信号与系统实验 汤全武 9787040257755 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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汤全武 著

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出版社： 高等教育出版社

ISBN：9787040257755

商品编码：29582647706

包装：平装

出版时间：2008-12-01

基本信息

书名：信号与系统实验

定价：17.70元

作者：汤全武

出版社：高等教育出版社

出版日期：2008-12-01

ISBN：9787040257755

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：

商品重量：0.4kg

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导语_点评_推荐词

内容提要

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本书是宁夏回族自治区“信号与系统”精品课程的成果之一。全书分为四篇，篇是以信号与系统实验箱为主的基础实验，重点突出信号检测与分析仪表的使用、多种信号的观测、信号的分解与合成、信号通过线性系统发生的变化、线性系统的输入输出关系、信号的抽样与恢复等；第二篇是将信号与系统理论课程中的重点、难点及部分练习用MATLAB语言进行形象、直观的可视化计算机模拟和仿真实现； 第三篇是以DSP为工具的系统开发、设计、调试实验；第四篇附录包括MATLAB基础和IST—B型智能信号测试仪简介。 本书可作为高等院校电气信息类专业信号与系统实验类型课程的教材，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考。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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探索通信的基石：信号与系统的奥秘 在信息爆炸的时代，我们每天都在接收和处理着海量的信号。从手机通信到高清电视，从医疗影像到自动驾驶，这一切都离不开对信号与系统的深刻理解。这本书将带领您踏上一段深入探索信号与系统世界的旅程，揭示通信、控制、处理等各个领域背后的科学原理。 第一章：初识信号与系统——万物皆可“信号” 想象一下，您正在聆听一场精彩的音乐会。您耳中所听到的声音，就是一种声波信号，它承载着音乐的旋律、节奏和情感。而您的耳朵，就是接收和解析这些信号的“系统”。同样，电视屏幕上闪烁的画面，手机中传递的语音，甚至您大脑中的思维活动，都可以看作是不同形式的信号，而负责处理这些信号的，则是我们大脑、电子设备或自然界中的各种系统。 本章将首先为您定义“信号”和“系统”这两个核心概念。我们会学习如何用数学语言来描述不同类型的信号，例如： 连续信号与离散信号： 就像时间的流逝，有些信号是连续不断的，而有些则是一帧一帧地采集，如数字音频。 周期信号与非周期信号： 有些信号会反复出现相同的模式，如同心跳的规律；而有些则是一次性的，例如一次爆炸的声音。 能量信号与功率信号： 我们可以通过计算信号的“总能量”或“平均功率”来衡量其强度，这对于信号的存储和传输至关重要。 同时，我们也将介绍“系统”的特性，它接受输入信号，并经过一系列处理后产生输出信号。我们会了解系统的基本性质，例如： 线性与非线性： 线性系统具有叠加性和齐次性，是信号处理中最基础也最重要的一类系统。 时不变与时变： 时不变系统意味着无论何时输入相同的信号，输出都是相同的；时变系统则会随时间改变其特性。 因果性： 因果系统只取决于过去的输入，而不是未来的输入，这符合我们现实世界的物理规律。 稳定性： 稳定的系统不会因为有限的输入而产生无限的输出，保证了系统的可靠运行。 通过对这些基本概念的清晰界定，您将为后续更深入的学习打下坚实的基础，并开始以全新的视角观察周围的世界，认识到信号与系统无处不在。 第二章：信号的变换——从时域到频域的奇妙飞跃 您是否曾想过，一段复杂的音乐是如何被分解成一个个简单的音符，并通过不同的频率组合呈现出来的？或者，为什么同一段语音在不同环境下听起来会有细微的差别？这背后隐藏着信号在不同“域”中的变换。 本章将重点介绍傅里叶变换，这是信号与系统领域中最强大、最基础的数学工具之一。傅里叶变换能够将一个信号从“时域”（表示信号随时间的变化）转换到“频域”（表示信号包含哪些频率成分及其强度）。 傅里叶级数： 对于周期信号，傅里叶级数可以将它们分解为一系列不同频率的正弦和余弦信号的叠加。您可以想象将一个复杂的波形拆解成一系列简单的“纯音”。 傅里叶变换： 对于非周期信号，傅里叶变换则提供了一种将信号表示为其连续频率成分的方法。这就像给每个信号“拍了一张频域的X光片”，清晰地展示了它的频率构成。 理解频域表示的意义在于，许多在时域中难以处理的问题，在频域中却变得异常简单。例如： 滤波： 我们可以通过设计滤波器来去除信号中的噪声（高频成分）或保留特定频率范围内的有用信息。就像收音机调谐到不同频率来接收不同电台的节目。 信号压缩： 许多信号的能量集中在少数几个频率成分上，通过保留这些主要的频率成分，我们可以大幅度压缩信号的存储空间，例如JPEG图像压缩和MP3音频压缩。 系统分析： 很多系统的特性在频域中更容易分析，例如系统的频率响应，它描述了系统对不同频率信号的放大或衰减程度。 