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高平 著

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• 系统分析

店铺： 北京爱读者图书专营店

出版社： 江苏大学出版社

ISBN：9787811307771

商品编码：29595383405

包装：平装

出版时间：2014-09-01

基本信息

书名：信号与系统实验教程

定价：30.00元

作者：高平

出版社：江苏大学出版社

出版日期：2014-09-01

ISBN：9787811307771

字数：

页码：232

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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高平编写的《信号与系统实验教程》简要介绍了信号与系统实验必要的理论知识和基本原理，对信号与系统、数字信号处理中典型的分析和设计方法进行了说明，提供了信号与系统、数字信号处理的实验内容、步骤和要求，并针对每个实验涉及的理论知识，给出思考题。

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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《信号与系统分析：理论与实践》 一、本书概述 《信号与系统分析：理论与实践》旨在为读者提供一个全面、深入且实践性强的信号与系统学习平台。本书在系统地阐述信号与系统核心理论概念的基础上，着重强调理论与实际应用之间的紧密联系。通过清晰的逻辑结构、丰富的实例分析和详尽的实验指导，本书致力于培养读者扎实的理论功底、敏锐的分析能力以及独立解决问题的工程实践技能。本书内容涵盖了信号与系统的基本原理、时域分析、频域分析、离散时间信号与系统、以及重要的傅里叶变换、拉普拉斯变换和Z变换等，并将其融汇于一系列精心设计的实验环节中，使读者能够直观地理解抽象的数学模型，并将理论知识转化为实际操作能力。 二、核心内容详解 第一部分：连续时间信号与系统基础 第一章 连续时间信号的表示与分类 信号的定义与基本特性： 深入探讨信号作为信息载体的本质，介绍其幅值、时间、相位等基本特性。 信号的分类： 详细讲解信号的各种分类方法，包括周期信号与非周期信号、能量信号与功率信号、偶信号与奇信号、确定信号与随机信号等。通过具体例子，阐明不同类型信号的数学表示和物理含义，例如正弦波、方波、指数信号、冲激信号（狄拉克函数）和阶跃信号等。 信号的基本运算： 介绍信号的加法、减法、乘法、标量乘法、翻转、移位、伸缩等基本运算，并结合图示演示，帮助读者理解这些运算对信号波形的影响。 特殊信号的性质： 深入分析冲激信号和阶跃信号的性质及其相互关系，例如冲激信号是阶跃信号的导数，阶跃信号是冲激信号的积分。理解这些基本信号对于后续系统分析至关重要。 第二章 连续时间系统的描述与性质 系统的定义与模型： 从输入-输出关系的角度定义系统，介绍系统的数学模型，如微分方程和差分方程。 系统的分类： 详细介绍系统的各种分类方法，包括线性系统与非线性系统、时不变系统与时变系统、因果系统与非因果系统、稳定系统与不稳定系统。 线性时不变（LTI）系统的基本性质： 重点分析LTI系统的叠加性和时移不变性。解释为何LTI系统是信号与系统分析的核心，以及它们的数学表示。 系统的动态特性： 引入系统的“记忆”和“零输入响应”、“零状态响应”等概念，帮助读者理解系统对输入信号的响应机理。 系统稳定性分析： 介绍判断系统稳定性的基本条件，例如BIBO稳定性（有界输入，有界输出）的定义和判定方法，并联系系统参数与稳定性之间的关系。 第三章 卷积与系统响应 卷积的概念与运算： 深入讲解卷积在信号与系统中的核心地位，将其定义为 LTI 系统输出的计算方法。详细介绍连续时间卷积的数学公式和运算步骤，并辅以图示化的卷积过程，使抽象的积分运算变得直观。 冲激响应： 介绍 LTI 系统的冲激响应 $h(t)$ 的定义，强调冲激响应是表征 LTI 系统特性的基本要素。