信號處理基礎

楊威，國防科技大學副教授、博導，國家級青年人才，受湖南省傑出青年科學基金資助。主要從事認知雷達目標探測與識別教研工作。 梁玲亮，國防科技大學講師。主要研究方向為光信息處理、超快成像技術。 吳中傑，國防科技大學講師。研究方向為雷達信號處理、雷達目標特性與識別。 張文鵬，國防科技大學副研究員。研究方向為雷達目標特性與識別。 金添，國防科技大學教授、博導。“信號與系統”學校首批核心課程教學團隊首席教授，全國百篇優秀博士論文獲得者。研究方向為智能感知與處理。

 

目錄

 

課件+大綱

 

 

 

第1章信號與信號處理系統

 

1.1概述

 

1.1.1信號的定義與描述

 

1.1.2系統的定義和描述

 

1.2信號的分類

 

1.2.1確定性信號和隨機性信號

 

1.2.2連續時間信號和離散時間信號

 

1.2.3實信號和復信號

 

1.2.4周期信號和非周期信號

 

1.2.5能量有限信號和功率有限信號

 

1.2.6因果信號和非因果信號

 

1.2.7對稱信號和非對稱信號

 

1.2.8普通信號和奇異信號

 

1.3簡諧振蕩信號與復指數信號

 

1.3.1簡諧振蕩信號

 

1.3.2復指數信號

 

1.3.3其他常用信號

 

1.4階躍信號與沖激信號

 

1.4.1連續時間階躍信號

 

1.4.2連續時間沖激信號

 

1.4.3離散時間階躍信號

 

1.4.4離散時間樣值信號

 

1.5系統的分類

 

1.5.1連續時間系統和離散時間系統

 

1.5.2無記憶系統和有記憶系統

 

1.5.3線性系統和非線性系統

 

1.5.4時不變系統和時變系統

 

1.5.5因果系統和非因果系統

 

1.5.6穩定系統和不穩定系統

 

1.6信號與系統分析的內涵

 

習題1

 

第2章信號與線性時不變系統的時域分析

 

2.1信號的時域運算

 

2.1.1信號的加法和乘法

 

2.1.2信號的微分和差分

 

2.1.3信號的積分和累加

 

2.1.4信號的自變量變換

 

2.2信號的時域分解

 

2.2.1連續時間信號的沖激信號分解

 

2.2.2連續時間信號的階躍信號分解

 

2.2.3其他形式的信號分解

 

2.3線性時不變系統的時域模型

 

2.3.1連續時間LTI系統的時域模型

 

2.3.2離散時間LTI系統的時域模型

 

2.4系統響應的時域經典求解法

 

2.4.1連續時間LTI系統響應的時域經典解法

 

2.4.2離散時間LTI系統響應的時域經典解法

 

2.5系統響應的零輸入零狀態求解法

 

2.5.1零輸入響應的求解

 

2.5.2零狀態響應的求解

 

2.5.3系統的0-和0+初始狀態

 

2.6連續LTI系統零狀態響應求解： 卷積積分

 

2.6.1卷積積分的定義

 

2.6.2卷積積分的圖解法

 

2.6.3卷積積分的性質

 

2.7離散LTI系統零狀態響應求解： 卷積和

 

2.7.1卷積和的定義

 

2.7.2卷積和的計算

 

2.7.3卷積和的性質

 

2.8單位沖激/樣值響應

 

2.8.1單位沖激/樣值響應與系統特性

 

2.8.2連續時間LTI系統單位沖激響應的求解

 

2.8.3離散時間LTI系統單位樣值響應的求解

 

2.9系統全響應和響應模式分析

 

2.9.1系統全響應

 

2.9.2響應模式分析

 

2.10綜合應用案例： LTI系統及其單位沖激響應描述

 

2.10.1雷達擴展目標回波建模

 

2.10.2無線通信信道建模

 

2.10.3機械結構振動分析建模

 

習題2

 

第3章連續時間信號與系統的頻域分析

 

3.1導言

 

3.2信號的正交函數分解

 

3.3周期信號的傅裏葉級數

 

3.3.1三角函數形式的傅裏葉級數

 

