信號與係統實驗 湯全武 9787040257755 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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湯全武 著

圖書標籤:

• 信號與係統
• 實驗
• 電路分析
• MATLAB
• 模擬電路
• 數字信號處理
• 通信原理
• 控製係統
• 高等教育
• 理工科

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齣版社： 高等教育齣版社

ISBN：9787040257755

商品編碼：29582647706

包裝：平裝

齣版時間：2008-12-01

基本信息

書名：信號與係統實驗

定價：17.70元

作者：湯全武

齣版社：高等教育齣版社

齣版日期：2008-12-01

ISBN：9787040257755

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版次：1

裝幀：平裝

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商品重量：0.4kg

編輯推薦

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導語_點評_推薦詞

內容提要

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本書是寜夏迴族自治區“信號與係統”精品課程的成果之一。全書分為四篇，篇是以信號與係統實驗箱為主的基礎實驗，重點突齣信號檢測與分析儀錶的使用、多種信號的觀測、信號的分解與閤成、信號通過綫性係統發生的變化、綫性係統的輸入輸齣關係、信號的抽樣與恢復等；第二篇是將信號與係統理論課程中的重點、難點及部分練習用MATLAB語言進行形象、直觀的可視化計算機模擬和仿真實現； 第三篇是以DSP為工具的係統開發、設計、調試實驗；第四篇附錄包括MATLAB基礎和IST—B型智能信號測試儀簡介。 本書可作為高等院校電氣信息類專業信號與係統實驗類型課程的教材，也可供從事信號與係統分析、信號處理的科研與工程技術人員參考。

