 5.5.1 DFT與DFS的關係 |
1.2 基本信號 | 5.5.2 DTFT與DFS的關係 |
1.2.1 階躍函式 | 5.5.3 DTFT與DFT的關係 |
1.2.2 衝激函式 | *5.6 離散傅立葉變換的性質 |
1.2.3 衝激函式的廣義函式定義 | *5.7 離散餘弦變換（DCT） |
1.2.4 衝激函式的性質 | 5.7.1 由DFT導出DCT |
1.2.5 單位脈衝序列和單位階躍序列 | 5.7.2 二維離散餘弦變換 |
1.3 信號的運算 | 5.7.3 綜合案例:JPEG中的DCT |
1.3.1 信號的+、-、×運算 | 習題 |
1.3.2 信號的時間變換運算 | 第六章 拉普拉斯變換與復頻域分析 |
1.4 系統的概念及分類 | 6.1 拉普拉斯變換基本理論 |
1.4.1 系統的定義 | 6.1.1 從傅立葉變換到拉普拉斯變換 |
1.4.2 系統的分類及性質 | 6.1.2 常用函式的拉普拉斯變換簡表 |
1.5 信號與系統分析方法及知識點導航 | 6.1.3 拉普拉斯變換性質 |
1.5.1 LTI系統的分析方法 | 6.1.4 拉普拉斯反變換 |
1.5.2 研究的重點問題 | 6.1.5 拉普拉斯變換的MATLAB計算 |
1.5.3 本課程知識點導航 | 6.2 拉普拉斯變換套用於電路分析 |
習題 | 6.2.1 電路的s域模型 |
第二章 連續系統的時域分析 | 6.2.2 電路系統的復頻域分析 |
2.1 LTI連續系統的回響 | 6.3 連續系統的復頻域分析法 |
2.1.1 連續系統的描述 | 6.3.1 拉普拉斯變換法求微分方程 |
2.1.2 微分方程的經典解 | 6.3.2 系統函式 |
2.1.3 系統的初始值 | 6.3.3 系統函式與系統的頻率特性 |
2.1.4 零輸入回響和零狀態回響 | 6.4 連續系統的信號流圖與系統模擬 |
2.1.5 MATLAB求解 | 6.4.1 系統的方框圖 |
2.2 衝激回響與階躍回響 | 6.4.2 系統的信號流圖表示 |
2.2.1 衝激回響 | 6.4.3 連續系統的模擬 |
2.2.2 階躍回響 | *6.5 零極點配置在模擬濾波器的套用分析 |
2.2.3 MATLAB求解 | 6.5.1 頻率回響與零極點的關係 |
2.3 卷積積分 | 6.5.2 常見理想濾波器的零極點配置 |
2.3.1 信號的時域分解與卷積積分 | 6.5.3 物理可實現濾波器 |
2.3.2 卷積積分的定義 | *6.6 控制系統分析和套用 |
2.3.3 卷積的圖解法 | 6.6.1 閉環反饋系統的基本特性 |
2.3.4 卷積積分的性質 | 6.6.2 根軌跡法 |
2.3.5 綜合舉例 | 6.6.3 奈奎斯特穩定性判據 |
2.3.6 卷積的MATLAB求解 | 6.6.4 案例分析 |
2.4 相關函式 | 習題 |
2.4.1 相關函式定義 | 第七章 z變換分析 |
2.4.2 套用案例 | 7.1 z變換基本理論 |
2.5 連續系統的微分運算元描述 | 7.1.1 z變換定義 |
2.5.1 微分運算元及系統的描述 | 7.1.2 z變換性質 |
2.5.2 由傳輸運算元計算衝激回響 | 7.1.3 逆z變換 |
習題 | 7.1.4 z變換和拉普拉斯變換的關係 |
第三章 離散系統的時域分析 | 7.2 離散時間系統的z變換分析法 |
3.1 差分方程的建立及經典解法 | 7.2.1 線性差分方程的z變換解 |
