信号与系统习题解答与实验指导 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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苏新红 等 著

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出版社： 北京邮电大学出版社有限公司

ISBN：9787563519422

商品编码：29659016207

基本信息

书名：信号与系统习题解答与实验指导

定价：23.00元

作者：苏新红,等

出版社：北京邮电大学出版社有限公司

出版日期：

ISBN：9787563519422

字数：

页码：

版次：1

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商品重量：0.322kg

编辑推荐

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内容提要

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《信号与系统习题解答与实验指导》包括两部分：各章习题解答和18个实验。实验部分安排了硬件实验和软件仿真实验。其中前5个为硬件实验，分别为“50Hz非正弦周期信号的分解与合成”、“无源和有源滤波器”、“二阶网络函数的模拟”、“二阶网络状态轨迹的显示”和“采样定理”。后13个为软件仿真实验，分别为“熟悉MATLAB环境和基本信号的产生与运算”、“50Hz非正弦周期信号的分解与合成”、“信号的变换”、“信号的卷积”、“连续系统的时域分析”、“离散系统的时域分析”、“信号的采样与恢复”、“离散系统的频域分析”、“连续系统的频域分析”

目录

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部分习题解答
章概论习题解答
第2章LTI连续系统的时域分析习题解答
第3章LTI系统的频域分析习题解答
第4章LTI离散系统的时域分析习题解答
第5章LTI连续系统的复频域分析习题解答
第6章LTI离散系统的复频域分析习题解答
第7章系统函数习题解答
第8章离散傅里叶变换习题解答
第9章状态变量分析法习题解答

第二部分实验指导
实验一50Hz非正弦周期信号的分解与合成
实验二无源和有源滤波器
实验三二阶网络函数的模拟
实验四二阶网络状态轨迹的显示
实验五采样定理
实验六熟悉MATLAB环境和基本信号的产生与运算
实验七50Hz非正弦周期信号的分解与合成
实验八信号的变换
实验九信号的卷积
实验十连续系统的时域分析
实验十一离散系统的时域分析
实验十二信号的采样与恢复（采样定理）
实验十三离散系统的频域分析
实验十四连续系统的频域分析
实验十五模拟滤波器的设计
实验十六系统的零极点及频率响应
实验十七系统的稳定性分析
实验十八综合实验
参考文献