目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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探索通信的基石：信號與係統的奧秘 在信息爆炸的時代，我們每天都在接收和處理著海量的信號。從手機通信到高清電視，從醫療影像到自動駕駛，這一切都離不開對信號與係統的深刻理解。這本書將帶領您踏上一段深入探索信號與係統世界的旅程，揭示通信、控製、處理等各個領域背後的科學原理。 第一章：初識信號與係統——萬物皆可“信號” 想象一下，您正在聆聽一場精彩的音樂會。您耳中所聽到的聲音，就是一種聲波信號，它承載著音樂的鏇律、節奏和情感。而您的耳朵，就是接收和解析這些信號的“係統”。同樣，電視屏幕上閃爍的畫麵，手機中傳遞的語音，甚至您大腦中的思維活動，都可以看作是不同形式的信號，而負責處理這些信號的，則是我們大腦、電子設備或自然界中的各種係統。 本章將首先為您定義“信號”和“係統”這兩個核心概念。我們會學習如何用數學語言來描述不同類型的信號，例如： 連續信號與離散信號： 就像時間的流逝，有些信號是連續不斷的，而有些則是一幀一幀地采集，如數字音頻。 周期信號與非周期信號： 有些信號會反復齣現相同的模式，如同心跳的規律；而有些則是一次性的，例如一次爆炸的聲音。 能量信號與功率信號： 我們可以通過計算信號的“總能量”或“平均功率”來衡量其強度，這對於信號的存儲和傳輸至關重要。 同時，我們也將介紹“係統”的特性，它接受輸入信號，並經過一係列處理後産生輸齣信號。我們會瞭解係統的基本性質，例如： 綫性與非綫性： 綫性係統具有疊加性和齊次性，是信號處理中最基礎也最重要的一類係統。 時不變與時變： 時不變係統意味著無論何時輸入相同的信號，輸齣都是相同的；時變係統則會隨時間改變其特性。 因果性： 因果係統隻取決於過去的輸入，而不是未來的輸入，這符閤我們現實世界的物理規律。 穩定性： 穩定的係統不會因為有限的輸入而産生無限的輸齣，保證瞭係統的可靠運行。 通過對這些基本概念的清晰界定，您將為後續更深入的學習打下堅實的基礎，並開始以全新的視角觀察周圍的世界，認識到信號與係統無處不在。 第二章：信號的變換——從時域到頻域的奇妙飛躍 您是否曾想過，一段復雜的音樂是如何被分解成一個個簡單的音符，並通過不同的頻率組閤呈現齣來的？或者，為什麼同一段語音在不同環境下聽起來會有細微的差彆？這背後隱藏著信號在不同“域”中的變換。 本章將重點介紹傅裏葉變換，這是信號與係統領域中最強大、最基礎的數學工具之一。傅裏葉變換能夠將一個信號從“時域”（錶示信號隨時間的變化）轉換到“頻域”（錶示信號包含哪些頻率成分及其強度）。 傅裏葉級數： 對於周期信號，傅裏葉級數可以將它們分解為一係列不同頻率的正弦和餘弦信號的疊加。您可以想象將一個復雜的波形拆解成一係列簡單的“純音”。 傅裏葉變換： 對於非周期信號，傅裏葉變換則提供瞭一種將信號錶示為其連續頻率成分的方法。這就像給每個信號“拍瞭一張頻域的X光片”，清晰地展示瞭它的頻率構成。 理解頻域錶示的意義在於，許多在時域中難以處理的問題，在頻域中卻變得異常簡單。例如： 濾波： 我們可以通過設計濾波器來去除信號中的噪聲（高頻成分）或保留特定頻率範圍內的有用信息。就像收音機調諧到不同頻率來接收不同電颱的節目。 信號壓縮： 許多信號的能量集中在少數幾個頻率成分上，通過保留這些主要的頻率成分，我們可以大幅度壓縮信號的存儲空間，例如JPEG圖像壓縮和MP3音頻壓縮。 係統分析： 很多係統的特性在頻域中更容易分析，例如係統的頻率響應，它描述瞭係統對不同頻率信號的放大或衰減程度。 此外，我們還將簡要介紹拉普拉斯變換和Z變換，它們是傅裏葉變換的推廣，分彆適用於連續時間係統和離散時間係統，為更廣泛的係統分析提供瞭強大的工具。 第三章：係統響應——信號如何被“塑造” 當一個信號進入一個係統，會發生什麼？輸齣信號會與輸入信號有何不同？這便是“係統響應”所要探討的核心問題。 本章將深入研究係統的響應特性，特彆是綫性時不變（LTI）係統。LTI係統在信號處理和通信係統中扮演著至關重要的角色，因為它們的行為可以用“捲積”來完全描述。 單位衝激響應： 單位衝激響應（impulse response）是LTI係統的“指紋”。它描述瞭當係統輸入一個極短的、幅度極大的“衝激信號”時，係統産生的輸齣信號。一旦知道瞭係統的單位衝激響應，我們就可以預測係統對任何輸入信號的響應。 捲積： 捲積是描述LTI係統輸入輸齣關係的數學運算。通過捲積運算，可以將任意輸入信號與係統的單位衝激響應相結閤，從而得到係統的輸齣信號。在時域中，捲積運算可能比較復雜，但它揭示瞭係統如何“纍積”過去輸入的影響來産生當前的輸齣。 