讲解如何通过冲激响应来计算系统对任意输入信号的响应。 系统输出的计算： 通过卷积积分 $y(t) = x(t) h(t)$，展示如何利用输入信号 $x(t)$ 和冲激响应 $h(t)$ 计算系统的零状态响应 $y(t)$。 卷积的性质： 探讨卷积的交换律、结合律和分配律，以及它们在系统级联和并联分析中的应用。 第二部分：频域分析 第四章 傅里叶级数 周期信号的频谱表示： 介绍傅里叶级数可以将周期信号分解为一系列正弦和余弦（或复指数）分量的叠加。 三角形式傅里叶级数： 详细讲解三角形式傅里叶级数的系数计算公式，包括直流分量、基波分量和各次谐波分量的计算。 复指数形式傅里叶级数： 介绍复指数形式傅里叶级数及其系数计算，强调其在理论分析中的简洁性和方便性。 傅里叶级数的收敛性： 讨论傅里叶级数存在的条件，例如狄利克雷条件，以及其在信号表示上的意义。 傅里叶级数的应用： 展示傅里叶级数在分析周期信号频谱特性、信号滤波等方面的应用。 第五章 傅里叶变换 非周期信号的频谱表示： 介绍傅里叶变换可以将非周期信号分解为连续的频谱。 傅里叶变换的定义： 详细推导傅里叶变换的积分定义，以及其逆变换公式。 傅里叶变换的性质： 重点讲解傅里叶变换的线性性、时移性、频率移性、尺度变换性、积分性、微分性、卷积性质等。这些性质是进行傅里叶分析的强大工具。 常用信号的傅里叶变换对： 列举并推导一系列基本信号（如矩形脉冲、指数衰减信号、三角信号、冲激信号）的傅里叶变换，帮助读者建立信号与频谱之间的对应关系。 傅里叶变换在系统分析中的应用： 讲解如何利用傅里叶变换分析 LTI 系统的频率响应，即系统对不同频率分量的放大或衰减作用。 第六章 频率响应与系统分析 频率响应的定义： 引入 LTI 系统的频率响应 $H(omega)$，定义为系统对单位振幅、单位角频率正弦信号的响应。 频率响应与冲激响应的关系： 阐述频率响应是冲激响应的傅里叶变换，即 $H(omega) = mathcal{F}{h(t)}$。 幅频特性与相频特性： 详细解释幅频特性 $|H(omega)|$ 和相频特性 $angle H(omega)$ 的物理含义，它们描述了系统对信号幅度和相位的调制情况。 系统函数： 介绍系统函数 $H(s)$（在拉普拉斯变换部分详细展开）作为频率响应的推广，以及其在复频域分析中的重要性。 滤波器设计基础： 结合频率响应的概念，初步介绍低通、高通、带通和带阻等基本滤波器的工作原理，以及如何通过调整系统参数来实现滤波功能。 第三部分：拉普拉斯变换与Z变换 第七章 拉普拉斯变换 拉普拉斯变换的定义与收敛域： 介绍双边拉普拉斯变换的定义，并引入收敛域（ROC）的概念。解释收敛域是保证拉普拉斯变换存在的区域。 单边拉普拉斯变换： 重点讲解单边拉普拉斯变换在电路分析和系统分析中的应用，尤其适用于因果系统。 拉普拉斯变换的性质： 详细讲解拉普拉斯变换的线性性、时移性、频率移性、尺度变换性、积分性、微分性、卷积性质、初值定理和终值定理等。 部分分式展开法： 介绍使用部分分式展开法求拉普拉斯逆变换，这是将有理函数形式的 $F(s)$ 转换为时域函数 $f(t)$ 的关键技术。 LTI 系统的系统函数 $H(s)$： 引入系统函数 $H(s)$，定义为输出的拉普拉斯变换与输入的拉普拉斯变换之比，$H(s) = Y(s)/X(s)$。 利用拉普拉斯变换分析 LTI 系统： 讲解如何利用拉普拉斯变换来求解微分方程描述的 LTI 系统的零输入响应和零状态响应。 系统稳定性与收敛域： 探讨系统函数的极点与系统稳定性的关系，以及收敛域对系统稳定性的影响。 第八章 Z变换 离散时间信号的表示： 介绍离散时间信号的采样、量化等概念，以及其数学表示形式（序列）。 Z变换的定义与收敛域： 介绍离散时间傅里叶变换（DTFT）的局限性，并引入 Z 变换作为更通用的分析工具。详细讲解 Z 变换的定义，以及其收敛域（ROC）。 Z变换的性质： 详细讲解 Z 变换的线性性、时移性、尺度变换性、乘积性质、卷积性质、微分性质、初值定理和终值定理等。 离散时间 LTI 系统的系统函数 $H(z)$： 引入离散时间 LTI 系统的系统函数 $H(z)$，定义为输出序列的 Z 变换与输入序列的 Z 变换之比，$H(z) = Y(z)/X(z)$。 