此外，我们还将简要介绍拉普拉斯变换和Z变换，它们是傅里叶变换的推广，分别适用于连续时间系统和离散时间系统，为更广泛的系统分析提供了强大的工具。 第三章：系统响应——信号如何被“塑造” 当一个信号进入一个系统，会发生什么？输出信号会与输入信号有何不同？这便是“系统响应”所要探讨的核心问题。 本章将深入研究系统的响应特性，特别是线性时不变（LTI）系统。LTI系统在信号处理和通信系统中扮演着至关重要的角色，因为它们的行为可以用“卷积”来完全描述。 单位冲激响应： 单位冲激响应（impulse response）是LTI系统的“指纹”。它描述了当系统输入一个极短的、幅度极大的“冲激信号”时，系统产生的输出信号。一旦知道了系统的单位冲激响应，我们就可以预测系统对任何输入信号的响应。 卷积： 卷积是描述LTI系统输入输出关系的数学运算。通过卷积运算，可以将任意输入信号与系统的单位冲激响应相结合，从而得到系统的输出信号。在时域中，卷积运算可能比较复杂，但它揭示了系统如何“累积”过去输入的影响来产生当前的输出。 卷积定理： 卷积定理指出，在时域中的卷积运算，对应于频域中的乘法运算。这极大地简化了LTI系统的分析，特别是在处理频率相关的系统时。 理解系统响应对于设计和分析各种通信系统、控制系统至关重要。例如： 通信信道： 信号在通过通信信道（如无线电波、光纤）传输时，会受到衰减、失真等影响，这些都可以用系统的单位冲激响应来建模。 音频效果器： 各种音频效果器，如混响、均衡器等，都可以看作是具有特定单位冲激响应的LTI系统，它们通过卷积运算来改变音频信号的特性。 控制系统： 在自动控制领域，理解系统响应是设计控制器以达到期望性能（如快速响应、无超调）的关键。 第四章：采样与重建——从模拟世界到数字世界的桥梁 我们生活的世界是模拟的，信号是连续变化的。然而，现代电子设备大多是数字的，它们处理的是离散的采样值。如何将连续的模拟信号转换为数字信号，又如何将数字信号还原成连续的模拟信号？这便是采样与重建的问题。 本章将深入探讨采样定理，它为我们提供了将模拟信号数字化而不丢失信息的理论基础。 奈奎斯特-香农采样定理： 这是信息论中的一个里程碑式的定理。它指出，如果一个信号的最高频率分量低于采样频率的一半，那么通过以两倍于最高频率的速率进行采样，就可以完全保留原始信号的所有信息。这个“一半采样频率”被称为奈奎斯特速率。 采样过程： 我们将学习不同的采样方式，以及它们对信号可能产生的影响。 混叠（Aliasing）： 如果采样频率低于奈奎斯特速率，就会发生混叠现象，即高频成分会“折叠”成低频成分，导致信息失真，无法恢复原始信号。这是在实际应用中需要特别注意的问题。 信号重建： 采样后，我们需要将离散的采样值重新组合成连续的模拟信号。本章将介绍不同的重建方法，例如插值法，以及它们的效果。 采样与重建技术是数字信号处理（DSP）的基石，广泛应用于： 数字音频和视频： CD、DVD、数字电视等都依赖于高效的采样和重建技术。 通信系统： 现代数字通信系统，如手机通信，都经历了模拟信号到数字信号的转换过程。 数字测量仪器： 示波器、频谱分析仪等数字测量设备也离不开采样技术。 第五章：通信系统的基础——如何有效地传递信息 信号与系统最直接的应用之一就是通信。如何将信息从一个地方安全、高效地传递到另一个地方，是通信系统设计者们面临的挑战。 本章将介绍通信系统的基本原理和关键组成部分。 调制与解调： 在发送信息之前，通常需要对基带信号进行调制，将其“搬移”到更高的载波频率上，以便于传输。接收端则需要进行解调，将载波信号去除，恢复原始信息。我们会了解幅度调制（AM）、频率调制（FM）、相位调制（PM）等基本调制方式。 信道编码与译码： 在传输过程中，信号可能会受到噪声的干扰而产生错误。信道编码通过在信息中添加冗余位来检测和纠正这些错误，提高传输的可靠性。 多路复用技术： 为了提高信道利用率，允许多个用户同时使用同一通信链路，我们会介绍时分复用（TDM）、频分复用（FDM）等技术。 理解这些通信系统的基础概念，有助于我们认识到我们日常使用的电话、互联网、无线网络等是如何工作的，以及它们在信息传递过程中所克服的各种困难。 第六章：数字滤波器设计——“净化”信号的艺术 在现实世界的许多应用中，我们都需要对信号进行“净化”或“整形”，例如去除噪声、提取特定频率成分、或者改变信号的形状。数字滤波器就是实现这些功能的关键工具。 本章将介绍数字滤波器的基本原理和设计方法。 FIR滤波器与IIR滤波器： 数字滤波器主要分为有限脉冲响应（FIR）滤波器和无限脉冲响应（IIR）滤波器。我们将探讨它们各自的特点、优缺点以及适用场景。 滤波器类型： 根据其频率选择性，滤波器可以分为低通滤波器（保留低频，衰减高频）、高通滤波器（保留高频，衰减低频）、带通滤波器（保留特定频率范围）和带阻滤波器（衰减特定频率范围）。 滤波器设计方法： 我们将介绍一些常用的滤波器设计方法，例如窗函数法、频率采样法、双线性变换法等，这些方法能够帮助我们根据特定的技术指标来设计出满足要求的数字滤波器。 数字滤波器在众多领域都有广泛应用： 音频处理： equalizer（均衡器）、降噪算法等。 图像处理： 图像平滑、边缘检测等。 通信系统： 信号整形、干扰抑制等。 生物医学信号处理： 心电图、脑电图信号的滤波。 总结与展望 信号与系统是现代科学技术不可或缺的理论基石。通过对本课程的学习，您将掌握分析和处理信号的基本方法，理解各种系统的工作原理，并能够将这些知识应用于解决实际问题。从基础的信号和系统定义，到深入的傅里叶变换，再到实用的数字滤波器设计，我们为您构建了一个完整的知识体系。 本书旨在激发您对信号与系统领域的兴趣，培养您的分析思维和工程实践能力。希望这段学习旅程能为您打开一扇通往更广阔科技领域的大门，让您在未来的学习和工作中，能够更加自信地驾驭信息时代的浪潮。

