信號與係統習題解答與實驗指導 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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蘇新紅 等 著

圖書標籤:

• 信號與係統
• 電路分析
• 模擬信號處理
• 數字信號處理
• 通信工程
• 電子工程
• 高等教育
• 教材
• 習題解答
• 實驗指導

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齣版社： 北京郵電大學齣版社有限公司

ISBN：9787563519422

商品編碼：29659016207

基本信息

書名：信號與係統習題解答與實驗指導

定價：23.00元

作者：蘇新紅,等

齣版社：北京郵電大學齣版社有限公司

齣版日期：

ISBN：9787563519422

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版次：1

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編輯推薦

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內容提要

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《信號與係統習題解答與實驗指導》包括兩部分：各章習題解答和18個實驗。實驗部分安排瞭硬件實驗和軟件仿真實驗。其中前5個為硬件實驗，分彆為“50Hz非正弦周期信號的分解與閤成”、“無源和有源濾波器”、“二階網絡函數的模擬”、“二階網絡狀態軌跡的顯示”和“采樣定理”。後13個為軟件仿真實驗，分彆為“熟悉MATLAB環境和基本信號的産生與運算”、“50Hz非正弦周期信號的分解與閤成”、“信號的變換”、“信號的捲積”、“連續係統的時域分析”、“離散係統的時域分析”、“信號的采樣與恢復”、“離散係統的頻域分析”、“連續係統的頻域分析”

目錄

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部分習題解答
章概論習題解答
第2章LTI連續係統的時域分析習題解答
第3章LTI係統的頻域分析習題解答
第4章LTI離散係統的時域分析習題解答
第5章LTI連續係統的復頻域分析習題解答
第6章LTI離散係統的復頻域分析習題解答
第7章係統函數習題解答
第8章離散傅裏葉變換習題解答
第9章狀態變量分析法習題解答

第二部分實驗指導
實驗一50Hz非正弦周期信號的分解與閤成
實驗二無源和有源濾波器
實驗三二階網絡函數的模擬
實驗四二階網絡狀態軌跡的顯示
實驗五采樣定理
實驗六熟悉MATLAB環境和基本信號的産生與運算
實驗七50Hz非正弦周期信號的分解與閤成
實驗八信號的變換
實驗九信號的捲積
實驗十連續係統的時域分析
實驗十一離散係統的時域分析
實驗十二信號的采樣與恢復（采樣定理）
實驗十三離散係統的頻域分析
實驗十四連續係統的頻域分析
實驗十五模擬濾波器的設計
實驗十六係統的零極點及頻率響應
實驗十七係統的穩定性分析
實驗十八綜閤實驗
參考文獻

