信号与系统实验与实践（第二版）/高等院校“十二五”应用型规划教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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王小扬 等 著

图书标签:

• 信号与系统
• 实验教学
• 高等教育
• 应用型教材
• 电子工程
• 通信工程
• 控制工程
• MATLAB
• Simulink
• 电路分析

出版社： 南京大学出版社

ISBN：9787305095573

版次：2

商品编码：11572405

包装：平装

开本：16开

出版时间：2014-10-01

用纸：胶版纸

页数：177

内容简介

　　《信号与系统实验与实践》是《信号与系统》理论课程 的配套实验和实践教材，包含了信号与系统课程组多年开发并应 用于教学的22个实验与实践项目。全书共分四章：第1章实验技术基础包括3 个实验，第2章、第3 章包括了时域分析、卷积、电信号的合成与分解，频谱分析，系统测试，系 统模拟，抽样定理等15个实 验项目；第4章是课程设计，包括通信系统中调制信号的设计、用MATLAB验 证FDMA原理、调频 立体声广播仿真实现、股票市场(即离散信号)的线性预测等四个综合实践内 容。
　　实验技术方面既有硬件设计与测试，也有使用EWB、MATLAB、C语言等软 件平台的设计与应用。教 材注重理论与实践相结合，技术实现、举例与原理描述紧密配合，条理清楚 ，深入浅出，便于自学。
　　《信号与系统实验与实践》适用于高等院校电子工程、通信工程、自动 控制、计算机科学与技术等专业本科生开设 《信号与系统》等相关课程使用，也可供从事信号与系统分析、信号处理的 科研与工程技术人员参与。

目录

第1章 实验技术基础
1.1 信号与系统常用仪器的介绍与使用
1.1.1 信号参数与波形测量参数
1.1.2 数字合成甬数信号发生器的基本使用
1.1.3 通用示波器基本工作原理
1.1.4 示波器的基本使用
1.1.5 SPl64lB函数信号发生器／计数器使用说明简介
1.1.6 电源DFl731SC2A使用说明简介
1.1.7 数字存储示波器简介
1.2 信号与系统常用仪器使用实验
1.3 EWB的基本操作
1.4 信号运算实验
1.5 Multisim使用简介
1.6 MATLAB使用简介
1.7 连续信号的可视化表示实验
第2章 时域分析与信号分析实验
2.1 时域分析
2.2 卷积积分的数值计算
2.3 电信号的合成与分解
2.4 周期信号的频谱分析
2.5 用沃尔什函数合成波形
第3章 系统分析与MATLAB分析实验
3.1 线性系统频率特性的测试
3.2 低通滤波器设计
3.3 连续时间系统模拟
3.4 系统的零状态响应
3.5 求系统的零极点
3.6 线性系统的三种不同方式之间的转换
3.7 信号通过线性系统
3.8 调幅信号通过振荡回路
3.9 抽样定理实验
3.10 应用MATLAB求卷积
第4章 信号与系统课程设计
4.1 通信系统中调制信号的设计
4.1.1 设计目的
4.1.2 设计原理
4.1.3 常规双边带调幅(AM)的模拟实现
4.1.4 抑制载波双边带调幅(DSB)的模拟实现
4.1.5 单边带调幅(SSB)的模拟实现
4.1.6 设计内容
4.1.7 设计报告要求
4.2 用MATLAB验证FDMA原理
4.2.1 设计目的
4.2.2 设计要求
4.2.3 设计原理
4.2.4 设计参考
4.2.5 设计报告要求
4.3 调频立体声广播仿真实现
4.3.1 设计目的
4.3.2 设计要求
4.3.3 设计原理
4.3.4 调频立体声广播仿真实现参考
4.3.5 设计报告要求
4.4 股票市场(离散信号)的线性预测
4.4.1 设计目的
4.4.2 设计要求
4.4.3 设计原理
4.4.4 系统辨识与最小二乘法
4.4.5 应用MATLAB实现线性预测
4.4.6 设计报告要求
参考文献

