信号与系统 S岩 SECOND EDITION 第二版 ALAN V.OPPENHEIM ALAN S.WILLSKY WITH S. 多西安交通大学出辰社 PRENTICRHALI
2 内容简介 本书全南系统地论述了指号与系统分析的基本理论和方法。全书共11章，内容包锈：信号与系统，线性 时不变系统，周期信号的信里叶级数表示，连续和离散时间傅叶变换，信导与系统的时域和期诚待性，采样， 通销系统，拉普拉斯和z变换以及线性反馈系统 每章都有足够数量的例题和大量精送的习题：并将习题分 列为4种栏日，分屑3种不同的层次，便于使用。 木书是在第1版基础之上经重新组织，重新改写并作补充而城，除保留原书结构新颖，选材得当，论述严 ，条理清楚等特色外，在某些方面更有所加强，恰似绵上添花，堪称反陕信号与系统分析当代水平的一部佳 作。 本书可作为通信与电子系统类，自动化类以及全部电类专业信号与系统课程的教材，也可以供任何从事 信息获取，转换，传输及处理工作的其它专业研究生，数师和大科技工作者参考。 Alan V.Oppenheim Alan S.Willsky with S.Hamid Nawab:Signals and Systems Authorized translation from the English language edition published by Prentice-Hali Copyright 1997 Prentice-Hall. All rights reerved.For se in Mainland China only 本文中文简体字版由西安交通大学出版社和美国西蒙与舒斯特国际出版公司合作出版， 未经出版者书面许可，不得以任何方式复制或抄袭本书的任何部分。 本书封面贴有Prentice-Hall防伪标签，无标签者不得销售。 版权所有，稳印必究。 (陕)新登字007号 信号与系统（第二版） ALAN V.OPPENHEIM ALAN S.WILLSKY WITHS.HAMID NAWAB 刘树案译 责任编样白居完 西安交通大学印刷厂印装 各地新华书店经销 印张：44.5字数：1075千字 1999年1月第2次印例 印数：6(001-9000 ISBN7-5605-0970-3/1N·53 定价：58.00元 陕版出图字：25一1997一036号 若发现本社图书有倒负，白，少页及影响阅读的质问逝，清去当地销 部测挨或与我社发行科联系羽换。发行科电话：029)268357,267874
译者前言 美国MrT(马省理工学院)若名教授AanV.Oppenheim等所著“Signals and Systems”一书 早已为我国广大读者所熟悉。它的第1版自1983年问世以来，在许多国家已产生了广泛的影 响，获得很高的声誉。经时14年的普病使用之后，1997年又推出了第2版：这正是广大从事 该方面教学的同仁们早已翘首以待所祈盼的了！相信该书第2版的出版，对目前我国各高校 正在从事的面21世纪课程体系和内容改革起到一定的借鉴作用。 诚如作者在第2版前言中所指出的，第2版是在该书第1版的基础之上，经过重新组织 重新政写，并作补充而成的：想必这是经过14年广泛使用之后，吸收考虑了各方面意见的结 果。全书结构仍为11章，变动较大的是前6章。这就是：将原书第1章（绪论）抽出，另作新版 的绪论处理；原书的第4~6章，重新组织为新版的第3一6章。在内容上则是将原书第4、5章 的傅里叶级数表示部分单独抽出另立为新版的第3章，同时将原书的第6章（滤波）的内容折 开，分别融入有关章节中，并将信号与系统的时域和频域特性之间的关系这一重要概念另立 章（第6章）作专门论述。另外，还将第1版第7章（调制）和第8章（采样）的次序作了交换，并 将章名“调制”改为“通信系统”。以上就是第2版所反映的“重新组织”的主要方面。由于在前 6章中结构上有较大的变化，加之各章内容都有新的补充，因此全书重新改写也就是必然的 了。全书在正文内容上，除了第11章外，都有不同程度的补充。个别地方也有删除（如原书第 10章第8节“连续时问和腐散时间系统之间的变换”，在第2版正文中被测除)，但补充的内容 仍多于别除的。