作者介紹

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文摘

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序言

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《信號與係統：理論精粹與實踐探索》 內容簡介： 本書旨在為讀者提供一個深入理解和掌握信號與係統核心概念的全麵平颱。我們不僅僅局限於理論的闡述，更注重理論與實踐的緊密結閤，引導讀者在探索信號與係統奧秘的同時，培養分析問題、解決問題的能力。全書內容編排嚴謹，邏輯清晰，由淺入深，力求使初學者能夠快速入門，使有一定基礎的讀者能夠進一步深化理解。 第一部分：信號的描述與分類 我們從最基礎的信號概念入手，詳細闡述瞭信號的數學描述方式，包括連續時間信號和離散時間信號。讀者將學習如何用函數、序列等形式精確地錶示各種物理信號，例如聲音、圖像、電信號等。 連續時間信號：我們將深入探討周期信號、非周期信號，能量信號、功率信號的定義與判彆。例如，傅裏葉級數和傅裏葉變換將作為核心工具，幫助我們分析周期信號的頻譜特性，以及將任意信號分解為不同頻率的正弦和餘弦分量的疊加。讀者將學習如何計算信號的平均功率和總能量，以及理解信號的帶寬概念。 離散時間信號：對於離散時間信號，我們將重點關注其采樣、量化和編碼過程，以及由此産生的信號特性。讀者將掌握序列的錶示方法，並理解周期序列、非周期序列的判彆。Z變換將作為分析離散時間信號和係統的強大工具，它與傅裏葉變換在連續時間係統中的作用相輔相成，能夠揭示離散信號的頻率特性和穩定性。 基本信號單元：本書將係統地介紹和分析一些基礎信號單元，如單位衝激信號（Dirac delta function）和單位階躍信號（Heaviside step function）。讀者將理解它們在信號分析中的重要作用，例如作為捲積的核函數，用於描述係統的脈衝響應。此外，我們還將討論指數信號、正弦信號等，並探討它們各自的性質和應用。 信號的運算：對信號進行各種運算是信號處理的基礎。本書將詳細講解信號的加法、乘法、時移、尺度變換、翻轉等操作，並配以大量圖示和實例，幫助讀者直觀理解這些運算如何改變信號的形狀和性質。例如，時移操作如何對應於係統輸齣相對於輸入發生的時間延遲，尺度變換又如何影響信號的頻率內容。 第二部分：係統的基本性質與描述 在理解瞭信號的基礎上，本書將聚焦於係統的概念。係統是將輸入信號轉換為輸齣信號的變換器或過程。 係統的模型：我們將介紹係統的不同建模方式，包括框圖錶示、數學方程描述等。讀者將學習如何根據實際的物理過程或數學關係，建立起係統的模型。 基本係統性質：本書將深入剖析係統最重要的基本性質，包括： 綫性（Linearity）：即係統的疊加性（齊次性）和可加性。讀者將學習如何判斷一個係統是否具有綫性性質，並理解綫性係統在信號處理中的普遍性和重要性。 時不變性（Time Invariance）：即係統的響應不隨時間的起始點而改變。我們將通過具體的例子，說明時不變係統如何簡化分析，以及在實際應用中的廣泛性。 因果性（Causality）：即係統的輸齣隻取決於當前和過去的輸入，而不依賴於未來的輸入。讀者將理解因果係統在實時處理中的必要性。 穩定性（Stability）：即係統的輸齣在有界輸入下是有界的。我們將介紹不同類型的穩定性（如BIBO穩定性），並探討如何通過係統參數來判斷係統的穩定性。 捲積：捲積是描述綫性時不變（LTI）係統輸入輸齣關係的根本數學工具。本書將詳細闡述捲積的定義、性質及其計算方法。讀者將學習如何通過係統的脈衝響應（Impulse Response）來計算任意輸入信號在該係統下的輸齣，從而完全掌握LTI係統的行為。我們將通過不同類型的信號（如階躍信號、指數信號）與不同類型的脈衝響應（如指數衰減、振蕩）進行捲積運算的實例，加深讀者的理解。 第三部分：頻域分析——傅裏葉變換與拉普拉斯變換 頻域分析是理解信號與係統行為的關鍵。本書將係統地介紹傅裏葉變換和拉普拉斯變換，它們能夠揭示信號和係統的頻率成分以及動態特性。 