信号与系统实验

信号与系统实验 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

张钰,吕伟锋,董晓聪 编
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  • 信号与系统
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出版社: 科学出版社
ISBN:9787030338594
版次:1
商品编码:11938813
包装:平装
丛书名: 国家级电工电子实验教学示范中心实验教材系列
开本:16开
出版时间:2012-03-01
用纸:胶版纸
页数:127
字数:170000
正文语种:中文

具体描述

内容简介

  《信号与系统实验》是信号与系统实验教材,分为软件和硬件两部分。其中,第1~10章为硬件内容,第11~18章为软件内容。硬件内容包括电信号的分解与合成、系统响应的观测、时域采样与恢复、无源(有源)低通高通滤波器设计、无源(有源)带通带阻滤波器设计、状态轨迹的显示、基本运算单元电路实现和连续时间系统的模拟。软件内容包括使用MATLAB软件实现连续(离散)时间系统的时域、频域分析,以及数字滤波器设计、音频信号去噪等。
  《信号与系统实验》内容通俗易懂,使硬件实验和软件实验有机结合,可供高等院校电子及相关专业的师生阅读参考。

内页插图

目录

前言

第1章 电信号的分解与合成
1.1 实验目的
1.2 实验仪器设备元器件
1.3 实验原理及说明
1.3.1 电信号的傅里叶级数
1.3.2 电信号频谱分量的观测
1.4 实验内容及步骤
1.4.1 波形的分解
1.4.2 波形的合成
1.5 实验注意事项
1.6 实验预习
1.7 实验总结

第2章 系统响应的观测
2.1 实验目的
2.2 实验仪器设备元器件
2.3 实验原理及说明
2.4 实验内容及步骤
2.4.1 观察一阶线性系统的零输入、零状态和完全响应
2.4.2 测量线性时不变系统的冲激响应和阶跃响应
2.4.3 观察一阶线性系统中,时间常数对系统响应的影响
2.5 实验注意事项
2.6 实验预习
2.7 实验总结

第3章 时域采样与恢复
3.1 实验目的
3.2 实验仪器设备元器件
3.3 实验原理及说明
3.4 实验内容及步骤
3.4.1 基本要求
3.4.2 设计性要求
3.5 实验注意事项
3.6 实验预习
3.7 实验总结

第4章 无源低通、高通滤波器设计与特性测试
4.1 实验目的
4.2 实验仪器设备元器件
4.3 实验原理及说明
4.3.1 定义
4.3.2 分类
4.3.3 幅频特性
4.3.4 RC无源低通滤波器频率特性
4.3.5 RC无源高通滤波器特性
4.4 实验内容及步骤
4.4.1 基本要求
4.4.2 设计性要求
4.5 实验注意事项
4.6 实验预习
4.7 实验总结

第5章 无源带通、带阻滤波器设计与特性测试
5.1 实验目的
5.2 实验仪器设备元器件
5.3 实验原理及说明
5.3.1 理想带通、带阻滤波器的频率特性
5.3.2 无源带通滤波器电路及其频率特性
5.3.3 无源带阻滤波器电路及其频率特性
5.4 实验内容及步骤
5.4.1 基本要求
5.4.2 设计性要求
5.5 实验注意事项
5.6 实验预习
5.7 实验总结
……

第6章 有源低通、高通滤波器设计与特性测试
第7章 有源带通、带阻滤波器设计与特性测试
第8章 状态轨迹的显示
第9章 基本运算单元电路实现
第10章 连续时间系统的模拟
第11章 MATLAB在信号与系统中的基本使用
第12章 连续时间系统的频域分析
第13章 连续时间系统的复频域分析
第14章 离散时间系统的时域分析
第15章 离散时间系统的z域分析
第16章 FIR数字滤波器的设计
第17章 IIR数字滤波器的设计
第18章 音频信号的噪声去除