3.3.2指數函數形式的傅裏葉級數

 

3.3.3周期信號的頻譜

 

3.4連續時間信號的傅裏葉變換

 

3.4.1傅裏葉變換的導出

 

3.4.2常用非周期信號的傅裏葉變換

 

3.4.3傅裏葉變換的性質

 

3.4.4周期信號的傅裏葉變換

 

3.5傅裏葉反變換

 

3.5.1利用常用信號的傅裏葉變換對和傅裏葉變換性質求解

 

3.5.2部分分式展開法

 

3.6系統的頻率響應

 

3.6.1LTI系統的頻率響應

 

3.6.2無失真傳輸系統的頻率響應

 

3.6.3典型濾波器系統的頻率響應

 

3.7調制與解調

 

3.8采樣信號與采樣定理

 

3.8.1采樣信號原理

 

3.8.2時域采樣定理

 

3.8.3由采樣信號恢復連續時間信號

 

3.9綜合應用案例

 

3.9.1飛秒激光脈沖生成與傅裏葉分析

 

3.9.2間歇轉發幹擾與采樣定理

 

習題3

 

第4章離散時間信號與系統的頻域分析

 

4.1周期信號的離散時間傅裏葉級數(DTFS)

 

4.1.1離散時間傅裏葉級數

 

4.1.2周期信號的頻譜

 

4.2非周期信號的離散時間傅裏葉變換(DTFT)

 

4.2.1離散時間傅裏葉變換

 

4.2.2非周期信號的頻譜

 

4.2.3離散時間傅裏葉變換的基本性質

 

4.3離散傅裏葉變換(DFT)

 

4.3.1有限長序列的離散傅裏葉變換

 

4.3.2離散傅裏葉變換的基本性質

 

4.4系統的頻率響應

 

4.4.1DLTI系統的頻率響應

 

4.4.2理想數字濾波器

 

 

4.5綜合應用案例： 非視距雷達目標探測

 

習題4

 

第5章信號與系統的復頻域分析

 

5.1導言

 

5.2連續時間信號的拉普拉斯變換

 

5.2.1拉普拉斯變換的定義與收斂域

 

5.2.2拉普拉斯變換與傅裏葉變換的關系

 

5.2.3單邊拉普拉斯變換

 

5.2.4單邊拉普拉斯變換性質

 

5.3拉普拉斯反變換求解

 

5.3.1利用拉普拉斯變換性質求反變換

 

5.3.2部分分式展開法求解反變換

 

5.4連續時間線性時不變系統的復頻域分析

 

5.4.1利用單邊拉普拉斯變換求解LTI系統的全響應

 

 

5.4.2連續時間系統的系統函數及系統特性

 

5.4.3連續時間系統模擬

 

5.5離散時間信號的z變換

 

5.5.1z變換的定義與收斂域

 

5.5.2z變換和傅裏葉變換、拉普拉斯變換的關系

 

5.5.3雙邊z變換的性質

 

5.5.4單邊z變換的定義

 

5.5.5單邊z變換的性質

 

5.6z反變換求解

 

5.6.1部分分式展開法

 

5.6.2冪級數展開法

 

5.7離散時間線性時不變系統的z域分析

 

5.7.1利用單邊z變換求解LTI系統的全響應

 

 

5.7.2離散時間系統的系統函數及系統特性

 

 

5.7.3離散時間系統模擬

 

5.8綜合應用案例： PID控制器

 

習題5.1

 

習題5.2

 

第6章信號變換域分析新方法

 

6.1傳統時/頻域分析方法的局限性

 

6.2短時傅裏葉變換

 

6.2.1定義

 

6.2.2一般特性

 

6.2.3反變換

 

6.2.4常用信號分析

 

6.3小波分析

 

6.3.1小波函數

 

6.3.2連續小波變換

 

6.3.3離散小波變換

 

6.3.4多分辨率分析

 

6.3.5小波分析在去噪方面的應用

 

6.4稀疏表示

 

6.4.1信號的稀疏表示

 

6.4.2稀疏表示模型的求解

 

6.5綜合應用案例： 轉動目標雷達探測

 

參考文獻

 

附錄A“學堂在線”配套MOOC課程資源簡介