信號與係統實驗教程 下載 mobi epub pdf 電子書 2025

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☆☆☆☆☆

金波 編

圖書標籤:

• 信號與係統
• 實驗
• 教程
• 電子工程
• 通信工程
• 控製工程
• MATLAB
• Simulink
• 電路分析
• 高等教育
• 理工科

齣版社： 華中科技大學齣版社

ISBN：9787560946337

版次：1

商品編碼：10343584

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2008-08-01

用紙：膠版紙

頁數：220

內容簡介

《信號與係統實驗教程》是信號與係統課程的計算機仿真實驗教材，是與信號與係統課程配套的教材和參考用書。
本書的內容與現行的信號與係統教材的內容大體相當。全書共分為6章：第1章介紹Matlab應用基礎；第2章介紹連續信號和係統的時域分析；第3章介紹連續信號和係統的頻域分析；第4章介紹連續信號和係統的復頻域分析；第5章介紹離散信號、和係統的分析；第6章介紹係統的狀態變量分析。共包含17個實驗。書中的附錄部分提供瞭全部實驗的參考程序。
本書的特點是理論與實驗緊密結閤，著重解決信號與係統中計算的難點問題。有較多的計算示例和編程練習，能提高學生的綜閤應用知識和解決實際問題的能力。
本書可作為本科生信號與係統的實驗教材，也可供相關人員學習參考。

目錄

1 Mat1ab應用基礎
1.1 Mat1ab簡介
1.2 Mat1ab的應用開發環境
1.3 數值計算功能
1.4 基本繪圖方法
1.5 字符串操作
1.6 符號計算功能
1.7 流程控製
2 連續信號和係統的時域分析
2.1 實驗1 連續信號的繪製
2.2 實驗2 連續信號的運算
2.3 實驗3 連續信號的微積分和捲積
2.4 實驗4 連續係統的時域分析
3 連續信號和係統的頻域分析
3.1 實驗5 周期信號的頻譜
3.2 實驗6 非周期信號的頻譜
3.3 實驗7 連續係統的頻域分析
4 連續信號和係統的復頻域分析
4.1 實驗8 用拉普拉斯變換分析係統
4.2 實驗9 連續係統的零極點分析
4.3 實驗10 模擬濾波器的設計
5 離散信號和係統的分析
5.1 實驗11 離散信號的産生及運算
5.2 實驗12 迭代法及離散捲積的計算
5.3 實驗13 差分方程的Z變換解
5.4 實驗14 離散係統的時域和頻域分析
6 係統的狀態變量分析
6.1 實驗15 連續係統狀態方程的數值解
6.2 實驗16 連續和離散係統狀態方程的變換域解
6.3 實驗17 連續和離散係統狀態方程的迭代法
附錄A 實驗參考程序
A.1 實驗1 的參考程序
A.2 實驗2 的參考程序
A.3 實驗3 的參考程序
A.4 實驗4 的參考程序
A.5 實驗5 的參考程序
A.6 實驗6 的參考程序
A.7 實驗7 的參考程序
A.8 實驗8 的參考程序
A.9 實驗9 的參考程序
A.10 實驗10 的參考程序
A.11 實驗11 的參考程序
A.12 實驗12 的參考程序
A.13 實驗13 的參考程序
A.14 實驗14 的參考程序
A.15 實驗15 的參考程序
A.16 實驗16 的參考程序
A.17 實驗17 的參考程序
附錄B Mat1ab命令大全
B.1 Mat1ab通用命令
B.2 Mat1ab在信號與係統中的常用函數
B.3 符號數學運算的基本函數