傅裏葉變換（Fourier Transform）： 連續時間傅裏葉變換 (CTFT)：我們將詳細推導CTFT，並闡述其在分析連續時間信號頻譜中的重要作用。讀者將學習如何通過CTFT來確定信號的帶寬、主瓣寬度等關鍵信息。 離散時間傅裏葉變換 (DTFT)：對於離散時間信號，我們將介紹DTFT，並分析其與CTFT的聯係與區彆。讀者將理解DTFT如何揭示離散信號的頻譜特性，包括頻率的周期性。 傅裏葉級數 (Fourier Series)：我們將從傅裏葉級數開始，分析周期信號的頻譜構成，為理解傅裏葉變換奠定基礎。 應用：我們將通過大量的例子，展示傅裏葉變換在信號濾波、調製解調、譜分析等領域的應用。例如，如何設計濾波器來抑製噪聲，如何通過頻譜分析來識彆信號源。 拉普拉斯變換（Laplace Transform）： 定義與性質：我們將嚴格定義拉普拉斯變換，並介紹其重要的性質，如綫性性、時移性、微分性質等。 收斂域（Region of Convergence, ROC）：收斂域是拉普拉斯變換分析中至關重要的概念，它決定瞭變換的唯一性和係統的穩定性。我們將詳細解釋收斂域的意義，以及如何通過收斂域來判斷LTI係統的因果性、穩定性。 復頻率域分析：拉普拉斯變換將信號分析從時間域轉移到復頻率域（s域），使許多復雜的時域運算（如微分、積分）轉化為代數運算，極大地簡化瞭分析過程。 應用：拉普拉斯變換在分析和設計控製係統、電路係統等方麵具有不可替代的作用。本書將通過求解微分方程、分析係統響應等實例，展示拉普拉斯變換的強大威力。 第四部分：離散時間係統分析——Z變換 Z變換是分析離散時間LTI係統的核心工具，它在數學上與拉普拉斯變換有著緊密的對應關係。 Z變換（Z-Transform）： 定義與性質：我們將介紹Z變換的定義，並闡述其重要的性質，如綫性性、時移性、乘積性質、捲積性質等。 收斂域（ROC）：與拉普拉斯變換類似，Z變換的收斂域也是分析離散係統行為的關鍵。我們將解釋收斂域的意義，並分析不同收斂域所對應的係統特性。 逆Z變換：讀者將學習如何通過逆Z變換，從Z域的係統函數或信號錶示，恢復到時域的序列。 應用：Z變換廣泛應用於數字信號處理、數字控製係統設計等領域。本書將通過分析數字濾波器的頻率響應、判斷數字係統的穩定性等實例，展示Z變換的應用價值。 第五部分：狀態空間分析 狀態空間方法是一種更通用的係統分析工具，它能夠處理更廣泛的係統類型，並且在多輸入多輸齣（MIMO）係統的分析中尤為重要。 狀態嚮量與狀態方程：我們將引入狀態嚮量的概念，並建立描述係統動態行為的狀態方程。 輸齣方程：我們將進一步建立輸齣方程，將係統的內部狀態與外部輸齣聯係起來。 係統穩定性與可控性、可觀性：通過狀態空間錶示，我們可以更深入地分析係統的穩定性，並引入可控性（controllability）和可觀性（observability）等重要概念，這些概念對於係統設計和故障診斷至關重要。 應用：狀態空間方法在現代控製理論、機器人技術、航空航天等領域有著廣泛的應用。 第六部分：隨機信號與係統 現實世界中的許多信號並非確定性的，而是具有隨機性的。本書將引入隨機信號的概念，並探討隨機信號在係統中的處理。 隨機變量與隨機過程：我們將介紹隨機變量的基本概念，並在此基礎上引入隨機過程，用以描述隨時間變化的隨機信號。 均值、方差、自相關函數、互相關函數：我們將學習如何用這些統計量來錶徵隨機信號的性質。 功率譜密度：功率譜密度是描述隨機信號頻率特性的重要工具，它與自相關函數之間存在著密切的聯係（維納-辛欽定理）。 隨機信號通過LTI係統：我們將分析隨機信號通過LTI係統後，其統計特性如何變化。 應用：隨機信號分析在通信係統、雷達探測、金融建模等領域具有核心地位。 實踐與探索 本書的每一章節都將配以精心設計的練習題，這些題目涵蓋瞭從概念理解到計算分析的各個層麵。我們鼓勵讀者通過動手計算和推導，加深對理論知識的掌握。同時，本書還將引導讀者思考如何將所學知識應用於實際工程問題，培養其分析和解決工程挑戰的能力。我們相信，通過理論與實踐的結閤，讀者將能夠真正地駕馭信號與係統這門重要的學科。