附录A 实验测试基本知识
附录B MATLAB简介
附录C 如何建立并运行MATLAB程序文件
附录D MATLAB预定义变量与常用函数

参考文献

前言/序言

  随着计算机技术和电子技术的发展,对学生动手能力的要求越来越高。本书作为浙江省级精品课程“信号与系统”理论课的延伸、国家实验教学示范中心的立项教材,旨在从硬件和软件两个方面为本科生提供理论结合实际、提高动手动脑能力的实验指导。
  本书主要分为硬件和软件两个方面,硬件内为第1~10章,软件内容为第11~18章。
  其中硬件内容包括:第1章电信号的分解与合成,通过搭建硬件电路实现信号的傅里叶分解与合成;第2章系统响应的观测,观测一阶线性系统的零输入、零状态和完全响应;第3章时域采样与恢复,通过改变采样频率,观测恢复波形,理解信号无失真恢复条件;第4章无源低通、高通滤波器设计与特性测试,利用硬件搭建二阶无源低通、高通滤波器,测试输出信号幅度和相位,了解低通、高通滤波器的幅频特性和相频特性;第5章无源带通、带阻滤波器设计与特性测试,利用硬件搭建二阶无源带通和带阻滤波器,测试输出信号幅度和相位,了解带通、带阻滤波器的幅频特性和相频特性;第6章有源低通、高通滤波器设计与特性测试,利用硬件搭建有源电路,测试输出信号幅度和相位,了解低通、高通滤波器的幅频特性和相频特性;第7章有源带通、带阻滤波器设计与特性测试,利用硬件搭建有源电路,测试输出信号幅度和相位,了解带通、带阻滤波器的幅频特性和相频特性;第8~10章分别为状态轨迹的显示、基本运算单元电路实现和连续时间系统的模拟。
  软件内容包括:第11章MATLAB在信号与系统中的基本使用,介绍了MAT-LAB软件使用和基本函数的调用;第12章连续时间系统的频域分析,使用MAT-LAB软件分析了连续时间系统傅里叶变换的幅频特性和相频特性;第13章连续时间系统的复频域分析,使用MATLAB软件对连续时间系统的拉普拉斯变换做仿真;第14章离散时间系统的时域分析,使用MATLAB软件对离散系统的零输入响应和零状态响应做仿真;第15章离散时间系统的z域分析,使用MATLAB软件对系统稳定性做判断;第16章FIR数字滤波器的设计,使用MATLAB软件对FIR滤波器的三种经典方法做仿真,理解FIR滤波器特性;第17章HR数字滤波器的设计,介绍了使用MATLAB软件设计IIR数字滤波器的方法;第18章音频信号的噪声去除,使用MATLAB软件将音频信号中的噪声滤除。
  本书编写过程中,得到了杭州电子科技大学国家电工电子实验教学示范中心主任王光义教授的支持,在此表示感谢。同时,也感谢杭州电子科技大学电子信息学院教师的支持。张钰编写了本书第11~18章的内容,吕伟锋编写了第1~4章的内容,董晓聪编写了第5~10章的内容,全书由张钰完成统稿工作。
《信号与系统实验》是一本面向高等院校电子信息类、通信工程、自动化等专业的教材。本书紧密结合信号与系统课程的教学目标,旨在帮助学生深入理解信号与系统的基本概念、理论知识和分析方法。 核心内容与结构 本书的编写遵循循序渐进、理论与实践相结合的原则,内容涵盖了信号与系统的核心理论,并提供了丰富的实验环节以加深理解。 第一部分:信号分析基础 连续时间信号与系统: 详细阐述了连续时间信号的分类(如冲激信号、阶跃信号、指数信号、周期信号、非周期信号等)及其基本运算(如加法、乘法、积分、微分、卷积等)。重点介绍了线性时不变(LTI)系统的概念、性质及其描述方法,包括差分方程和差分卷积。 傅里叶级数与傅里叶变换: 深入讲解了周期信号的傅里叶级数表示及其应用,以及非周期信号的傅里叶变换。详细分析了傅里叶变换的性质,如线性性、时移性、频移性、对称性、帕斯瓦尔定理等,并介绍了几种常用信号的傅里叶变换对。 拉普拉斯变换: 介绍了拉普拉斯变换的定义、性质,以及如何利用拉普拉斯变换求解 LTI 系统的零输入响应和零状态响应。重点讲解了收敛域的概念及其重要性。 