信号与系统实验教程 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

金波 编

图书标签:

• 信号与系统
• 实验
• 教程
• 电子工程
• 通信工程
• 控制工程
• MATLAB
• Simulink
• 电路分析
• 高等教育
• 理工科

出版社： 华中科技大学出版社

ISBN：9787560946337

版次：1

商品编码：10343584

包装：平装

开本：16开

出版时间：2008-08-01

用纸：胶版纸

页数：220

内容简介

《信号与系统实验教程》是信号与系统课程的计算机仿真实验教材，是与信号与系统课程配套的教材和参考用书。
本书的内容与现行的信号与系统教材的内容大体相当。全书共分为6章：第1章介绍Matlab应用基础；第2章介绍连续信号和系统的时域分析；第3章介绍连续信号和系统的频域分析；第4章介绍连续信号和系统的复频域分析；第5章介绍离散信号、和系统的分析；第6章介绍系统的状态变量分析。共包含17个实验。书中的附录部分提供了全部实验的参考程序。
本书的特点是理论与实验紧密结合，着重解决信号与系统中计算的难点问题。有较多的计算示例和编程练习，能提高学生的综合应用知识和解决实际问题的能力。
本书可作为本科生信号与系统的实验教材，也可供相关人员学习参考。

目录

1 Mat1ab应用基础
1.1 Mat1ab简介
1.2 Mat1ab的应用开发环境
1.3 数值计算功能
1.4 基本绘图方法
1.5 字符串操作
1.6 符号计算功能
1.7 流程控制
2 连续信号和系统的时域分析
2.1 实验1 连续信号的绘制
2.2 实验2 连续信号的运算
2.3 实验3 连续信号的微积分和卷积
2.4 实验4 连续系统的时域分析
3 连续信号和系统的频域分析
3.1 实验5 周期信号的频谱
3.2 实验6 非周期信号的频谱
3.3 实验7 连续系统的频域分析
4 连续信号和系统的复频域分析
4.1 实验8 用拉普拉斯变换分析系统
4.2 实验9 连续系统的零极点分析
4.3 实验10 模拟滤波器的设计
5 离散信号和系统的分析
5.1 实验11 离散信号的产生及运算
5.2 实验12 迭代法及离散卷积的计算
5.3 实验13 差分方程的Z变换解
5.4 实验14 离散系统的时域和频域分析
6 系统的状态变量分析
6.1 实验15 连续系统状态方程的数值解
6.2 实验16 连续和离散系统状态方程的变换域解
6.3 实验17 连续和离散系统状态方程的迭代法
附录A 实验参考程序
A.1 实验1 的参考程序
A.2 实验2 的参考程序
A.3 实验3 的参考程序
A.4 实验4 的参考程序
A.5 实验5 的参考程序
A.6 实验6 的参考程序
A.7 实验7 的参考程序
A.8 实验8 的参考程序
A.9 实验9 的参考程序
A.10 实验10 的参考程序
A.11 实验11 的参考程序
A.12 实验12 的参考程序
A.13 实验13 的参考程序
A.14 实验14 的参考程序
A.15 实验15 的参考程序
A.16 实验16 的参考程序
A.17 实验17 的参考程序
附录B Mat1ab命令大全
B.1 Mat1ab通用命令
B.2 Mat1ab在信号与系统中的常用函数
B.3 符号数学运算的基本函数