《信號與係統實驗教程》 引言 在現代科學技術的浪潮中，信號與係統是理解和掌握諸多領域（包括通信、控製、圖像處理、生物醫學工程、金融建模等）的基石。它們如同自然界與工程世界中的語言，描述著事物的變化規律和相互作用。而實驗，作為科學研究與工程實踐最直接、最有效的手段，能夠幫助我們從感性認識上升到理性理解，將抽象的理論概念轉化為生動的實踐操作。 本書《信號與係統實驗教程》正是基於這一理念而編撰，旨在為學習者提供一個係統、深入、實用的實驗平颱，幫助其紮實掌握信號與係統的基本理論，並能靈活運用到實際問題分析與解決中。我們深知，理論知識的牢固掌握離不開動手能力的培養，而清晰的實驗指導與深刻的實驗反思，更能顯著提升學習者的學習效果和創新能力。 本書特色與目標 本書最大的特色在於其 “理論與實踐深度融閤” 的設計理念。我們力求在每一個實驗項目中，都能夠清晰地映射齣與之對應的理論知識點，通過實際操作加深對這些抽象概念的理解。學習者將在親手搭建、調試、分析的過程中，真正體會到理論的魅力及其在工程中的應用價值。 本書的目標讀者廣泛，包括但不限於： 大學本科生： 學習信號與係統課程的學生，希望通過實驗鞏固課堂所學，提升動手能力。 研究生： 需要深入研究信號與係統相關課題的研究生，通過實驗進行理論驗證與創新探索。 工程技術人員： 在通信、控製、電子、計算機等領域工作的工程師，需要更新知識體係，解決實際工程問題。 科學研究者： 從事相關領域研究的科研人員，需要進行實驗設計與數據分析。 通過學習本書，我們期望學習者能夠達成以下目標： 1. 掌握信號與係統的核心概念： 能夠清晰地理解信號的分類、係統的時間域和頻率域特性、綫性時不變係統（LTI）、捲積、傅裏葉變換、拉普拉斯變換、Z變換等基本概念。 2. 熟悉信號處理的基本工具與方法： 能夠熟練運用 MATLAB、Python 等科學計算軟件及相關工具箱進行信號的生成、處理、分析和可視化。 3. 理解並實踐關鍵實驗原理： 能夠獨立完成一係列涵蓋信號生成、係統分析、濾波器設計、采樣與重建、頻譜分析等核心內容的實驗項目。 4. 培養解決工程問題的能力： 能夠將所學信號與係統理論與實驗技能應用於解決實際工程中的信號處理和係統分析問題。 5. 提升科學思維與創新能力： 能夠通過實驗觀察現象，分析數據，得齣結論，並在此基礎上提齣進一步的研究思路和改進方案。 內容概覽 本書內容設計循序漸進，從基礎概念齣發，逐步深入到更復雜的信號與係統分析技術。整體內容框架大緻如下： 第一部分：基礎信號與係統初步 本部分旨在為學習者構建堅實的信號與係統基礎。我們將從最基本的信號類型入手，例如： 周期信號與非周期信號： 學習如何生成和識彆不同類型的周期性信號，如正弦波、方波、鋸齒波等，以及它們在不同應用場景下的特點。 能量信號與功率信號： 理解這兩種信號類型在能量和功率計算上的差異，以及它們在通信和係統分析中的意義。 單位階躍信號、單位衝激信號及其性質： 深入探討這兩個在係統分析中至關重要的基本信號，理解它們的數學定義、圖形錶示以及在係統響應中的作用。 基本信號的運算： 學習對信號進行加、減、乘、移位、翻轉等基本運算，並理解這些運算對信號特性的影響。 係統的基本性質： 介紹係統的綫性、時不變、因果性、穩定性等核心性質，並通過簡單實驗演示如何檢驗和理解這些性質。 第二部分：LTI 係統分析 綫性時不變（LTI）係統是信號與係統理論的核心，也是工程應用中最常見的係統模型。本部分將圍繞 LTI 係統展開一係列實驗： 捲積運算： 深入理解捲積在 LTI 係統分析中的核心地位。學習如何通過實驗演示信號與係統衝激響應的捲積來計算係統的輸齣。我們將探討時域捲積的計算方法和可視化，以及其在係統響應求解中的實際應用。 係統錶示： 學習如何用差分方程或微分方程來描述 LTI 係統，並通過實驗來仿真這些方程的解，觀察係統的瞬態響應和穩態響應。 衝激響應與階躍響應： 通過實驗測量和分析係統的衝激響應和階躍響應，理解它們與係統輸入輸齣之間關係的深層含義。 第三部分：頻域分析 頻域分析是理解信號和係統特性的另一重要視角，能夠揭示信號的頻率成分以及係統對不同頻率信號的處理方式。 傅裏葉級數與傅裏葉變換： 學習如何利用傅裏葉級數分析周期信號的頻譜，並通過傅裏葉變換分析非周期信號的頻譜。實驗將幫助理解頻譜的意義，以及如何通過頻譜來識彆信號的組成成分。 係統頻率響應： 深入理解係統頻率響應的概念，學習如何通過實驗測量和分析係統的幅度響應和相位響應，從而瞭解係統對不同頻率信號的放大或衰減作用。 功率譜密度與能量譜密度： 學習如何通過實驗計算和分析信號的功率譜密度和能量譜密度，這對於噪聲分析、信號檢測等應用至關重要。 第四部分：采樣與重建 采樣是模擬信號嚮數字信號轉化的關鍵步驟，而重建則是數字信號恢復為模擬信號的過程。本部分將深入探討采樣定理及其應用： 奈奎斯特采樣定理： 通過實驗直觀展示采樣頻率對信號恢復精度的影響。學習過采樣、欠采樣産生的混疊現象，以及如何避免。 理想采樣與實際采樣： 比較不同采樣方式的特點，理解實際采樣過程中可能遇到的問題。 信號重建： 學習使用插值法等技術對采樣信號進行重建，並評估重建信號的質量。 第五部分：拉普拉斯變換與 Z 變換 拉普拉斯變換和 Z 變換是分析連續時間係統和離散時間係統及其穩定性的強大數學工具。 拉普拉斯變換： 學習如何利用拉普拉斯變換分析 LTI 係統的零輸入響應和零狀態響應，並理解收斂域（ROC）的意義。實驗將涉及傳遞函數的概念以及利用拉普拉斯變換分析係統穩定性。 Z 變換： 學習離散時間 LTI 係統的 Z 變換分析，包括係統函數、單位脈衝響應、穩定性判據等。實驗將側重於通過 Z 變換來設計和分析離散時間濾波器。 第六部分：濾波器設計與應用 濾波器在信號處理中扮演著至關重要的角色，它們用於濾除噪聲、提取有用信號、整形信號等。 模擬濾波器： 介紹巴特沃斯、切比雪夫等常見模擬濾波器類型，並通過實驗演示其設計和性能評估。 數字濾波器： 學習無限衝激響應（IIR）濾波器和有限衝激響應（FIR）濾波器的設計原理和方法。實驗將涵蓋時域和頻域設計技巧，以及濾波器在實際應用中的案例，例如噪聲抑製、帶通濾波等。 第七部分：綜閤實驗與專題討論 在掌握瞭基本的信號與係統理論和實驗技能後，本部分將提供一些綜閤性的實驗項目，以及一些進階的專題討論，以期進一步拓展學習者的視野。 通信係統中的信號與係統： 探討調幅（AM）、調頻（FM）等調製解調技術中的信號與係統原理，並設計簡單的仿真實驗。 圖像處理中的信號與係統： 介紹圖像作為二維信號的特點，以及捲積、濾波等操作在圖像增強、邊緣檢測等方麵的應用。 數據分析與信號處理： 結閤實際數據（如傳感器數據、音頻數據等），應用信號與係統知識進行分析、處理和可視化。 實驗環境與方法 本書推薦使用 MATLAB/Simulink 或 Python (NumPy, SciPy, Matplotlib) 作為主要的實驗平颱。這些工具擁有強大的數學計算和信號處理能力，並且提供瞭豐富的庫和函數，能夠極大地簡化實驗的搭建和實現過程。 對於每一個實驗項目，本書都將提供： 實驗目的： 清晰闡述該實驗所要達到的學習目標。 理論背景： 簡要迴顧與實驗相關的理論知識，幫助學習者復習和理解。 實驗器材/軟件： 列齣進行實驗所需的軟硬件環境。 實驗原理與步驟： 提供詳細的實驗操作指南，指導學習者如何搭建仿真模型、編寫代碼、執行仿真。 實驗數據記錄與分析： 指導學習者如何記錄實驗數據，並對其進行必要的分析和處理。 思考題與討論： 提齣引導性的問題，鼓勵學習者深入思考實驗結果，理解理論與實踐的聯係，甚至提齣改進方案。 結語 信號與係統的世界廣闊而深邃，而實驗則是探索這個世界的最佳途徑。本書《信號與係統實驗教程》力求成為您學習道路上的良師益友，陪伴您一步步深入理解信號與係統的奧秘。我們相信，通過理論與實踐的有機結閤，您將不僅能夠掌握這門學科的核心知識，更能培養齣解決復雜工程問題的能力，為未來的學習和工作打下堅實的基礎。願本書能點燃您對信號與係統科學的探索熱情，開啓您在這一領域無限可能的旅程。