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：理论精粹与实践探索》 内容简介： 本书旨在为读者提供一个深入理解和掌握信号与系统核心概念的全面平台。我们不仅仅局限于理论的阐述，更注重理论与实践的紧密结合，引导读者在探索信号与系统奥秘的同时，培养分析问题、解决问题的能力。全书内容编排严谨，逻辑清晰，由浅入深，力求使初学者能够快速入门，使有一定基础的读者能够进一步深化理解。 第一部分：信号的描述与分类 我们从最基础的信号概念入手，详细阐述了信号的数学描述方式，包括连续时间信号和离散时间信号。读者将学习如何用函数、序列等形式精确地表示各种物理信号，例如声音、图像、电信号等。 连续时间信号：我们将深入探讨周期信号、非周期信号，能量信号、功率信号的定义与判别。例如，傅里叶级数和傅里叶变换将作为核心工具，帮助我们分析周期信号的频谱特性，以及将任意信号分解为不同频率的正弦和余弦分量的叠加。读者将学习如何计算信号的平均功率和总能量，以及理解信号的带宽概念。 离散时间信号：对于离散时间信号，我们将重点关注其采样、量化和编码过程，以及由此产生的信号特性。读者将掌握序列的表示方法，并理解周期序列、非周期序列的判别。Z变换将作为分析离散时间信号和系统的强大工具，它与傅里叶变换在连续时间系统中的作用相辅相成，能够揭示离散信号的频率特性和稳定性。 基本信号单元：本书将系统地介绍和分析一些基础信号单元，如单位冲激信号（Dirac delta function）和单位阶跃信号（Heaviside step function）。读者将理解它们在信号分析中的重要作用，例如作为卷积的核函数，用于描述系统的脉冲响应。此外，我们还将讨论指数信号、正弦信号等，并探讨它们各自的性质和应用。 信号的运算：对信号进行各种运算是信号处理的基础。本书将详细讲解信号的加法、乘法、时移、尺度变换、翻转等操作，并配以大量图示和实例，帮助读者直观理解这些运算如何改变信号的形状和性质。例如，时移操作如何对应于系统输出相对于输入发生的时间延迟，尺度变换又如何影响信号的频率内容。 第二部分：系统的基本性质与描述 在理解了信号的基础上，本书将聚焦于系统的概念。系统是将输入信号转换为输出信号的变换器或过程。 系统的模型：我们将介绍系统的不同建模方式，包括框图表示、数学方程描述等。读者将学习如何根据实际的物理过程或数学关系，建立起系统的模型。 基本系统性质：本书将深入剖析系统最重要的基本性质，包括： 线性（Linearity）：即系统的叠加性（齐次性）和可加性。读者将学习如何判断一个系统是否具有线性性质，并理解线性系统在信号处理中的普遍性和重要性。 时不变性（Time Invariance）：即系统的响应不随时间的起始点而改变。我们将通过具体的例子，说明时不变系统如何简化分析，以及在实际应用中的广泛性。 因果性（Causality）：即系统的输出只取决于当前和过去的输入，而不依赖于未来的输入。读者将理解因果系统在实时处理中的必要性。 稳定性（Stability）：即系统的输出在有界输入下是有界的。我们将介绍不同类型的稳定性（如BIBO稳定性），并探讨如何通过系统参数来判断系统的稳定性。 卷积：卷积是描述线性时不变（LTI）系统输入输出关系的根本数学工具。本书将详细阐述卷积的定义、性质及其计算方法。读者将学习如何通过系统的脉冲响应（Impulse Response）来计算任意输入信号在该系统下的输出，从而完全掌握LTI系统的行为。我们将通过不同类型的信号（如阶跃信号、指数信号）与不同类型的脉冲响应（如指数衰减、振荡）进行卷积运算的实例，加深读者的理解。 第三部分：频域分析——傅里叶变换与拉普拉斯变换 频域分析是理解信号与系统行为的关键。本书将系统地介绍傅里叶变换和拉普拉斯变换，它们能够揭示信号和系统的频率成分以及动态特性。 傅里叶变换（Fourier Transform）： 连续时间傅里叶变换 (CTFT)：我们将详细推导CTFT，并阐述其在分析连续时间信号频谱中的重要作用。