前言/序言

信号与系统：理论溯源与工程应用 这是一本旨在深入剖析信号与系统核心概念，并将其巧妙融入丰富工程实践的力作。本书不仅追溯了信号与系统理论的严谨根基，更着眼于其在现代工程技术中的广泛应用，旨在为读者构建起扎实而全面的知识体系。本书不涉及具体的实验操作步骤、硬件配置或软件编程指南，而是侧重于理论层面的深度解读和原理层面的工程化思考。 第一部分：理论基石的构建 本部分将带领读者系统性地探索信号与系统的理论体系，为后续的工程应用打下坚实的基础。 信号的本质与分类： 我们将从最基础的层面开始，深入理解信号的定义，探讨其作为信息载体的基本属性。信号的分类将是重点，我们将详细区分连续时间信号与离散时间信号，周期信号与非周期信号，能量信号与功率信号，以及奇函数与偶函数信号等。每一种分类都将配以清晰的数学定义和直观的物理意义阐释，并结合实际的信号例子进行说明，例如声音信号、图像信号、通信信号以及生物电信号等，帮助读者建立对不同类型信号的感性认识。 系统的基本概念与特性： 紧接着，我们将聚焦于系统的概念。系统被定义为对输入信号进行处理并产生输出信号的实体。我们将深入分析系统的描述方式，包括输入-输出模型、差分方程模型和微分方程模型。在此基础上，我们将系统性地探讨系统的基本性质，例如线性（linearity）、时不变性（time-invariance）、因果性（causality）和稳定性（stability）。这些性质是理解和分析系统行为的关键，我们将通过数学推导和概念辨析，阐述它们各自的含义以及它们在判断系统行为中的重要作用。例如，我们将分析为何线性系统和时不变系统在分析上具有便利性，以及因果性和稳定性如何与实际系统的物理实现相联系。 卷积：系统分析的核心工具： 卷积是信号与系统理论中最核心、最具概括性的运算之一。本部分将对卷积运算进行深入的阐述，包括其定义、几何意义和代数性质。我们将详细推导离散时间卷积和连续时间卷积的公式，并提供一系列具体的计算示例，帮助读者熟练掌握卷积的计算方法。更重要的是，我们将阐释卷积在系统分析中的关键作用，它能够精确地描述线性时不变系统对任意输入信号的响应。通过理解卷积，读者将能够深刻理解“记忆”在系统中的体现，以及系统冲激响应在刻画系统特性上的决定性作用。 傅里叶变换：信号的时频分析： 傅里叶变换是理解信号频谱特性的强大工具，它将信号从时域转换到频域，揭示了信号的频率成分。我们将系统地介绍傅里叶级数（FS）和傅里叶变换（FT）的原理，以及它们各自的适用条件。我们将详细讲解如何进行傅里叶变换和傅里叶反变换，并深入探讨傅里叶变换的性质，如线性性、时移性、频移性、卷积性质等。我们将通过丰富的图例和实际信号的频谱分析，直观地展示傅里叶变换在揭示信号内在频率结构方面的威力，例如音频信号的频谱分析、图像信号的频域特征提取等。 拉普拉斯变换：超越傅里叶变换的分析能力： 拉普拉斯变换是对傅里叶变换的推广，它能够处理更广泛的信号，特别是那些收敛性不佳的信号。本部分将详细介绍单边拉普拉斯变换和双边拉普拉斯变换，并重点讲解其收敛域（ROC）的概念。我们将推导拉普拉斯变换的性质，并重点关注其在系统分析中的优势，例如通过拉普拉斯域中的代数运算来分析系统的稳定性、频率响应以及暂态响应。我们将阐述如何利用拉普拉斯变换求解线性常系数微分方程，从而更有效地分析和设计连续时间系统。 Z变换：离散时间系统的分析利器： 针对离散时间系统，Z变换扮演着与拉普拉斯变换相似的角色。本部分将详细介绍Z变换的定义、性质以及收敛域（ROC）。我们将重点阐述Z变换在分析离散时间线性时不变系统（LTI）中的应用，包括如何表示系统的传递函数，以及如何通过Z域中的分析来判断系统的稳定性、求解差分方程以及理解系统的频率响应。