利用 Z 变换分析离散时间 LTI 系统： 讲解如何利用 Z 变换来求解差分方程描述的离散时间 LTI 系统的零输入响应和零状态响应。 系统稳定性与收敛域： 探讨离散时间系统函数的极点与系统稳定性的关系，以及收敛域对系统稳定性的影响。 第四部分：离散时间信号与系统 第九章 离散时间信号与系统基础 离散时间信号的表示与分类： 介绍单位抽样序列、单位阶跃序列、单位斜坡序列、单位冲激序列（克罗内克 $delta$ 函数）等基本离散时间信号。分类方法与连续时间信号类似，包括周期/非周期、能量/功率、偶/奇序列等。 离散时间系统的描述： 介绍差分方程作为离散时间 LTI 系统的数学模型。 离散时间系统的性质： 讨论线性、时不变、因果、稳定等性质在离散时间系统中的定义和判别方法。 单位抽样响应： 介绍离散时间 LTI 系统的单位抽样响应 $h[n]$，强调它是表征离散时间 LTI 系统特性的核心。 第十章 离散卷积与系统响应 离散卷积： 详细讲解离散卷积的定义公式 $y[n] = x[n] h[n] = sum_{k=-infty}^{infty} x[k] h[n-k]$，并提供图示化的运算过程，帮助读者理解求和过程。 利用单位抽样响应计算系统输出： 通过离散卷积，展示如何利用输入序列 $x[n]$ 和单位抽样响应 $h[n]$ 计算系统的零状态响应 $y[n]$。 卷积的性质： 探讨离散卷积的交换律、结合律和分配律，以及它们在离散时间系统分析中的应用。 第五部分：综合应用与实验指导 第十一章 信号与系统在工程中的应用 通信系统： 讲解信号调制、解调、滤波在通信系统中的作用，以及如何用信号与系统理论分析通信链路的性能。 控制系统： 介绍反馈控制系统的基本原理，如何利用系统稳定性分析和频率响应来设计和分析控制器。 图像处理： 讨论图像作为二维信号，其滤波、边缘检测等操作如何应用信号与系统的卷积、傅里叶变换等概念。 语音信号处理： 讲解语音信号的采样、编码、特征提取等环节，以及它们与信号与系统理论的联系。 第十二章 实验指导与实践 实验平台介绍： 介绍常用的信号与系统实验平台，如MATLAB/Simulink、Python（NumPy, SciPy, Matplotlib）、LabVIEW等。 基础信号生成实验： 练习生成各种连续和离散时间信号，如正弦波、方波、指数信号、冲激信号、单位阶跃序列等，并观察其波形。 系统性质验证实验： 通过编程或仿真，验证线性、时不变、因果、稳定等系统性质。 卷积运算实验： 仿真计算连续和离散系统的卷积，观察系统输出与输入及冲激响应的关系。 傅里叶变换与频谱分析实验： 分析不同信号的频谱特性，观察信号在频域的表现，理解频率分量。 系统频率响应分析实验： 通过仿真或实际测量，获取系统的幅频特性和相频特性，理解系统对不同频率信号的处理能力。 拉普拉斯变换与 Z 变换应用实验： 利用拉普拉斯变换和 Z 变换求解微分方程和差分方程，分析系统的动态行为。 滤波器设计与仿真实验： 设计并仿真实现不同类型的滤波器（低通、高通、带通、带阻），观察其滤波效果。 综合应用案例实验： 结合通信、控制、图像处理等领域的实际问题，设计实验进行分析和解决。 三、本书特色 理论与实践深度融合： 本书不仅提供严谨的理论推导，更将理论知识转化为实际可操作的实验步骤，让读者在动手实践中巩固和深化理解。 清晰的逻辑结构： 内容组织循序渐进，从基础概念到高级理论，再到综合应用，确保读者能够轻松跟随学习思路。 丰富的图示与实例： 大量使用图示来形象化抽象的数学概念，并通过贴近实际工程的例子来阐释理论的应用。 强大的实验指导： 提供详细的实验步骤、代码示例和数据分析方法，帮助读者高效完成实验并从中获益。 面向工程应用： 重点突出信号与系统在通信、控制、电子工程等领域的实际应用，培养读者的工程意识和解决实际问题的能力。 四、读者对象 本书适合于高等院校电子信息类、自动化类、通信工程类、计算机类等专业的本科生、研究生，以及从事相关领域研究和开发的工程师。对于希望系统学习信号与系统理论并将其应用于实践的读者，本书都将是宝贵的参考资料。