第2版补充最多的当属正文中的例题和各章末的习题部分。全书例题由原来 的99个增加到195个，而习题则由原来的382道题增加到现在的668道题。并且，将数量大。 类型各异，难易差别悬殊的习分成4种栏目：基本题（附答案），基本题、深入题和扩充题：分 属3种不同的层次。最后，第2版在符号上也作了相应的变化，不再在符号上区分连续域和离 做域中的频率（除7.4节外），而仅以X(Gw)与X(e)和H(ju)与H(e")来区分两类信号与 系统 第2版作者为什么要作这样的重组和变化，读者可从该版前言中略见其详。有一点是肯 定的，经重组、重写和补充的结果，总是要比第1版更趋于合理和完善，犹如锦上添花，更加便 于教和学；但具体到每一处的变动，仍然有一个“仁者见仁，智者见智”的问题。 总的来说，第2版仍保留了第1版的基本特色（连续与离散并行，将基本理论和方法着重 在通信、采样，连续时间信号的离散时间处理以及控制系统等方面的应用)，涉及的主要内容和 该书的适用范围均无大的变化。根据译者多年使用第1版所积的经验，再结合第2版翻译 过程所得到的体会来看，第2版至少在以下几个方面得到了进一步地加强。首先，部分内容的 墙删和调整是合适的。例如，将第1版中第6章（滤波）的内容不再另辟一章是明智的。这样 敬既紧密结合了有关内容，又避免了原书第6章内容的单薄：单边拉普拉斯和：变换都适当 加强，解决了第1版该方面内容易教不易学的矛屠；在通信系统应用中，适当地增加了数字通 信和码间干扰的基本概念，也是符合当前发展趋势的。第二，由于例题和习题的大量增加和分 类，使该书在教与学两方面都更便于使用。例题的增加，一方面是紧密结合基本内容（概念与 方法)的应用；另一方面也减缓了对某些较抽象概念理解上的梯度。因此，例题的增加使教材 的可读性增强。习题的分类，是所有使用过第1版的教师和同学所期盼的。最后，作为核心
(主干)课程的教材，第2版的基础性得到进一步地加强。例如，信号与系统的时域和频城特性 之间的关系单立一章是很有创见性的；在引入码间干扰概念中，从最一般的机理上阑述了为消 除码间干扰而进行信道均衡的基本原理，而不只是就事论事。 译者曾在10多年就建议过，“信号与系统'这门课的开设对象与涉及的内容，应该从传 统的所谓无线电技术专业跨出去，部分电子学类专业、电机类专业、乃至部分机械、动力和力学 类专业都应该在不同深度上开设这门课。”今天，我们高兴地看到，传统的无线电技术专业名称 早已不复存在，清华大学早就在全部电类专业开设了这门课，西安交通大学也于两年前在全部 电类各专业并设此课，并作为院定必修课。在目前进行的面向21世纪的教学改革中，加强素 质培养，淡化专业，拓宽基础，提倡不同专业领域的交叉与渗透等已成了不可扭转的大趋势。 深信该书第2版中译本的正式出版定会起到应有的作用。 第2版的篇幅比第1版增加了20%，其中正文部分和习题的篇幅几乎各增加了20%。除 最后索引部分外，都按原著译出。考虑到英文素引的编制与中文有很大的不同，加之目录已十 分详尽，再另编中文素引似无必要。为节省篇幅，征得出版社同意，将絮引部分略去。原书共 有标以图号的图567幅，均由计算机做成，原图清骄、美观，但图中坐标、符号等标注，均用正体 字母给出，与正文中使用的斜体字母不一致，不符合我国出版规定。由于图量大，时间条，重新 描图或在原图上贴以斜体字母都难以确保质魔，出版杜经慎重研究，除图中英文说明贴以汉字 外，其余均不作改动。以上两点，在此特作说明。 该书中译本由西安交通大学出版社与Prentice-Hall,.Internaional Lid.联合出版发行。在 中译本即将出版之际，应该特别提及西安交通大学出版社社长杨鸿森教授，没有他的远见卓 识，富于开拓进取和始终不渝地支持，该书中译本是难以如此快地与中国读者见面的，译者对 此表示诚挚地谢意。在该书的编辑过程中，始终得到了责任编辑白居充副编审的大力支持和 有效帮助，合作得十分和谐。西安交通大学人文学院副院长，英语系王监龙教授，常常在关键 时刻指点迷津。西安交通大学电子与信息工程学院信息与通信工程系朱世华教授也给予过帮 助。我的研究生崔吉青及王红光同学在译稿的准备过程中都做了不少有益的工作。泽者谨对 所有曾给于过支持和提供帮助的同志表示深深地谢意。