捲積定理： 捲積定理指齣，在時域中的捲積運算，對應於頻域中的乘法運算。這極大地簡化瞭LTI係統的分析，特彆是在處理頻率相關的係統時。 理解係統響應對於設計和分析各種通信係統、控製係統至關重要。例如： 通信信道： 信號在通過通信信道（如無綫電波、光縴）傳輸時，會受到衰減、失真等影響，這些都可以用係統的單位衝激響應來建模。 音頻效果器： 各種音頻效果器，如混響、均衡器等，都可以看作是具有特定單位衝激響應的LTI係統，它們通過捲積運算來改變音頻信號的特性。 控製係統： 在自動控製領域，理解係統響應是設計控製器以達到期望性能（如快速響應、無超調）的關鍵。 第四章：采樣與重建——從模擬世界到數字世界的橋梁 我們生活的世界是模擬的，信號是連續變化的。然而，現代電子設備大多是數字的，它們處理的是離散的采樣值。如何將連續的模擬信號轉換為數字信號，又如何將數字信號還原成連續的模擬信號？這便是采樣與重建的問題。 本章將深入探討采樣定理，它為我們提供瞭將模擬信號數字化而不丟失信息的理論基礎。 奈奎斯特-香農采樣定理： 這是信息論中的一個裏程碑式的定理。它指齣，如果一個信號的最高頻率分量低於采樣頻率的一半，那麼通過以兩倍於最高頻率的速率進行采樣，就可以完全保留原始信號的所有信息。這個“一半采樣頻率”被稱為奈奎斯特速率。 采樣過程： 我們將學習不同的采樣方式，以及它們對信號可能産生的影響。 混疊（Aliasing）： 如果采樣頻率低於奈奎斯特速率，就會發生混疊現象，即高頻成分會“摺疊”成低頻成分，導緻信息失真，無法恢復原始信號。這是在實際應用中需要特彆注意的問題。 信號重建： 采樣後，我們需要將離散的采樣值重新組閤成連續的模擬信號。本章將介紹不同的重建方法，例如插值法，以及它們的效果。 采樣與重建技術是數字信號處理（DSP）的基石，廣泛應用於： 數字音頻和視頻： CD、DVD、數字電視等都依賴於高效的采樣和重建技術。 通信係統： 現代數字通信係統，如手機通信，都經曆瞭模擬信號到數字信號的轉換過程。 數字測量儀器： 示波器、頻譜分析儀等數字測量設備也離不開采樣技術。 第五章：通信係統的基礎——如何有效地傳遞信息 信號與係統最直接的應用之一就是通信。如何將信息從一個地方安全、高效地傳遞到另一個地方，是通信係統設計者們麵臨的挑戰。 本章將介紹通信係統的基本原理和關鍵組成部分。 調製與解調： 在發送信息之前，通常需要對基帶信號進行調製，將其“搬移”到更高的載波頻率上，以便於傳輸。接收端則需要進行解調，將載波信號去除，恢復原始信息。我們會瞭解幅度調製（AM）、頻率調製（FM）、相位調製（PM）等基本調製方式。 信道編碼與譯碼： 在傳輸過程中，信號可能會受到噪聲的乾擾而産生錯誤。信道編碼通過在信息中添加冗餘位來檢測和糾正這些錯誤，提高傳輸的可靠性。 多路復用技術： 為瞭提高信道利用率，允許多個用戶同時使用同一通信鏈路，我們會介紹時分復用（TDM）、頻分復用（FDM）等技術。 理解這些通信係統的基礎概念，有助於我們認識到我們日常使用的電話、互聯網、無綫網絡等是如何工作的，以及它們在信息傳遞過程中所剋服的各種睏難。 第六章：數字濾波器設計——“淨化”信號的藝術 在現實世界的許多應用中，我們都需要對信號進行“淨化”或“整形”，例如去除噪聲、提取特定頻率成分、或者改變信號的形狀。數字濾波器就是實現這些功能的關鍵工具。 本章將介紹數字濾波器的基本原理和設計方法。 FIR濾波器與IIR濾波器： 數字濾波器主要分為有限脈衝響應（FIR）濾波器和無限脈衝響應（IIR）濾波器。我們將探討它們各自的特點、優缺點以及適用場景。 濾波器類型： 根據其頻率選擇性，濾波器可以分為低通濾波器（保留低頻，衰減高頻）、高通濾波器（保留高頻，衰減低頻）、帶通濾波器（保留特定頻率範圍）和帶阻濾波器（衰減特定頻率範圍）。 濾波器設計方法： 我們將介紹一些常用的濾波器設計方法，例如窗函數法、頻率采樣法、雙綫性變換法等，這些方法能夠幫助我們根據特定的技術指標來設計齣滿足要求的數字濾波器。 數字濾波器在眾多領域都有廣泛應用： 音頻處理： equalizer（均衡器）、降噪算法等。 圖像處理： 圖像平滑、邊緣檢測等。 通信係統： 信號整形、乾擾抑製等。 生物醫學信號處理： 心電圖、腦電圖信號的濾波。 總結與展望 信號與係統是現代科學技術不可或缺的理論基石。通過對本課程的學習，您將掌握分析和處理信號的基本方法，理解各種係統的工作原理，並能夠將這些知識應用於解決實際問題。從基礎的信號和係統定義，到深入的傅裏葉變換，再到實用的數字濾波器設計，我們為您構建瞭一個完整的知識體係。 本書旨在激發您對信號與係統領域的興趣，培養您的分析思維和工程實踐能力。希望這段學習旅程能為您打開一扇通往更廣闊科技領域的大門，讓您在未來的學習和工作中，能夠更加自信地駕馭信息時代的浪潮。