傅里叶变换与拉普拉斯变换的联系与区别: 对这两种重要的变换工具进行了对比分析,阐明了它们各自的适用范围和互补关系。 第二部分:离散时间信号与系统 离散时间信号与系统: 引入了离散时间信号的分类(如单位脉冲信号、单位阶跃信号、指数序列等)及其基本运算。详细阐述了离散时间 LTI 系统的概念、性质,以及其差分方程和卷积和的表示方法。 离散傅里叶级数与离散傅里叶变换 (DFT): 讲解了周期离散信号的离散傅里叶级数表示,以及有限长离散信号的离散傅里叶变换。重点介绍了 DFT 的性质,并为后续的快速傅里叶变换 (FFT) 奠定基础。 Z 变换: 介绍了 Z 变换的定义、性质,以及如何利用 Z 变换求解离散时间 LTI 系统的响应。强调了收敛域在 Z 变换分析中的作用。 傅里叶变换与 Z 变换的联系与区别: 同样对这两种重要的变换工具进行了对比分析,说明了它们在离散系统分析中的关系。 第三部分:系统分析与应用 系统函数与频率响应: 深入分析了系统函数(传递函数)的概念,以及如何利用系统函数描述 LTI 系统的输入输出关系。重点讲解了频率响应及其在系统特性分析中的重要作用,包括幅度响应和相位响应。 滤波器设计基础: 介绍了滤波器的基本概念,包括低通、高通、带通和带阻滤波器,以及它们的理想特性和实际应用。为后续更深入的滤波器设计打下基础。 采样与重建: 详细阐述了采样定理(奈奎斯特-香农采样定理)及其重要性,介绍了理想采样、保持采样等采样方式,以及如何通过插值重建原始信号。 实验环节设计 本书的特色之一是其丰富的实验设计。实验部分与理论部分紧密结合,旨在让学生通过动手实践,直观地感受信号与系统的特性,加深对抽象概念的理解。实验内容通常包括: 信号的产生与运算: 利用软件工具(如 MATLAB、Python SciPy/NumPy 等)产生各种类型的信号,并进行基本的信号运算,观察运算结果。 LTI 系统的时域分析: 模拟 LTI 系统,输入不同信号,观察系统的输出响应,验证卷积运算的有效性。 傅里叶变换与频谱分析: 对各种信号进行傅里叶变换,分析信号的频谱特性,观察不同频率成分的贡献。 拉普拉斯变换与 Z 变换的应用: 利用拉普拉斯变换和 Z 变换求解系统方程,分析系统的稳定性。 滤波器设计与仿真: 简单设计和仿真不同类型的滤波器,观察其对信号的滤波效果。 采样与信号重建的实验: 演示采样过程,观察欠采样和过采样的现象,并进行信号重建。 教学方法与特点 本书在编写过程中,注重以下教学方法与特点: 理论清晰,例题丰富: 每个概念的引入都伴随着清晰的数学推导和直观的物理意义解释,并配以大量的例题,帮助学生掌握解题方法。 循序渐进,结构合理: 课程内容由浅入深,从基础概念到高级应用,章节之间逻辑清晰,易于学生理解和学习。 强调直观性与可视化: 通过大量的图示和图表,帮助学生直观地理解信号的形态、系统的特性以及变换的意义。 强调动手实践: 实验部分的设计旨在让学生在实际操作中体会理论知识,培养解决实际工程问题的能力。 紧跟技术发展: 可能会提及一些与信号处理相关的现代技术或应用领域,以激发学生的学习兴趣。 适用对象 本书适用于以下专业的本科生和研究生: 电子信息工程 通信工程 自动化 计算机科学与技术 电气工程及其自动化 以及其他需要学习信号与系统课程的专业。 学习目标 通过学习本书,学生将能够: 掌握连续时间信号和离散时间信号的表示与运算。 理解 LTI 系统的基本概念、性质和描述方法。 熟练运用傅里叶级数、傅里叶变换、拉普拉斯变换和 Z 变换分析信号与系统。 理解系统函数和频率响应的概念,并能用于分析系统特性。 掌握采样定理,理解数字信号处理的基础。 具备利用仿真软件进行信号与系统分析和实验的能力。 为后续学习更高级的信号处理、控制理论、通信系统等课程打下坚实的基础。 本书力求成为一本理论扎实、实践性强、易于学习的信号与系统教材,帮助广大师生在信号与系统的学习道路上取得成功。