3.1.1 離散系統的描述 | 7.2.2 系統函式 |
3.1.2 差分方程的經典解法 | 7.3 信號流圖與系統模擬 |
3.1.3 零輸入回響和零狀態回響的經典解法 | 7.3.1 系統的方框圖 |
3.1.4 套用案例 | 7.3.2 系統的z域流圖 |
3.1.5 MATLAB求解 | 7.3.3 離散系統的模擬 |
3.2 基本信號與基本回響 | 7.4 頻率回響特性 |
3.2.1 單位脈衝序列和單位階躍序列 | 7.4.1 對正弦序列Acos（ΩTk）的回響 |
3.2.2 單位脈衝（序列）回響和階躍回響 | 7.4.2 LTI離散系統的頻率回響定義 |
3.2.3 MATLAB求解 | 7.4.3 套用案例分析 |
3.3 卷積和 | *7.5 數字濾波器設計及分析 |
3.3.1 卷積和 | 7.5.1 模擬信號的數位化處理系統 |
3.3.2 卷積和的圖解法 | 7.5.2 配置系統函式零極點實現濾波系統 |
3.3.3 不進位乘法求卷積和 | 7.5.3 數字濾波器的結構與分類 |
3.3.4 卷積和的性質 | 7.5.4 無限衝激回響（IIR）數字濾波器設計及套用舉例 |
3.3.5 卷積和的MATLAB求解 | 7.5.5 有限衝激回響（FIR）數字濾波器設計及套用舉例 |
3.4 離散系統的差分運算元描述 | 7.6 綜合案例分析 |
3.4.1 差分運算元描述 | 習題 |
3.4.2 由傳輸運算元計算單位脈衝回響 | 第八章 系統的狀態空間分析 |
習題 | 8.1 系統的狀態變數描述法 |
第四章 傅立葉變換與頻域分析 | 8.1.1 狀態變數、狀態方程與輸出方程 |
4.1 信號分解為正交函式 | 8.1.2 連續系統狀態方程的建立 |
4.1.1 矢量正交與正交分解 | 8.1.3 離散系統狀態方程的建立 |
4.1.2 信號正交與正交函式集 | 8.2 連續系統狀態方程的求解 |
4.1.3 信號的正交分解 | 8.2.1 時域解法 |
4.2 周期信號的傅立葉級數 | 8.2.2 s域解法 |
4.2.1 傅立葉級數的三角形式 | 8.3 離散系統狀態方程的z域求解 |
4.2.2 波形的對稱性與諧波特性 | 8.4 系統函式矩陣與系統穩定性分析 |
4.2.3 傅立葉級數的指數形式 | *8.5 線性系統的可控性和可觀性的套用分析 |
4.3 周期信號的頻譜及特點 | 8.5.1 線性系統的可控性 |
4.3.1 信號頻譜的概念 | 8.5.2 線性系統的可觀性 |
4.3.2 周期信號頻譜的特點 | 8.6 狀態空間法套用舉例 |
4.3.3 周期信號的功率——Parseval等式 | 習題 |
4.3.4 套用案例 | *第九章 小波分析理論簡介 |
4.4 非周期信號的頻譜——傅立葉變換 | 9.1 平穩信號 |
4.4.1 傅立葉變換 | 9.2 短時傅立葉變換 |
4.4.2 常用函式的傅立葉變換 | 9.2.1 傅立葉變換的局限 |
4.5 傅立葉變換的性質 | 9.2.2 短時傅立葉變換（STFT） |
4.5.1 傅立葉變換的基本性質 | 9.2.3 短時傅立葉變換的缺陷 |
4.5.2 傅立葉變換的奇偶性 | 9.3 連續小波變換 |
4.6 能量譜和功率譜 | 9.3.1 小波函式的定義 |
4.6.1 能量譜 | 9.3.2 連續小波變換的定義 |
4.6.2 功率譜 | 9.3.3 連續小波變換的數值計算 |
4.7 周期信號的傅立葉變換 | 9.3.4 連續小波變換的性質 |