通过Z变换，读者将能够深入理解离散时间滤波器的设计原理以及数字控制系统的分析方法。 状态空间分析：系统动力学的深度洞察： 作为一种更普适的系统分析方法，状态空间方法能够处理更复杂的系统，特别是那些多输入多输出（MIMO）的系统。本部分将介绍状态向量、状态方程和输出方程的概念。我们将详细阐述如何从系统的微分方程或差分方程导出其状态空间表示，并探讨状态向量在描述系统内部动态特性中的重要作用。我们将介绍状态转移矩阵的概念，以及如何利用它来求解线性时不变系统的零输入响应和零状态响应。状态空间分析为理解系统的能控性、能观性等关键概念提供了理论基础。 第二部分：工程应用与理论的融汇 本部分将把前一部分建立的理论知识，以一种更为宏观和工程化的视角进行呈现，探讨这些理论在实际工程领域中的价值与体现。 信号滤波的原理与设计思想： 滤波是信号处理中最基本也是最重要的操作之一。我们将从理论层面深入探讨滤波的本质，即选择性地保留或抑制信号中的特定频率成分。我们将介绍低通、高通、带通和带通阻三个基本滤波器类型，并阐述它们在频域中的理想特性。在此基础上，我们将探讨如何利用傅里叶变换、拉普拉斯变换和Z变换的理论来设计实际的滤波器，理解巴特沃斯、切比雪夫等经典滤波器设计方法的理论依据。我们将讨论滤波器的阶数、过渡带宽度以及阻带衰减等关键设计参数对滤波器性能的影响。 系统建模与仿真的概念： 在工程实践中，构建系统的数学模型是进行分析、设计和优化的第一步。本部分将阐述不同类型的系统模型，包括物理模型、经验模型和辨识模型，并重点强调基于信号与系统理论构建的数学模型（如差分方程、传递函数）的普适性和重要性。我们将讨论模型验证的概念，以及如何利用仿真技术来验证模型的准确性，并预测系统的行为。我们将从理论层面探讨仿真在参数优化、性能评估以及故障诊断等方面的价值。 通信系统中的信号传输与接收： 信号与系统的理论在通信系统中扮演着核心角色。我们将从理论上探讨信息在信道中传输时所面临的挑战，如噪声、失真和衰减。我们将从系统分析的角度，阐述调制（modulation）和解调（demodulation）技术是如何通过改变信号的频率、幅度和相位来提高传输效率和抗干扰能力的。我们将分析不同类型的调制方式（如幅度调制、频率调制、相位调制）的理论基础，以及它们在频谱利用率和抗噪声性能上的差异。同时，我们将从系统响应的角度，解析接收端如何设计滤波器来提取有用信号，并抑制噪声。 控制系统设计的基本原理： 在控制工程领域，信号与系统的理论是设计和分析控制器的基石。我们将从理论层面阐述反馈控制系统的基本结构，包括控制器、被控对象和传感器。我们将解析为什么反馈能够提高系统的鲁棒性、精度和稳定性。我们将探讨闭环系统与开环系统的理论差异，以及如何利用系统的传递函数和频率响应来分析和设计控制器（如PID控制器）。我们将从理论上理解稳定性分析（如劳斯判据、奈奎斯特判据）在确保系统安全可靠运行中的关键作用。 数字信号处理（DSP）的基础理论： 随着数字技术的飞速发展，数字信号处理已经渗透到各个工程领域。本部分将从理论层面介绍数字信号处理与模拟信号处理的区别，以及它所带来的优势。我们将重点阐述离散傅里叶变换（DFT）和快速傅里叶变换（FFT）在数字信号频谱分析中的重要性，以及它们在实际应用中的高效性。我们将从理论上探讨数字滤波器的设计原则，以及它在音频、图像和视频信号处理中的广泛应用。 本书的编写宗旨是，让读者在理解信号与系统理论的严谨逻辑和数学框架的同时，能够深刻认识到这些理论在解决实际工程问题时的强大力量。我们力求通过清晰的阐述、深入的剖析，帮助读者建立起对信号与系统理论的深刻理解，并能够将所学知识融会贯通，应用于未来的工程探索与创新之中。本书将为您提供一个坚实的理论平台，助您在信号与系统的广阔天地中，开启更深层次的认知与实践之旅。