《信号与系统实验教程》 引言 在现代科学技术的浪潮中，信号与系统是理解和掌握诸多领域（包括通信、控制、图像处理、生物医学工程、金融建模等）的基石。它们如同自然界与工程世界中的语言，描述着事物的变化规律和相互作用。而实验，作为科学研究与工程实践最直接、最有效的手段，能够帮助我们从感性认识上升到理性理解，将抽象的理论概念转化为生动的实践操作。 本书《信号与系统实验教程》正是基于这一理念而编撰，旨在为学习者提供一个系统、深入、实用的实验平台，帮助其扎实掌握信号与系统的基本理论，并能灵活运用到实际问题分析与解决中。我们深知，理论知识的牢固掌握离不开动手能力的培养，而清晰的实验指导与深刻的实验反思，更能显著提升学习者的学习效果和创新能力。 本书特色与目标 本书最大的特色在于其 “理论与实践深度融合” 的设计理念。我们力求在每一个实验项目中，都能够清晰地映射出与之对应的理论知识点，通过实际操作加深对这些抽象概念的理解。学习者将在亲手搭建、调试、分析的过程中，真正体会到理论的魅力及其在工程中的应用价值。 本书的目标读者广泛，包括但不限于： 大学本科生： 学习信号与系统课程的学生，希望通过实验巩固课堂所学，提升动手能力。 研究生： 需要深入研究信号与系统相关课题的研究生，通过实验进行理论验证与创新探索。 工程技术人员： 在通信、控制、电子、计算机等领域工作的工程师，需要更新知识体系，解决实际工程问题。 科学研究者： 从事相关领域研究的科研人员，需要进行实验设计与数据分析。 通过学习本书，我们期望学习者能够达成以下目标： 1. 掌握信号与系统的核心概念： 能够清晰地理解信号的分类、系统的时间域和频率域特性、线性时不变系统（LTI）、卷积、傅里叶变换、拉普拉斯变换、Z变换等基本概念。 2. 熟悉信号处理的基本工具与方法： 能够熟练运用 MATLAB、Python 等科学计算软件及相关工具箱进行信号的生成、处理、分析和可视化。 3. 理解并实践关键实验原理： 能够独立完成一系列涵盖信号生成、系统分析、滤波器设计、采样与重建、频谱分析等核心内容的实验项目。 4. 培养解决工程问题的能力： 能够将所学信号与系统理论与实验技能应用于解决实际工程中的信号处理和系统分析问题。 5. 提升科学思维与创新能力： 能够通过实验观察现象，分析数据，得出结论，并在此基础上提出进一步的研究思路和改进方案。 内容概览 本书内容设计循序渐进，从基础概念出发，逐步深入到更复杂的信号与系统分析技术。整体内容框架大致如下： 第一部分：基础信号与系统初步 本部分旨在为学习者构建坚实的信号与系统基础。我们将从最基本的信号类型入手，例如： 周期信号与非周期信号： 学习如何生成和识别不同类型的周期性信号，如正弦波、方波、锯齿波等，以及它们在不同应用场景下的特点。 能量信号与功率信号： 理解这两种信号类型在能量和功率计算上的差异，以及它们在通信和系统分析中的意义。 单位阶跃信号、单位冲激信号及其性质： 深入探讨这两个在系统分析中至关重要的基本信号，理解它们的数学定义、图形表示以及在系统响应中的作用。 基本信号的运算： 学习对信号进行加、减、乘、移位、翻转等基本运算，并理解这些运算对信号特性的影响。 系统的基本性质： 介绍系统的线性、时不变、因果性、稳定性等核心性质，并通过简单实验演示如何检验和理解这些性质。 第二部分：LTI 系统分析 线性时不变（LTI）系统是信号与系统理论的核心，也是工程应用中最常见的系统模型。本部分将围绕 LTI 系统展开一系列实验： 卷积运算： 深入理解卷积在 LTI 系统分析中的核心地位。学习如何通过实验演示信号与系统冲激响应的卷积来计算系统的输出。我们将探讨时域卷积的计算方法和可视化，以及其在系统响应求解中的实际应用。 系统表示： 学习如何用差分方程或微分方程来描述 LTI 系统，并通过实验来仿真这些方程的解，观察系统的瞬态响应和稳态响应。 冲激响应与阶跃响应： 通过实验测量和分析系统的冲激响应和阶跃响应，理解它们与系统输入输出之间关系的深层含义。 