評分☆☆☆☆☆

這本書的插圖簡直是神來之筆！我一直覺得抽象的信號與係統理論很難直觀理解，但這本書的作者顯然在這方麵下瞭苦心。那些示意圖、波形圖，以及不同係統響應的動態演示，都像是為我量身定製的視覺指南。我尤其喜歡關於傅裏葉變換和拉普拉斯變換的部分，那些精巧的圖示將原本枯燥的數學公式變得生動起來，讓我能清晰地看到一個信號是如何分解成不同頻率的正弦波的，以及係統在不同頻率下的錶現。實驗部分也做得相當到位，不僅僅是給齣操作步驟，更重要的是引導你去思考為什麼這樣做，以及觀察到的現象背後隱藏的原理。通過這些實驗，我仿佛親手“觸摸”到瞭那些理論，感覺學習過程不再是被動接受，而是主動探索。每一次完成一個實驗，都像是攻剋瞭一個小小的知識堡壘，成就感十足。如果說理論學習是“紙上談兵”，那麼這本書的實驗部分就是讓我有機會“沙盤推演”，並且能夠真正感受到理論在實際操作中的力量。對於像我這樣的初學者來說，這樣的輔助手段是無比寶貴的，它極大地降低瞭理解門檻，讓我對這個領域産生瞭濃厚的興趣。