用户评价

评分

收到一本名为《信号与系统实验》的书,但拿到手后发现,这本书的内容似乎与我的预期有些偏差,它更像是一本关于数据可视化和信息呈现的指南。书的开篇就用大量的篇幅介绍了如何利用Python的Matplotlib和Seaborn库来创建各种精美的图表,从基本的折线图、柱状图,到更复杂的散点图矩阵、热力图,甚至是三维图形,都进行了详尽的讲解。书中提供了大量实际案例,比如如何绘制股票价格趋势图、人口增长示意图、地理分布热力图等等,这些例子都非常贴近生活,让我能快速理解抽象的概念。我特别喜欢它关于颜色选择和排版的章节,作者强调了如何通过合理的色彩搭配和清晰的布局来增强信息的传达效率,避免图表变得杂乱无章。书中甚至还涉及了一些用户交互式的图表制作,比如通过下拉菜单或滑块来动态调整数据展示,这在很多科学研究和商业分析报告中都显得尤为重要。总的来说,这本书的实操性很强,即使是对数据可视化不太熟悉的读者,也能通过跟随书中的步骤,制作出令人印象深刻的可视化作品。不过,它并没有深入探讨任何关于“信号”或“系统”的理论基础,这让我有些意外。

评分

我手里的这本《信号与系统实验》,读起来却像是一本关于历史事件分析和文献研究方法的入门读物。书的前半部分,作者详细介绍了如何构建一个历史研究的框架,包括如何提出研究问题、如何搜集一手和二手资料、以及如何对原始文献进行批判性解读。书中举了许多具体的例子,比如分析一封历史信件的真实性、考证一个古代王朝的兴衰原因、或者追踪一项技术在不同历史时期的演变过程。我印象比较深刻的是它关于“史料谬误”的章节,作者列举了许多历史上著名的“伪史”案例,并分析了它们是如何产生的,以及如何通过严谨的考证来揭露真相。书的后半部分,则侧重于研究成果的呈现,包括如何撰写学术论文、如何进行学术报告,以及如何使用图表来可视化历史数据(例如人口统计、经济数据、疆域变迁等)。作者强调了逻辑清晰、论据充分、表达准确的重要性。书中穿插了一些历史地图和示意图,帮助读者理解地理和政治因素的影响。然而,这本书的内容与“信号”或“系统”这样偏向于科学与工程的术语毫无关联,它更多的是在引导读者如何进行历史学的研究和写作。

评分

拿到《信号与系统实验》这本书,我原以为会是学习信号处理、系统辨识这类知识的辅助材料,结果发现这更像是一部关于如何构建和调试某种特定类型软件系统的“操作手册”。书的开头就详细介绍了一个名为“QuantumFlow”的框架,并围绕这个框架展开了一系列关于模块化设计、组件集成、API调用以及错误处理的指导。作者花了大量篇幅讲解如何使用各种命令行工具和脚本语言(例如Python和Bash)来自动化软件部署和配置过程。书中充斥着各种代码片段、配置文件模板和流程图,每一个都标注得非常清晰。我尤其对书中关于“虚拟化”和“容器化”技术的讲解印象深刻,它详细介绍了Docker和Kubernetes在简化开发环境、保证部署一致性方面的应用,这对于软件工程师来说是非常实用的技能。书中的案例涉及到了搭建一个分布式Web服务、实现一个简单的消息队列系统等,这些都是当前软件开发领域非常热门的话题。然而,关于“信号”本身的概念,以及“系统”的抽象理论,在这本书里几乎找不到踪迹,更多的是对具体技术实现的指导。

评分

我最近淘到了一本《信号与系统实验》,原本以为会是一本关于通信、控制等工程领域基础理论的实践操作指南,结果发现它更像是一本详细记录了某类特定实验项目操作流程的日志。书中的内容主要集中在一系列非常具体的物理实验,例如关于测量不同材料的导热系数、研究光学衍射现象、或者模拟简单电路的响应特性。每一个实验都被拆解成了极其细致的步骤,从实验器材的准备、连接,到数据采集的方法、注意事项,再到最后的分析和讨论,都事无巨细地进行了描述。书中穿插了大量的实验照片和图示,清楚地展示了器材的摆放和连接方式,这对于动手能力稍弱的初学者来说,无疑是一大福音。此外,书中的每一部分都附带了大量的实验数据表格和分析曲线,作者似乎预设了实验会得出怎样的结果,并提供了相应的图表模板。这种详尽的“预设”风格,虽然确保了读者能够“照着做”,但却削弱了实验本身探索未知和发现规律的乐趣。我对书中关于“信号”和“系统”的理论阐述几乎完全没有看到,取而代之的是对物理现象的细致观察和记录。

评分

翻开《信号与系统实验》,我本期望能找到关于傅里叶变换、拉普拉斯变换等核心概念的实验演示,然而这本书的内容却将我带入了一个完全不同的领域——它是一本详尽介绍如何进行生物化学实验操作的书籍。书的开篇就详细列举了各种生物化学实验室常用的试剂、仪器设备,以及操作前的安全须知。随后,它逐一介绍了多个经典的生物化学实验,例如DNA的提取与纯化、蛋白质的SDS-PAGE电泳、酶活性的测定、以及PCR技术的应用等。作者在描述每一个实验步骤时,都极其严谨,从样品的前处理,到试剂的配制,再到反应条件的控制,都进行了详细的说明,并且附带了大量的实验图像,展示了关键的操作细节和可能出现的现象。书中还包含了如何解读实验结果的指导,例如如何分析电泳条带、如何绘制酶动力学曲线等。我特别注意到书中的一个章节,专门讨论了如何避免实验误差,以及如何进行实验数据的统计分析,这对于保证实验的可靠性至关重要。不过,与“信号”或“系统”这类抽象概念相比,这本书的内容全部集中在具体的生物分子和细胞层面的操作,与我的初步认知大相径庭。

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