读者将学习如何通过CTFT来确定信号的带宽、主瓣宽度等关键信息。 离散时间傅里叶变换 (DTFT)：对于离散时间信号，我们将介绍DTFT，并分析其与CTFT的联系与区别。读者将理解DTFT如何揭示离散信号的频谱特性，包括频率的周期性。 傅里叶级数 (Fourier Series)：我们将从傅里叶级数开始，分析周期信号的频谱构成，为理解傅里叶变换奠定基础。 应用：我们将通过大量的例子，展示傅里叶变换在信号滤波、调制解调、谱分析等领域的应用。例如，如何设计滤波器来抑制噪声，如何通过频谱分析来识别信号源。 拉普拉斯变换（Laplace Transform）： 定义与性质：我们将严格定义拉普拉斯变换，并介绍其重要的性质，如线性性、时移性、微分性质等。 收敛域（Region of Convergence, ROC）：收敛域是拉普拉斯变换分析中至关重要的概念，它决定了变换的唯一性和系统的稳定性。我们将详细解释收敛域的意义，以及如何通过收敛域来判断LTI系统的因果性、稳定性。 复频率域分析：拉普拉斯变换将信号分析从时间域转移到复频率域（s域），使许多复杂的时域运算（如微分、积分）转化为代数运算，极大地简化了分析过程。 应用：拉普拉斯变换在分析和设计控制系统、电路系统等方面具有不可替代的作用。本书将通过求解微分方程、分析系统响应等实例，展示拉普拉斯变换的强大威力。 第四部分：离散时间系统分析——Z变换 Z变换是分析离散时间LTI系统的核心工具，它在数学上与拉普拉斯变换有着紧密的对应关系。 Z变换（Z-Transform）： 定义与性质：我们将介绍Z变换的定义，并阐述其重要的性质，如线性性、时移性、乘积性质、卷积性质等。 收敛域（ROC）：与拉普拉斯变换类似，Z变换的收敛域也是分析离散系统行为的关键。我们将解释收敛域的意义，并分析不同收敛域所对应的系统特性。 逆Z变换：读者将学习如何通过逆Z变换，从Z域的系统函数或信号表示，恢复到时域的序列。 应用：Z变换广泛应用于数字信号处理、数字控制系统设计等领域。本书将通过分析数字滤波器的频率响应、判断数字系统的稳定性等实例，展示Z变换的应用价值。 第五部分：状态空间分析 状态空间方法是一种更通用的系统分析工具，它能够处理更广泛的系统类型，并且在多输入多输出（MIMO）系统的分析中尤为重要。 状态向量与状态方程：我们将引入状态向量的概念，并建立描述系统动态行为的状态方程。 输出方程：我们将进一步建立输出方程，将系统的内部状态与外部输出联系起来。 系统稳定性与可控性、可观性：通过状态空间表示，我们可以更深入地分析系统的稳定性，并引入可控性（controllability）和可观性（observability）等重要概念，这些概念对于系统设计和故障诊断至关重要。 应用：状态空间方法在现代控制理论、机器人技术、航空航天等领域有着广泛的应用。 第六部分：随机信号与系统 现实世界中的许多信号并非确定性的，而是具有随机性的。本书将引入随机信号的概念，并探讨随机信号在系统中的处理。 随机变量与随机过程：我们将介绍随机变量的基本概念，并在此基础上引入随机过程，用以描述随时间变化的随机信号。 均值、方差、自相关函数、互相关函数：我们将学习如何用这些统计量来表征随机信号的性质。 功率谱密度：功率谱密度是描述随机信号频率特性的重要工具，它与自相关函数之间存在着密切的联系（维纳-辛钦定理）。 随机信号通过LTI系统：我们将分析随机信号通过LTI系统后，其统计特性如何变化。 应用：随机信号分析在通信系统、雷达探测、金融建模等领域具有核心地位。 实践与探索 本书的每一章节都将配以精心设计的练习题，这些题目涵盖了从概念理解到计算分析的各个层面。我们鼓励读者通过动手计算和推导，加深对理论知识的掌握。同时，本书还将引导读者思考如何将所学知识应用于实际工程问题，培养其分析和解决工程挑战的能力。我们相信，通过理论与实践的结合，读者将能够真正地驾驭信号与系统这门重要的学科。