4.8 LTI系統的頻域分析 | 9.3.5 二進小波 |
4.8.1 基本信號ejωt作用於LTI系統的回響 | 9.4 離散小波變換 |
4.8.2 一般信號f（t）作用於LTI系統的回響 | 9.4.1 離散小波變換的定義 |
4.8.3 頻率回響H（jω）的求法 | 9.4.2 尺度函式 |
4.8.4 無失真傳輸與濾波 | 9.4.3 Haar小波 |
4.8.5 套用案例 | 9.4.4 子帶編碼 |
4.9 取樣定理 | 9.4.5 DWT的快速分解 |
4.9.1 信號的取樣 | 9.4.6 DWT的快速重構 |
4.9.2 時域取樣定理 | 9.4.7 小波提升方案 |
4.9.3 套用案例 | 9.5 小波變換的工程套用 |
4.10 模擬濾波器 | 9.5.1 語音信號的去噪 |
4.10.1 巴特沃思濾波器 | 9.5.2 語音信號的特徵提取 |
4.10.2 切比雪夫濾波器 | 9.5.3 圖像去噪 |
4.11 傅立葉變換在通信系統中的套用 | 9.5.4 數字水印 |
習題 | 9.5.5 圖像融合 |
第五章 離散傅立葉變換 | 9.5.6 圖像超解析度重建 |
5.1 連續變換到離散變換的演化 | 9.6 小波變換思想辨析 |
5.1.1 取樣離散化 | 9.6.1 傅立葉變換、短時傅立葉變換與小波變換 |
5.1.2 五種傅立葉變換的比較 | 9.6.2 離散傅立葉變換、z變換與離散小波變換 |
5.2 離散傅立葉變換（DFT） | 9.6.3 小波變換的不足之處 |
5.2.1 離散傅立葉變換的基函式 | 習題 |
5.2.2 離散傅立葉變換定義 | 參考文獻 |
5.2.3 離散傅立葉變換的物理意義 | |
教學資源
- 數字課程
《工程信號與系統》開通有Abook數字課程，該數字課程與紙質教材一體化設計，涵蓋動畫演示、習題詳解、例題解析、案例解析、仿真程式和教學視頻等板塊。
教材特色
1、該書重視概念強化和規律提煉，簡化不必要的推導過程，弱化不具有代表性的技巧，力求突出分析的方法和原理。
2、該書採用“連續”與“離散”類比的科學方法，從時域、頻域到變換域有序推進知識演進，增強全書內容的系統性、邏輯性。
3、該書每章以問題為導引，通過科學方法的引入和推進，構建信號與系統分析的知識演進邏輯，並加強了對工程實踐中典型案例的介紹和分析，配備了MATLAB示例，通過案例分析加深知識的系統性理解，提高分析問題的能力。
4、該書將小波分析引入到“信號與系統”課程中，重點闡述其概念和特性，不過多地拘泥於理論細節的推導。
5、重視該課程與後續課程的知識銜接，重點強調了對數位訊號處理、自動控制原理以及小波分析等相關課程的入門引導。
6、該書採用了紙質教材與網路資源融合的新方式，將動畫演示（D）、仿真程式（F）、習題詳解（X）、案例解析（A）、例題解析（L）、疑點解析（Y）、圖片資源（T）以擴展資源的形式放在網路上；同時每一章將重要知識點講解的視頻資源。
作者簡介
郭寶龍，男，西安電子科技大學機電工程學院教授，博士生導師，教育部電子電氣基礎課程教學指導分委員會委員，中國圖像圖形學學會理事，IEEE會員，全國理論電工專業委員會委員，中國電子學會高級會員，IAS09、ISDA08等國際會議聯合主席或程式委員會主席。
閆允一，男，西安電子科技大學空間科學與技術學院智慧型探測系主任，院長助理，副教授，碩士生導師。
吳憲祥，男，生於1980年，西安電子科技大學副教授，碩士生導師。