第三部分：频域分析 频域分析是理解信号和系统特性的另一重要视角，能够揭示信号的频率成分以及系统对不同频率信号的处理方式。 傅里叶级数与傅里叶变换： 学习如何利用傅里叶级数分析周期信号的频谱，并通过傅里叶变换分析非周期信号的频谱。实验将帮助理解频谱的意义，以及如何通过频谱来识别信号的组成成分。 系统频率响应： 深入理解系统频率响应的概念，学习如何通过实验测量和分析系统的幅度响应和相位响应，从而了解系统对不同频率信号的放大或衰减作用。 功率谱密度与能量谱密度： 学习如何通过实验计算和分析信号的功率谱密度和能量谱密度，这对于噪声分析、信号检测等应用至关重要。 第四部分：采样与重建 采样是模拟信号向数字信号转化的关键步骤，而重建则是数字信号恢复为模拟信号的过程。本部分将深入探讨采样定理及其应用： 奈奎斯特采样定理： 通过实验直观展示采样频率对信号恢复精度的影响。学习过采样、欠采样产生的混叠现象，以及如何避免。 理想采样与实际采样： 比较不同采样方式的特点，理解实际采样过程中可能遇到的问题。 信号重建： 学习使用插值法等技术对采样信号进行重建，并评估重建信号的质量。 第五部分：拉普拉斯变换与 Z 变换 拉普拉斯变换和 Z 变换是分析连续时间系统和离散时间系统及其稳定性的强大数学工具。 拉普拉斯变换： 学习如何利用拉普拉斯变换分析 LTI 系统的零输入响应和零状态响应，并理解收敛域（ROC）的意义。实验将涉及传递函数的概念以及利用拉普拉斯变换分析系统稳定性。 Z 变换： 学习离散时间 LTI 系统的 Z 变换分析，包括系统函数、单位脉冲响应、稳定性判据等。实验将侧重于通过 Z 变换来设计和分析离散时间滤波器。 第六部分：滤波器设计与应用 滤波器在信号处理中扮演着至关重要的角色，它们用于滤除噪声、提取有用信号、整形信号等。 模拟滤波器： 介绍巴特沃斯、切比雪夫等常见模拟滤波器类型，并通过实验演示其设计和性能评估。 数字滤波器： 学习无限冲激响应（IIR）滤波器和有限冲激响应（FIR）滤波器的设计原理和方法。实验将涵盖时域和频域设计技巧，以及滤波器在实际应用中的案例，例如噪声抑制、带通滤波等。 第七部分：综合实验与专题讨论 在掌握了基本的信号与系统理论和实验技能后，本部分将提供一些综合性的实验项目，以及一些进阶的专题讨论，以期进一步拓展学习者的视野。 通信系统中的信号与系统： 探讨调幅（AM）、调频（FM）等调制解调技术中的信号与系统原理，并设计简单的仿真实验。 图像处理中的信号与系统： 介绍图像作为二维信号的特点，以及卷积、滤波等操作在图像增强、边缘检测等方面的应用。 数据分析与信号处理： 结合实际数据（如传感器数据、音频数据等），应用信号与系统知识进行分析、处理和可视化。 实验环境与方法 本书推荐使用 MATLAB/Simulink 或 Python (NumPy, SciPy, Matplotlib) 作为主要的实验平台。这些工具拥有强大的数学计算和信号处理能力，并且提供了丰富的库和函数，能够极大地简化实验的搭建和实现过程。 对于每一个实验项目，本书都将提供： 实验目的： 清晰阐述该实验所要达到的学习目标。 理论背景： 简要回顾与实验相关的理论知识，帮助学习者复习和理解。 实验器材/软件： 列出进行实验所需的软硬件环境。 实验原理与步骤： 提供详细的实验操作指南，指导学习者如何搭建仿真模型、编写代码、执行仿真。 实验数据记录与分析： 指导学习者如何记录实验数据，并对其进行必要的分析和处理。 思考题与讨论： 提出引导性的问题，鼓励学习者深入思考实验结果，理解理论与实践的联系，甚至提出改进方案。 结语 信号与系统的世界广阔而深邃，而实验则是探索这个世界的最佳途径。本书《信号与系统实验教程》力求成为您学习道路上的良师益友，陪伴您一步步深入理解信号与系统的奥秘。我们相信，通过理论与实践的有机结合，您将不仅能够掌握这门学科的核心知识，更能培养出解决复杂工程问题的能力，为未来的学习和工作打下坚实的基础。愿本书能点燃您对信号与系统科学的探索热情，开启您在这一领域无限可能的旅程。