評分☆☆☆☆☆

坦白講，我對於教材附帶的那些實驗指導部分，嚮來是持懷疑態度的，總覺得那些軟件仿真指導流於錶麵，無法真正體現係統設計的精髓。但是，這本指導書裏的實驗環節設計得非常有深度，它沒有止步於簡單的“輸入一個信號，觀察輸齣波形”的層麵。例如，在關於Z變換和數字濾波器設計的章節，它竟然引入瞭MATLAB的實際編程指導，要求我們不僅要計算齣濾波器係數，還要去分析不同窗函數對頻率響應的影響，甚至鼓勵我們去嘗試設計一個具有特定相位特性的IIR濾波器。這種實踐導嚮的教學模式，極大地提升瞭我對係統穩定性和因果性理解的層次。我甚至花瞭一個周末的時間，完全按照書裏的步驟，成功地在我的電腦上模擬齣瞭一個降噪係統，看著那個“髒”信號一步步被“洗淨”，成就感簡直爆棚。這已經超齣瞭普通習題冊的範疇，更像是一本實戰手冊，對於想走工程應用路綫的學習者來說，這份動手能力上的培養，比死記硬背公式重要太多瞭。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和印刷質量，真的讓人眼前一亮。在信息爆炸的時代，一本好的技術書籍，閱讀體驗同樣重要。紙張的質感非常舒服，不像有些盜版書那樣粗糙得讓墨水洇開，導緻那些密集的數學公式和下標看起來模模糊糊。尤其值得稱贊的是，書中那些用來錶示信號波形、係統框圖的插圖，綫條清晰銳利，對比度極佳。我可以很輕鬆地區分齣連續時間信號和離散時間信號的錶示方式，係統的輸入輸齣關係也一目瞭然。特彆是在處理涉及復平麵或時域與頻域轉換的圖形時，色彩的運用恰到好處，既不過分花哨分散注意力，又能準確地區分齣不同區域或函數。對於需要長時間盯著復雜的數學錶達式和圖形來學習的人來說，這種高質量的視覺呈現，極大地減輕瞭閱讀疲勞，讓人願意沉下心去鑽研那些燒腦的內容。

評分☆☆☆☆☆

從一個長期在學術圈摸爬滾打的“老油條”的角度來看，這本書的參考價值不僅體現在解題步驟的詳盡上，更在於它對“標準答案”之外的思考引導。很多教材隻會展示最“優雅”或最“標準”的解法，但現實中的工程問題往往需要權衡各種限製條件。這本書在解析一些高級主題，比如連續/離散係統的互操作性時，會旁徵博引地提到不同方法（比如歐拉法與雙綫性變換法）的優缺點和適用場景，這種對實際工程妥協的探討，是理論教材中極少涉及的。它教會瞭我們，在信號與係統這個領域，沒有絕對的“最優解”，隻有最符閤當前約束條件的“好解”。這種批判性思維的培養，比單純的知識傳遞要寶貴得多，它讓這本書成為瞭一本真正有生命力的工具書，而不是一本一次性消耗品。

評分☆☆☆☆☆

這部習題解答與實驗指導，真是讓我這個初次接觸信號與係統的小白感到豁然開朗。我之前啃教材的時候，總覺得理論知識像空中樓閣，抓不住重點，尤其是在傅裏葉變換和拉普拉斯變換這些核心概念上，光看公式推導簡直是雲裏霧裏。這本書的妙處就在於，它把那些抽象的數學工具，通過一步步詳細的解題過程，變得立體而直觀。很多習題的解析，不僅僅是給齣答案，更重要的是剖析瞭“為什麼這麼做”，每一步的理論依據都講解得清清楚楚，簡直就像一位耐心的老教授在身邊手把手地教你。特彆是那些涉及到捲積積分的題目，以前我總是繞不過去那個積分上下限的確定，這本書裏竟然還有專門的圖解來輔助理解，這種對學習障礙點的精準把握，看得齣編者是非常用心良苦的。可以說，它成功地搭建瞭我從理論到實踐應用之間的那座至關重要的橋梁，讓復雜的概念不再是冰冷的符號，而是可以操作、可以理解的工具。對於那些希望夯實基礎，不滿足於隻看懂教材例題的同學來說，這本書的價值是無可替代的。

評分☆☆☆☆☆

我不得不說，這本書的難度梯度設置得非常巧妙，簡直是一條平緩上升的階梯，而不是讓人望而生畏的陡坡。一開始的章節，那些基礎的定義、綫性時不變係統的基本性質等，習題都選得非常典型且基礎，幫你把最核心的那些概念用最直接的方式固化下來。但隨著章節深入到如功率譜密度、采樣定理以及狀態空間錶示法時，習題的復雜度立刻提升瞭一個颱階，開始考察混閤運用多種知識點的綜閤能力。最妙的是，它在每章的末尾，往往會穿插一兩道那種看似簡單，實則需要“跳齣固有思維”纔能解開的“陷阱題”。我個人非常喜歡這種設計，因為它強迫你不能滿足於機械地套用公式，而必須真正理解公式背後的物理或數學意義。這種循序漸進的挑戰，讓學習過程充滿瞭成就感，也確保瞭知識點不是被臨時“填鴨式”記住的，而是真正內化成瞭自己的能力。