本书是学习信号与系统课程的入门教材，重点介绍了基本信号变换的原理、物理意义、相互差别和联系，便于初学者理解．全书包含11章：信号与系统的基本概念，线性时不变连续时间系统的时域分析，线性时不变离散时间系统的时域分析，连续周期信号的傅里叶级数，连续信号的傅里叶变换，拉普拉斯变换，离散周期信号的傅里叶级数，离散非周期信号的离散时间傅里叶变换，Z变换，离散傅里叶变换和快速傅里叶变换，模拟和数字滤波器．
本书可作为高等院校本科生和研究生信号与系统课程的教材和教学参考书．

回想我自己刚开始学习信号与系统课程时的情形，学习了一个变换又一个变换，但对一些变换的物理意义、它们之间的差别和联系、为什么是这样的计算式等，难以全面深入理解，通过了较长一段时间的反复学习和琢磨后才理出头绪．例如，刚学习完这门课程时，仍旧说不清楚离散时间傅里叶变换（DTFT）和离散傅里叶变换（DFT）概念之间的差别．
我现在从事本科生“信号与系统”课程的教学．当初我在学习中遇到的问题，现在的初学者也同样地遇到．因此，我在教学中注重了各种信号变换的原理、物理意义和相互关系的介绍，突出描述了离散信号变换和连续信号变换的对应关系．在此把这几年教学的成果总结为此教材，期望能给初学者以帮助．
本书是信号与系统学习的入门教材，包含信号与系统分析的最基础的内容，适合安排48或64学时．
本书编写过程中参考了郑君里、应启珩、杨为理三位老师合著的《信号与系统》（高等教育出版社，2000年5月第二版）和姜建国、曹建中、高玉明三位老师合著的《信号与系统分析基础》（清华大学出版社，1994年2月第一版）．姜建国老师帮助审阅了本书的第1章至第6章．对于以上所得到的各种帮助，在此致以衷心的感谢．
由于编者水平有限，书中一定有错误之处，恳请读者指正．


清华大学电机工程与应用电子技术系
刘卫东
2008年1月

第1章信号与系统的基本概念
1.1引言
1.2信号的分类
1.2.1连续时间信号和离散时间信号
1.2.2周期信号和非周期信号
1.2.3能量有限信号和能量无限信号
1.3典型信号
1.3.1典型连续非奇异信号
1.3.2典型奇异信号
1.3.3典型离散信号
1.4信号的运算
1.4.1信号的移位、反褶与尺度变化
1.4.2信号相加和相乘
1.4.3信号的周期延拓
1.4.4信号的抽样
1.5信号的分解
1.5.1直流分量与交流分量
1.5.2偶分量与奇分量
1.5.3实部分量与虚部分量
1.6系统的分类
1.6.1连续时间系统和离散时间系统
1.6.2动态系统和即时系统
1.6.3线性系统和非线性系统
1.6.4时不变系统和时变系统
1.6.5因果系统和非因果系统
习题

第2章线性时不变连续时间系统的时域分析
2.1线性时不变系统的微分方程求解
2.1.1线性时不变系统的解的构成
2.1.2系统微分方程的求解
2.1.3系统的单位冲激响应
2.2卷积求零状态响应
2.2.1信号的脉冲分量分解
2.2.2卷积的概念
2.2.3卷积的图解方法
2.2.4卷积的性质
习题

第3章线性时不变离散时间系统的时域分析
3.1离散时间系统的差分方程描述
3.1.1离散时间系统的差分方程
3.1.2线性时不变离散时间系统的框图表示
3.2线性常系数差分方程的求解
3.2.1迭代法
3.2.2时域经典法
3.2.3单位样值响应
3.3卷积和求零状态响应
3.3.1卷积和的概念
3.3.2卷积和的计算
3.3.3卷积和的性质
习题

第4章连续周期信号的傅里叶级数
4.1信号的正交分解
4.1.1正交向量和向量正交分解
4.1.2正交函数
4.1.3信号在函数空间的正交分解
4.2周期信号傅里叶级数的概念
4.2.1完备正交三角函数集和完备正交复指数函数集
4.2.2三角函数形式和复指数形式的傅里叶级数
4.2.3信号的频谱特性
习题