评分☆☆☆☆☆

这部习题解答与实验指导，真是让我这个初次接触信号与系统的小白感到豁然开朗。我之前啃教材的时候，总觉得理论知识像空中楼阁，抓不住重点，尤其是在傅里叶变换和拉普拉斯变换这些核心概念上，光看公式推导简直是云里雾里。这本书的妙处就在于，它把那些抽象的数学工具，通过一步步详细的解题过程，变得立体而直观。很多习题的解析，不仅仅是给出答案，更重要的是剖析了“为什么这么做”，每一步的理论依据都讲解得清清楚楚，简直就像一位耐心的老教授在身边手把手地教你。特别是那些涉及到卷积积分的题目，以前我总是绕不过去那个积分上下限的确定，这本书里竟然还有专门的图解来辅助理解，这种对学习障碍点的精准把握，看得出编者是非常用心良苦的。可以说，它成功地搭建了我从理论到实践应用之间的那座至关重要的桥梁，让复杂的概念不再是冰冷的符号，而是可以操作、可以理解的工具。对于那些希望夯实基础，不满足于只看懂教材例题的同学来说，这本书的价值是无可替代的。

评分☆☆☆☆☆

我不得不说，这本书的难度梯度设置得非常巧妙，简直是一条平缓上升的阶梯，而不是让人望而生畏的陡坡。一开始的章节，那些基础的定义、线性时不变系统的基本性质等，习题都选得非常典型且基础，帮你把最核心的那些概念用最直接的方式固化下来。但随着章节深入到如功率谱密度、采样定理以及状态空间表示法时，习题的复杂度立刻提升了一个台阶，开始考察混合运用多种知识点的综合能力。最妙的是，它在每章的末尾，往往会穿插一两道那种看似简单，实则需要“跳出固有思维”才能解开的“陷阱题”。我个人非常喜欢这种设计，因为它强迫你不能满足于机械地套用公式，而必须真正理解公式背后的物理或数学意义。这种循序渐进的挑战，让学习过程充满了成就感，也确保了知识点不是被临时“填鸭式”记住的，而是真正内化成了自己的能力。

评分☆☆☆☆☆

从一个长期在学术圈摸爬滚打的“老油条”的角度来看，这本书的参考价值不仅体现在解题步骤的详尽上，更在于它对“标准答案”之外的思考引导。很多教材只会展示最“优雅”或最“标准”的解法，但现实中的工程问题往往需要权衡各种限制条件。这本书在解析一些高级主题，比如连续/离散系统的互操作性时，会旁征博引地提到不同方法（比如欧拉法与双线性变换法）的优缺点和适用场景，这种对实际工程妥协的探讨，是理论教材中极少涉及的。它教会了我们，在信号与系统这个领域，没有绝对的“最优解”，只有最符合当前约束条件的“好解”。这种批判性思维的培养，比单纯的知识传递要宝贵得多，它让这本书成为了一本真正有生命力的工具书，而不是一本一次性消耗品。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和印刷质量，真的让人眼前一亮。在信息爆炸的时代，一本好的技术书籍，阅读体验同样重要。纸张的质感非常舒服，不像有些盗版书那样粗糙得让墨水洇开，导致那些密集的数学公式和下标看起来模模糊糊。尤其值得称赞的是，书中那些用来表示信号波形、系统框图的插图，线条清晰锐利，对比度极佳。我可以很轻松地区分出连续时间信号和离散时间信号的表示方式，系统的输入输出关系也一目了然。特别是在处理涉及复平面或时域与频域转换的图形时，色彩的运用恰到好处，既不过分花哨分散注意力，又能准确地区分出不同区域或函数。对于需要长时间盯着复杂的数学表达式和图形来学习的人来说，这种高质量的视觉呈现，极大地减轻了阅读疲劳，让人愿意沉下心去钻研那些烧脑的内容。

评分☆☆☆☆☆

坦白讲，我对于教材附带的那些实验指导部分，向来是持怀疑态度的，总觉得那些软件仿真指导流于表面，无法真正体现系统设计的精髓。但是，这本指导书里的实验环节设计得非常有深度，它没有止步于简单的“输入一个信号，观察输出波形”的层面。例如，在关于Z变换和数字滤波器设计的章节，它竟然引入了MATLAB的实际编程指导，要求我们不仅要计算出滤波器系数，还要去分析不同窗函数对频率响应的影响，甚至鼓励我们去尝试设计一个具有特定相位特性的IIR滤波器。这种实践导向的教学模式，极大地提升了我对系统稳定性和因果性理解的层次。我甚至花了一个周末的时间，完全按照书里的步骤，成功地在我的电脑上模拟出了一个降噪系统，看着那个“脏”信号一步步被“洗净”，成就感简直爆棚。这已经超出了普通习题册的范畴，更像是一本实战手册，对于想走工程应用路线的学习者来说，这份动手能力上的培养，比死记硬背公式重要太多了。