评分☆☆☆☆☆

这本关于金融科技的书，简直是为我这种对传统金融感到枯燥，又想了解最新技术趋势的人量身定做的。它没有用复杂的金融术语吓倒读者，而是从我们日常生活中最熟悉的应用入手，比如移动支付、P2P借贷、智能投顾等等，然后层层剥开这些应用背后的技术原理和商业模式。我特别喜欢书中对区块链技术的讲解，它用非常形象的比喻，让我这个非技术背景的人也能够理解区块链的去中心化、不可篡改等核心特性，并且理解它为何能够革新金融交易。书中还讨论了大数据在风险控制、信用评估等方面的应用，以及AI如何辅助投资决策，这些都让我看到了金融行业未来发展的方向。这本书让我对金融科技有了更全面、更深入的认识，也让我开始思考自己在数字化金融时代应该如何进行财富管理和投资。它不仅仅是知识的传递，更是一种对未来金融生态的预见，非常有价值。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是我近一年来接触到的最令人兴奋的计算机科学入门读物了！它没有直接灌输晦涩难懂的理论，而是巧妙地将抽象概念编织进一个个引人入胜的实际应用场景中。我一直对算法和数据结构感到头疼，觉得它们是只存在于书本上的“黑魔法”，直到我翻开这本书。它以一种近乎讲故事的方式，从解决一个个具体问题出发，自然而然地引出了各种算法的核心思想。比如，书中关于排序的章节，没有一开始就抛出冒泡排序、快速排序的细节，而是先描述了“如何给文件排序”这个场景，然后层层递进，展示了不同的排序方法是如何一步步优化效率的。这种“问题驱动”的学习方式，让我感觉自己不再是被动接受知识，而是主动参与到解决问题的过程中。最让我惊喜的是，书中对图论的讲解，竟然能够清晰地描绘出社交网络、地图导航等我们日常生活中接触到的事物背后的数学模型。我原以为图论是多么高深莫测的学问，这本书却用通俗易懂的语言和生动的例子，让我豁然开朗。它不仅仅是知识的传授，更是一种思维方式的启蒙。读完这本书，我对编程的理解上升了一个新的维度，不再仅仅是写代码实现功能，而是开始思考代码背后的逻辑和效率。

评分☆☆☆☆☆

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评分☆☆☆☆☆

这本书的视角非常独特，它不是从技术层面去解读互联网，而是从社会学、经济学和人类学的角度，剖析了互联网如何深刻地改变了我们的生活方式、社会结构乃至思维模式。作者并没有罗列各种互联网技术名词，而是通过对网络社区、社交媒体、电子商务等现象的细致观察和深度分析，揭示了互联网背后的深层逻辑。我印象最深刻的是关于“信息茧房”的讨论，它清晰地阐述了算法如何通过个性化推荐，将人们固定在自己熟悉的信息环境中，从而加剧社会的分裂。书中对“数字鸿沟”的分析也让我警醒，它指出了互联网发展背后可能存在的新的不平等。这本书让我跳出了技术本身，从一个更广阔的视野去审视互联网这个强大的工具。它不仅仅是一本关于互联网的书，更是一本关于我们如何在这个被网络深刻重塑的世界中生存和发展的指南。读完之后，我更加理性地看待互联网带来的便利与挑战，也对如何更好地利用网络保持清醒的头脑。

评分☆☆☆☆☆

这本关于量子计算的书，绝对是颠覆了我对传统计算的认知！读之前，我对量子纠缠、叠加态这些词汇只停留在科幻电影的层面，觉得离我的实际生活遥不可及。然而，这本书以一种非常务实的态度，将这些看似虚无缥缈的概念，与实际的科学研究和未来科技发展紧密联系起来。它没有回避其中的数学原理，但又并非艰深晦涩，而是通过巧妙的比喻和清晰的图示，让复杂的量子现象变得更容易理解。我特别喜欢书中对量子比特（qubit）的讲解，它生动地描绘了量子比特如何在0和1之间叠加，以及这种叠加态如何带来指数级的计算能力提升。书中的案例分析也非常精彩，比如利用量子计算来加速新药研发、优化物流网络、破解现有的加密算法等，这些都让我看到了量子计算巨大的潜力和可能带来的社会变革。虽然我并非量子物理领域的专业人士，但通过这本书，我至少能够对这个前沿领域有一个初步但清晰的认识，并且能够理解它为何被称为“下一代计算革命”。这本书最大的价值在于，它不仅普及了知识，更激发了我对未来科技的无限遐想和探索欲望。