第5章连续信号的傅里叶变换
5.1非周期信号的傅里叶变换
5.1.1傅里叶变换的概念
5.1.2典型信号的傅里叶变换
5.2傅里叶变换的性质
5.3周期信号的傅里叶变换
5.3.1周期信号傅里叶变换的概念
5.3.2延拓周期信号的傅里叶变换
5.4脉冲抽样信号的傅里叶变换和抽样定理
5.4.1时域抽样和频域抽样
5.4.2时域抽样定理和频域抽样定理
5.4.3时域信号的恢复
习题

第6章拉普拉斯变换
6.1拉普拉斯变换的概念
6.1.1双边拉普拉斯变换及其收敛域
6.1.2拉普拉斯变换及其收敛域
6.1.3常用函数的拉普拉斯变换
6.1.4拉普拉斯变换的零、极点
6.1.5拉普拉斯变换与傅里叶变换的关系
6.2拉普拉斯变换的性质
6.3拉普拉斯逆变换
6.4拉普拉斯变换求解线性时不变系统
6.4.1拉普拉斯变换求解线性常系数微分方程
6.4.2拉普拉斯变换求解线性时不变电路
6.5系统函数及其应用
6.5.1系统函数的概念
6.5.2由系统函数的极点分布分析系统响应的特征
6.5.3由系统函数的极点分布分析系统的稳定性
6.6系统频率响应特性
6.6.1系统频率响应特性的概念
6.6.2由系统函数的零、极点分布分析系统的频率响应特性
习题

第7章离散周期信号的傅里叶级数
7.1离散周期信号傅里叶级数的概念
7.1.1离散信号的正交分解
7.1.2正交离散复指数函数集
7.1.3离散傅里叶级数
7.2离散和连续周期信号傅里叶级数的关系
7.2.1离散周期信号傅里叶级数和连续周期信号傅里叶级数
7.2.2误差分析
习题

第8章离散非周期信号的离散时间傅里叶变换
8.1离散时间傅里叶变换
8.1.1离散时间傅里叶变换的概念
8.1.2离散时间傅里叶变换的性质
8.2离散时间傅里叶变换和其他变换的关系
8.2.1离散时间傅里叶变换和连续非周期信号傅里叶变换的关系
8.2.2离散时间傅里叶变换和离散傅里叶级数的关系
8.2.3误差分析
习题

第9章Z变换
9.1Z变换的概念
9.1.1Z变换及其收敛域
9.1.2序列形式及其Z变换的收敛域
9.1.3常见信号的Z变换
9.1.4Z变换的零、极点
9.2Z变换的性质
9.3逆Z变换
9.3.1幂级数展开法
9.3.2部分分式展开法
9.4Z变换和其他变换的关系
9.4.1Z变换与离散时间傅里叶变换的关系
9.4.2连续信号拉普拉斯变换和其数值抽样信号Z变换的关系
9.5用Z变换求解常系数线性差分方程
9.6系统函数和系统频率响应特性
9.6.1系统函数
9.6.2系统频率响应特性
9.6.3离散系统和连续系统的关系——冲激响应不变
9.6.4由系统函数的极点分布分析系统响应的特征
9.6.5由系统函数的零、极点分析系统频率响应特性
9.6.6由系统函数的极点分布分析系统的稳定性
习题

第10章离散傅里叶变换和快速傅里叶变换
10.1四种形式信号傅里叶分析的比较
10.2离散傅里叶变换
10.2.1离散傅里叶变换的概念
10.2.2离散傅里叶变换的误差分析
10.3离散傅里叶变换的性质
10.4快速傅里叶变换
10.5离散傅里叶变换的应用
10.5.1信号的频谱分析
10.5.2快速卷积
习题

第11章模拟和数字滤波器
11.1信号不失真传输
11.2理想模拟滤波器和系统物理可实现条件
11.3模拟滤波器——巴特沃兹低通滤波器
11.3.1巴特沃兹滤波器特性
11.3.2巴特沃兹滤波器逼近
11.4数字滤波器
11.4.1无限冲激响应滤波器
11.4.2有限冲激响应滤波器
习题