最后应该特别提起的是，这是一部工 作量极大的译作，没有我的老伴，西安交通大学信息与通信工程系孙薄教授的支持、鼓励、帮助 和忍耐精神是不可能完成的，感谢她在1997年那个令人难煞而又漫长的酷簪始终与我同行 做了大量的工作。 在本书的翻译过程中，已经发现原书有80多处错误，但其中绝大部分网录入和排版中的 疏漏，因此在中译本中未给予标注。但也有少量错误，这些都在译文中以“译者注”标出。译者 已将发现的各种错误汇集成表格，分别用电子邮件和传真发给Alan V.Oppenheim教授，并得 到他的积极略应， 由于全书篇幅太大，时间仓促，加之译者水平又有限，错误和不妥之外，当属难免，塑读 者批评指正。 刘树棠 1997年11月于西安交通大学 ·2·
前言 本书是用于大学本科信号与系统课程教科书的第二版。虽然这类课程通常属于电气工程 类的课程，但是，作为该课程核心的一些基本概念和方法，对于所有工程类的专业来说也都是 很重要的。事实上，随者工程师们面临着蒂要对一些复杂的过程进行分析或综合的新挑战，信 号与系统分析方法潜在的和实际的应用范围都一直在扩大着。为此感到，信号与系统方面的 课程不仅是工程教学中一门最基本的课程，而且也能够成为工程类学生在大学数育阶段所修 课程中最有得益而又引人入胜和最有用处的一门课。 关于信号与系统课程的处理和论述的基本宗旨和看法，第二版与第一版相同，但是在内容 的组织和选取上有较大的变化，基本上属于重写和重新组织，并有较多的补充。这些变化的目 的在于有助于教师讲授这门课和学生举握这门课的内容。在第一版的前言中曾提到过，由于 在信号与系统设计和实现手段上的持续不断地发展，对于学生来说，需要对连续时间和离散时 间系统的分析与综合技术都很熟悉，这一点是日益显得更为重要。当我们来写第二版前言的 时候，这样一个看法和指导原则甚至比以前更加确信无疑。这样，学习信号与系统的学生就不 仅要在基于物理学定律的那些课程上应该具有坚实的基础，而且在使用计算机进行现象分析 和系统及算法的实现上也必须具备扎实的基础。结果，在现在的工程类课表中就反映出一些 混杂的课程，有些是涉及连续时间模型的，而另一些又主要是针对计算机应用和离散表示的。 因此，在工程类学生的教育中以及在他们所选定的领域，为现在和将来的发展作准备上，以- 种统一的方式，在信号与系统课中将离散时间和连续时间的概念揉合在一起显得日益重要。 正是本着这些目的，该书以并行的方式建立了连续时间和离散时间信号与系统的分析方 法。这一途径在教学上也是十分可取的，它可以利用连续和离散时间方法之间的共同点来分 享各自所获得的理性和感性认识；而两者之间的差异又可用来加深理解各自不同的独特性质 在材料组织方面（无论是第一版还是第二版），我们还认为本书所论述的基本方法在某些 重要方面的应用也应该作为基本的东西介绍给学生。这样做不仅是让学生了解到目前所学内 容的某些应用方面和进一步研究的方向，而且还有助于加深对问题本身的理解。为此，就滤 波、通信、采样、连续时间信号的离散时间处理，以及反馈等方面的内容都作了人门性介绍。事 实上，第二版的主要变化之一就是将频域滤被概念更早地在傅里叶分析中就给以引人。其目 的既是为了给出讨论傅里叶分析这一重要论题的初衷，又可以对这一论题加深理解。另外，为 了帮助愿意继续在信号与系统分析方法和应用方面深人学习的学生，书末还附有最新的参考 文款目录。 我们相信，要全面掌搔这门课，没有一定数量且能应用这些基本方法的练习是不可能完成 的。因此，在第二版中大大增加了各章例题的数量。同时，还将第一版所具有的最为珍贵的 点一一各章末丰富多彩、类型各异的习题，作了进一步加强，使得习题的总数多达600多道，其 中大多数习题都是新的。这样就为教师安排课外作业提供了更多的灵活性。另外，为了对学 生和教师更好地使用这些习题，对这些习题的组织按排上作了一些变化。特别是把各章末的 习题分成几种类型，其中每种类型的题都覆羞了全章的内容，但具有不同的目的。前两部分习 题是着重于各章基本概念和方法的应用，其中的第一类标以“基本题（附答案）”，答案（不是题 解)在书末给出。这些答案以一种简单而即时的方式给学生验证一下他们对内容的理解程度 ”3