评分☆☆☆☆☆

我是一名非科班出身，但对电子技术非常感兴趣的自学者。信号与系统对我来说是一个非常具有挑战性的领域，很多基础概念我都需要从头开始学习。我选择这本书，是希望它能以一种更加直观和易懂的方式来引导我入门。我非常看重实验的趣味性和实践性，希望通过动手操作，能够将那些枯燥的公式和理论转化为生动的现实。我期待书中能够提供一些非常基础的实验，例如搭建简单的RC电路来观察信号的响应，或者利用示波器观察不同类型信号的波形。如果书中还能提供一些在线资源链接，例如相关的仿真软件教程或者视频讲解，那将对我这个自学者来说是莫大的福音，能大大提高我的学习效率。

评分☆☆☆☆☆

最近开始着手信号与系统相关的实验，之前一直对理论部分有些模糊的概念，总觉得在实际操作中难以落地。朋友推荐了我这本《信号与系统实验》，我抱着试试看的心态买了回来。这本书拿到手后，第一感觉就是排版很清晰，章节的划分也比较合理，能看出编者在组织内容上的用心。我重点翻阅了关于傅里叶变换和拉普拉斯变换在信号处理中应用的实验部分，觉得讲解得非常细致，从原理的引入到具体的操作步骤，都给出了详细的说明，甚至还配备了一些示意图，这对于初学者来说是极大的帮助。我希望通过这本书，能够真正理解这些抽象的数学概念是如何在实际的电子系统中工作的，从而提升我的问题分析和解决能力。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对通信原理和数字信号处理充满好奇的在读研究生，我一直在寻找一本能够提供前沿实验案例和深度理论剖析的实验教材。我了解到这本《信号与系统实验》在学界具有一定的口碑，许多同行都表示它在理论深度和实验设计上都有独到之处。我非常期待书中关于各种滤波器的实现与分析，以及系统时域和频域响应的测量方法。如果书中能够提供一些实际通信场景下的信号处理案例，例如噪声抑制、信号解调等，那将是极大的惊喜。我还希望能看到一些关于现代信号处理技术，如小波分析、自适应滤波等在实验中的应用，这对于我进行后续的研究工作将非常有启发性。

评分☆☆☆☆☆

我最近正在准备一项关于信号识别的课程项目，需要大量的实验数据和理论支持。我选择这本《信号与系统实验》，是因为我听说它在实验设计的严谨性和数据的可靠性方面做得非常出色。我尤其关注书中关于如何采集、处理和分析各种真实世界信号的章节。如果书中能够提供关于如何使用MATLAB等工具进行信号处理和仿真的详细指导，并且给出一些典型的实验数据格式和分析模板，那将对我完成项目非常有帮助。我还希望能够从书中学习到如何根据实验结果来评估不同信号处理算法的性能，并能从中找到一些优化算法的思路。这本书能否成为我项目成功的关键，我拭目以待。

评分☆☆☆☆☆

作为一名电子信息工程专业的学生，我一直在寻找能够深入理解“信号与系统”这门核心课程的实验指导书。市面上相关的教材和参考书琳琅满目，但总感觉缺少那么一本能将理论与实践完美结合、既有深度又不失趣味性的读物。在朋友的推荐下，我入手了这本《信号与系统实验》，期望它能为我的实验学习之旅提供坚实的支撑。这本书的封面设计简洁大方，透着一股严谨的学术气息，封底的信息也足够详尽，让我对作者和出版社有了初步的了解。我迫不及待地想知道，这本书是否真的能帮助我摆脱在实验课上“照本宣科”的窘境，真正掌握信号与系统分析的精髓。我尤其关注书中对于实验仪器的操作指导是否清晰到位，以及实验设计的逻辑性和趣味性是否能够激发我的学习兴趣，让我乐在其中，学有所获。