評分☆☆☆☆☆

最近開始著手信號與係統相關的實驗，之前一直對理論部分有些模糊的概念，總覺得在實際操作中難以落地。朋友推薦瞭我這本《信號與係統實驗》，我抱著試試看的心態買瞭迴來。這本書拿到手後，第一感覺就是排版很清晰，章節的劃分也比較閤理，能看齣編者在組織內容上的用心。我重點翻閱瞭關於傅裏葉變換和拉普拉斯變換在信號處理中應用的實驗部分，覺得講解得非常細緻，從原理的引入到具體的操作步驟，都給齣瞭詳細的說明，甚至還配備瞭一些示意圖，這對於初學者來說是極大的幫助。我希望通過這本書，能夠真正理解這些抽象的數學概念是如何在實際的電子係統中工作的，從而提升我的問題分析和解決能力。

評分☆☆☆☆☆

作為一名電子信息工程專業的學生，我一直在尋找能夠深入理解“信號與係統”這門核心課程的實驗指導書。市麵上相關的教材和參考書琳琅滿目，但總感覺缺少那麼一本能將理論與實踐完美結閤、既有深度又不失趣味性的讀物。在朋友的推薦下，我入手瞭這本《信號與係統實驗》，期望它能為我的實驗學習之旅提供堅實的支撐。這本書的封麵設計簡潔大方，透著一股嚴謹的學術氣息，封底的信息也足夠詳盡，讓我對作者和齣版社有瞭初步的瞭解。我迫不及待地想知道，這本書是否真的能幫助我擺脫在實驗課上“照本宣科”的窘境，真正掌握信號與係統分析的精髓。我尤其關注書中對於實驗儀器的操作指導是否清晰到位，以及實驗設計的邏輯性和趣味性是否能夠激發我的學習興趣，讓我樂在其中，學有所獲。

評分☆☆☆☆☆

我最近正在準備一項關於信號識彆的課程項目，需要大量的實驗數據和理論支持。我選擇這本《信號與係統實驗》，是因為我聽說它在實驗設計的嚴謹性和數據的可靠性方麵做得非常齣色。我尤其關注書中關於如何采集、處理和分析各種真實世界信號的章節。如果書中能夠提供關於如何使用MATLAB等工具進行信號處理和仿真的詳細指導，並且給齣一些典型的實驗數據格式和分析模闆，那將對我完成項目非常有幫助。我還希望能夠從書中學習到如何根據實驗結果來評估不同信號處理算法的性能，並能從中找到一些優化算法的思路。這本書能否成為我項目成功的關鍵，我拭目以待。

評分☆☆☆☆☆

作為一名對通信原理和數字信號處理充滿好奇的在讀研究生，我一直在尋找一本能夠提供前沿實驗案例和深度理論剖析的實驗教材。我瞭解到這本《信號與係統實驗》在學界具有一定的口碑，許多同行都錶示它在理論深度和實驗設計上都有獨到之處。我非常期待書中關於各種濾波器的實現與分析，以及係統時域和頻域響應的測量方法。如果書中能夠提供一些實際通信場景下的信號處理案例，例如噪聲抑製、信號解調等，那將是極大的驚喜。我還希望能看到一些關於現代信號處理技術，如小波分析、自適應濾波等在實驗中的應用，這對於我進行後續的研究工作將非常有啓發性。

評分☆☆☆☆☆

我是一名非科班齣身，但對電子技術非常感興趣的自學者。信號與係統對我來說是一個非常具有挑戰性的領域，很多基礎概念我都需要從頭開始學習。我選擇這本書，是希望它能以一種更加直觀和易懂的方式來引導我入門。我非常看重實驗的趣味性和實踐性，希望通過動手操作，能夠將那些枯燥的公式和理論轉化為生動的現實。我期待書中能夠提供一些非常基礎的實驗，例如搭建簡單的RC電路來觀察信號的響應，或者利用示波器觀察不同類型信號的波形。如果書中還能提供一些在綫資源鏈接，例如相關的仿真軟件教程或者視頻講解，那將對我這個自學者來說是莫大的福音，能大大提高我的學習效率。