評分☆☆☆☆☆

我是一位對信號與係統領域充滿好奇的在校大學生，這本書可以說是打開瞭我新世界的大門。它並非那種枯燥乏味的教科書，而是充滿瞭啓發性和引導性。作者善於用通俗易懂的語言解釋復雜的概念，並且巧妙地運用類比和實例來幫助我們理解。我特彆欣賞書中關於“係統”的定義和分類，它將看似鬆散的各種係統（從簡單的電阻電容電路到復雜的通信係統）統一在一個理論框架下，讓我能從更宏觀的角度去審視它們。書中對於綫性時不變（LTI）係統的講解，更是抽絲剝繭，讓我逐漸領悟到其在信號處理領域的核心地位。此外，對各種變換（傅裏葉變換、拉普拉斯變換、Z變換）的介紹，也並非簡單的公式羅列，而是深入剖析瞭它們各自的優勢和適用範圍，讓我明白在不同的場景下應該選擇哪種工具。這本書讓我覺得，信號與係統不再是遙不可及的理論，而是能夠解釋我們身邊許多現象的強大武器。

評分☆☆☆☆☆

這本書的實驗部分是我最喜歡的部分，它真正將理論與實踐緊密結閤。我之前參加過一些實驗課程，但往往是按照既定的步驟操作，對實驗結果的理解不夠深入。而這本書的實驗設計非常巧妙，它鼓勵我去探索和發現。例如，在進行濾波器設計實驗時，不僅僅是給我一個設計好的濾波器，而是讓我去嘗試調整濾波器的參數，觀察濾波器的頻率響應如何隨之改變，以及這會對原始信號産生什麼樣的影響。這樣的互動式實驗，讓我對濾波器的作用有瞭更直觀、更深刻的認識。而且，實驗中還提供瞭很多“為什麼”的思考題，引導我去深入分析實驗現象背後的原理，而不僅僅是停留在觀察層麵。通過這些實驗，我不僅鞏固瞭課堂上學到的理論知識，更重要的是培養瞭獨立思考和解決問題的能力。我可以想象，如果我能認真完成書中的每一個實驗，我的信號與係統基礎一定會打得非常紮實。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，我一開始對這本書的期望值並不高，以為又是一本堆砌公式、照本宣科的教材。但當我真正開始閱讀後，我被它獨特的敘事方式和引導性所摺服。作者並沒有急於拋齣復雜的數學推導，而是循序漸進地引導讀者進入信號與係統的世界。他常常從一個實際問題齣發，然後逐步引入相關的概念和工具來解決這個問題。這種“問題驅動”的學習模式，讓我覺得學習過程非常自然和有意義。例如，在講解捲積時，作者並沒有直接給齣積分公式，而是先通過一個簡單的例子，展示瞭輸入信號和係統衝激響應的“相互作用”，然後纔引齣捲積的定義。這種方式讓我更容易理解捲積的物理含義，而不是死記硬背數學錶達式。此外，書中對一些容易混淆的概念，比如頻率響應和幅度響應、相位響應之間的關係，也進行瞭清晰的辨析，避免瞭我很多不必要的睏惑。對於那些希望從零開始，或者對信號與係統感到畏懼的讀者來說，這本書絕對是一個絕佳的選擇。

評分☆☆☆☆☆

作為一名正在攻讀通信工程的研究生，我一直在尋找一本能夠兼顧理論深度與實踐應用的書籍，而這本書正好滿足瞭我的需求。它的理論部分雖然嚴謹，但並不枯燥，作者在講解核心概念時，往往會聯係實際應用場景，例如在講解采樣定理時，就詳細闡述瞭數字信號處理在音頻、視頻壓縮中的重要性，這讓我對理論知識的應用有瞭更清晰的認識。更讓我印象深刻的是，書中對各種典型信號（如單位階躍信號、指數信號、衝激信號等）的分析非常透徹，不僅給齣瞭它們的數學錶達式，還深入探討瞭它們的時域和頻域特性，以及它們作為係統激勵時産生的響應。這對於理解係統的行為至關重要。書中的一些小技巧和深入分析，也讓我受益匪淺，比如關於係統穩定性判斷的幾種不同角度的解讀，以及如何通過觀察零極點分布來預測係統行為。這些細節的處理，體現瞭作者深厚的功底和嚴謹的治學態度，讓我覺得讀這本書是在與一位經驗豐富的老師進行對話，每一次翻閱都能獲得新的啓發。