评分☆☆☆☆☆

这本书的理论深度和广度都令人称道。在理解了基础概念之后，书中系统地介绍了各种重要的变换及其在信号分析中的应用，如傅里叶变换、拉普拉斯变换和Z变换。这些变换是分析和处理信号与系统的核心工具，书中对它们的推导过程清晰易懂，并且深入阐述了它们在不同领域内的应用。我尤其喜欢关于LTI系统（线性时不变系统）的章节，书中详细讲解了系统的冲激响应、卷积以及系统函数等概念，并通过具体的例子展示了如何利用这些工具来分析系统的行为。此外，书中还涉及到了一些更高级的话题，如采样定理、离散傅里叶变换（DFT）及其快速算法（FFT），这些内容对于理解数字信号处理至关重要。整本书的逻辑结构严谨，论述严密，是一本非常适合作为专业教材的读物，能够帮助读者建立起扎实的信号与系统理论基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书提供了一个非常棒的学习平台，让我能够在一个结构化的环境中深入探索信号与系统的奥秘。我尤其喜欢书中提供的配套的软件工具和仿真示例，这使得我能够以一种交互式的方式学习。例如，在学习各种滤波器设计时，我不仅能理解它们的数学模型，还能通过软件直观地观察滤波效果，甚至可以自己动手调整参数，观察结果的变化。这种“动手实践”的学习方式，让我对抽象的理论概念有了更深刻的理解，也锻炼了我的实际问题解决能力。书中对于一些关键概念的解释，如傅里叶变换的物理意义，也做得非常到位，能够帮助我摆脱对纯粹数学公式的依赖，从更宏观的角度去理解信号的本质。总体而言，这是一本能够激发学习兴趣，并提供扎实理论支撑和实践指导的优秀教材。

评分☆☆☆☆☆

作为一本实践性很强的教材，它成功地弥合了理论与应用之间的鸿沟。我特别欣赏书中大量的实验环节设计，这些实验并非简单地照搬公式，而是鼓励读者去探索、去发现。通过搭建简单的电路模拟系统，或者利用编程语言实现信号的处理算法，我亲身感受到了信号与系统理论在现实世界中的强大威力。例如，书中关于滤波器的实验，我通过调整参数，能够直观地看到不同滤波器对信号的影响，理解了低通、高通、带通滤波器的原理和适用场景。另外，对于一些复杂的概念，比如傅里叶变换的频谱分析，书中通过图示和仿真演示，让我能够清晰地看到信号在频域上的表现，这比单纯的数学推导要直观得多。作者在讲解时，始终围绕着“实践”二字，每介绍一个理论知识点，都会紧接着给出相关的实验案例，让读者能够立刻将理论转化为实践。这种“理论+实践”的学习模式，极大地提升了我的学习效率和兴趣。

评分☆☆☆☆☆

一本非常扎实的教材，让我对信号与系统这个领域有了全新的认识。以前总觉得这门课抽象难懂，各种傅里叶变换、拉普拉斯变换的概念像是空中楼阁，但这本书通过大量的实例和实验，将这些理论变得生动形象。从最基础的离散时间信号的表示，到连续时间信号的分析，再到系统性质的辨析，每一步都衔接得非常自然。尤其令我印象深刻的是关于卷积的讲解，书中不仅给出了数学推导，还通过图形的方式直观地展示了卷积的叠加过程，这让我一下子就明白了卷积在实际中的意义。书中提供的实验项目也非常实用，涵盖了信号滤波、系统辨识等核心内容，通过自己动手操作，我更能体会到理论知识的应用价值。无论是模拟电路中的滤波器设计，还是数字信号处理中的采样与量化，书中的指导都非常详尽，连具体的代码实现都给出了参考，这对于我这样一个初学者来说，简直是福音。读完这本书，我感觉自己已经具备了初步分析和处理信号系统的能力，为后续更深入的学习打下了坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本教材的编排逻辑清晰，层次分明，让我对信号与系统这门课程的理解由浅入深。一开始，作者并没有直接抛出复杂的数学公式，而是从一些生活中的例子入手，比如声音的传播、图像的处理，引导读者思考信号和系统的概念。这种引入方式非常吸引人，让原本枯燥的理论变得有趣起来。随着内容的深入，书中循序渐进地引入了各种数学工具，如傅里叶级数、傅里叶变换、拉普拉斯变换和Z变换，并且详细解释了它们在信号分析中的作用。特别值得称赞的是，书中对各种变换的物理意义和几何意义都有深刻的阐释，这使得抽象的数学概念不再是“天书”。每章后面的习题设计也很巧妙，既有巩固基础的计算题，也有启发思维的应用题，能够有效地检验和加深读者对知识的掌握。我最喜欢的是书中关于系统响应的部分，它通过不同的激励信号，展示了线性时不变系统如何对信号做出反应，这对于理解系统的动态行为至关重要。