评分☆☆☆☆☆

作为一名正在攻读通信工程的研究生，我一直在寻找一本能够兼顾理论深度与实践应用的书籍，而这本书正好满足了我的需求。它的理论部分虽然严谨，但并不枯燥，作者在讲解核心概念时，往往会联系实际应用场景，例如在讲解采样定理时，就详细阐述了数字信号处理在音频、视频压缩中的重要性，这让我对理论知识的应用有了更清晰的认识。更让我印象深刻的是，书中对各种典型信号（如单位阶跃信号、指数信号、冲激信号等）的分析非常透彻，不仅给出了它们的数学表达式，还深入探讨了它们的时域和频域特性，以及它们作为系统激励时产生的响应。这对于理解系统的行为至关重要。书中的一些小技巧和深入分析，也让我受益匪浅，比如关于系统稳定性判断的几种不同角度的解读，以及如何通过观察零极点分布来预测系统行为。这些细节的处理，体现了作者深厚的功底和严谨的治学态度，让我觉得读这本书是在与一位经验丰富的老师进行对话，每一次翻阅都能获得新的启发。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，我一开始对这本书的期望值并不高，以为又是一本堆砌公式、照本宣科的教材。但当我真正开始阅读后，我被它独特的叙事方式和引导性所折服。作者并没有急于抛出复杂的数学推导，而是循序渐进地引导读者进入信号与系统的世界。他常常从一个实际问题出发，然后逐步引入相关的概念和工具来解决这个问题。这种“问题驱动”的学习模式，让我觉得学习过程非常自然和有意义。例如，在讲解卷积时，作者并没有直接给出积分公式，而是先通过一个简单的例子，展示了输入信号和系统冲激响应的“相互作用”，然后才引出卷积的定义。这种方式让我更容易理解卷积的物理含义，而不是死记硬背数学表达式。此外，书中对一些容易混淆的概念，比如频率响应和幅度响应、相位响应之间的关系，也进行了清晰的辨析，避免了我很多不必要的困惑。对于那些希望从零开始，或者对信号与系统感到畏惧的读者来说，这本书绝对是一个绝佳的选择。

评分☆☆☆☆☆

我是一位对信号与系统领域充满好奇的在校大学生，这本书可以说是打开了我新世界的大门。它并非那种枯燥乏味的教科书，而是充满了启发性和引导性。作者善于用通俗易懂的语言解释复杂的概念，并且巧妙地运用类比和实例来帮助我们理解。我特别欣赏书中关于“系统”的定义和分类，它将看似松散的各种系统（从简单的电阻电容电路到复杂的通信系统）统一在一个理论框架下，让我能从更宏观的角度去审视它们。书中对于线性时不变（LTI）系统的讲解，更是抽丝剥茧，让我逐渐领悟到其在信号处理领域的核心地位。此外，对各种变换（傅里叶变换、拉普拉斯变换、Z变换）的介绍，也并非简单的公式罗列，而是深入剖析了它们各自的优势和适用范围，让我明白在不同的场景下应该选择哪种工具。这本书让我觉得，信号与系统不再是遥不可及的理论，而是能够解释我们身边许多现象的强大武器。

评分☆☆☆☆☆

这本书的实验部分是我最喜欢的部分，它真正将理论与实践紧密结合。我之前参加过一些实验课程，但往往是按照既定的步骤操作，对实验结果的理解不够深入。而这本书的实验设计非常巧妙，它鼓励我去探索和发现。例如，在进行滤波器设计实验时，不仅仅是给我一个设计好的滤波器，而是让我去尝试调整滤波器的参数，观察滤波器的频率响应如何随之改变，以及这会对原始信号产生什么样的影响。这样的互动式实验，让我对滤波器的作用有了更直观、更深刻的认识。而且，实验中还提供了很多“为什么”的思考题，引导我去深入分析实验现象背后的原理，而不仅仅是停留在观察层面。通过这些实验，我不仅巩固了课堂上学到的理论知识，更重要的是培养了独立思考和解决问题的能力。我可以想象，如果我能认真完成书中的每一个实验，我的信号与系统基础一定会打得非常扎实。

评分☆☆☆☆☆

这本书的插图简直是神来之笔！我一直觉得抽象的信号与系统理论很难直观理解，但这本书的作者显然在这方面下了苦心。那些示意图、波形图，以及不同系统响应的动态演示，都像是为我量身定制的视觉指南。我尤其喜欢关于傅里叶变换和拉普拉斯变换的部分，那些精巧的图示将原本枯燥的数学公式变得生动起来，让我能清晰地看到一个信号是如何分解成不同频率的正弦波的，以及系统在不同频率下的表现。实验部分也做得相当到位，不仅仅是给出操作步骤，更重要的是引导你去思考为什么这样做，以及观察到的现象背后隐藏的原理。通过这些实验，我仿佛亲手“触摸”到了那些理论，感觉学习过程不再是被动接受，而是主动探索。每一次完成一个实验，都像是攻克了一个小小的知识堡垒，成就感十足。如果说理论学习是“纸上谈兵”，那么这本书的实验部分就是让我有机会“沙盘推演”，并且能够真正感受到理论在实际操作中的力量。对于像我这样的初学者来说，这样的辅助手段是无比宝贵的，它极大地降低了理解门槛，让我对这个领域产生了浓厚的兴趣。