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龚晶，许凤慧，卢娟，孙梯全，娄朴根 著

图书标签:

• 信号与系统
• 实验
• 电路分析
• MATLAB
• Simulink
• 通信原理
• 控制系统
• 数字信号处理
• 电工实验
• 高等数学
• 工程数学

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111558118

版次：1

商品编码：12117912

品牌：机工出版

包装：平装

丛书名： 普通高等教育电子信息类规划教材

开本：16开

出版时间：2017-01-01

用纸：胶版纸

页数：204

内容简介

　　“信号与系统实验”是通信电子、信息工程等专业的一门基础实验课程。本书紧密配合“信号与系统”课程理论教学，力求通过实验课程的开设培养读者的创新思维与工程实践能力。
　　全书正文分两部分，第1部分包括10项信号与系统的基本操作实验；第2部分包括16项MATLAB辅助设计与仿真实验。附录中介绍了信号与系统常用测量仪器的使用，MATLAB的基本操作，以及本书MATLAB子函数使用情况的速查表。
　　本书对实验基本原理的介绍简明扼要，涉及的计算机软件知识通俗易懂。书中提供了大量的典型例题程序，并布置了相应的实验内容和设计课题，适合实验教学和读者自学。
　　本书可作为大学本科或专科通信工程、电子信息类专业的信号与系统实验教材，也可作为其他理工科相关专业的教师和学生的参考书。

目录

第1部分 信号与系统基本操作实验
1.1 连续时间信号的测量
1.1.1 实验目的
1.1.2 实验原理
1.1.3 实验任务
1.1.4 实验要求及注意事项
1.1.5 实验器材
1.1.6 实验预习
1.1.7 实验报告
1.2 系统频率响应的测量
1.2.1 实验目的
1.2.2 实验原理
1.2.3 实验任务
1.2.4 实验要求及注意事项
1.2.5 实验器材
1.2.6 实验预习
1.2.7 实验报告
1.3 矩形脉冲通过一阶电路
1.3.1 实验目的
1.3.2 实验原理
1.3.3 实验任务
1.3.4 实验要求与注意事项
1.3.5 实验器材
1.3.6 实验预习
1.3.7 实验报告
1.4 二阶电路的瞬态响应
1.4.1 实验目的
1.4.2 实验原理
1.4.3 实验任务
1.4.4 实验要求及注意事项
1.4.5 实验器材
1.4.6 实验预习
1.4.7 实验报告
1.5 正弦波信号与锯齿波信号的频谱
1.5.1 实验目的
1.5.2 实验原理
1.5.3 实验任务
1.5.4 实验要求及注意事项
1.5.5 实验设备
1.5.6 实验预习
1.5.7 实验报告
1.6 矩形信号的频谱分析
1.6.1 实验目的
1.6.2 实验原理
1.6.3 实验任务
1.6.4 实验步骤与要求
1.6.5 实验设备
1.6.6 实验预习及思考题
1.6.7 实验报告
1.7 连续时间系统的模拟
1.7.1 实验目的
1.7.2 实验原理
1.7.3 实验任务
1.7.4 实验要求及注意事项
1.7.5 实验器材
1.7.6 实验预习
1.7.7 实验报告
1.8 RC有源滤波器
1.8.1 实验目的
1.8.2 实验原理
1.8.3 实验任务
1.8.4 实验要求及注意事项
1.8.5 实验器材
1.8.6 实验预习
1.8.7 实验报告
1.9 二阶有源网络的传输特性
1.9.1 实验目的
1.9.2 实验原理
1.9.3 实验任务
1.9.4 实验要求及注意事项
1.9.5 实验仪器
1.9.6 实验预习
1.9.7 实验报告
1.10 抽样定理与信号恢复
1.10.1 实验目的
1.10.2 实验原理
1.10.3 实验任务
1.10.4 实验要求及注意事项
1.10.5 实验仪器
1.10.6 实验预习
1.10.7 实验报告
第2部分 MATLAB辅助设计与仿真分析实验
2.1 MATLAB的上机操作与实践
2.1.1 实验目的
2.1.2 实验涉及的MATLAB子函数
2.1.3 实验内容
2.1.4 实验设备
2.1.5 实验预习
2.2 连续时间信号的产生
2.2.1 实验目的
2.2.2 实验涉及的MATLAB子函数
2.2.3 实验原理
2.2.4 实验任务
2.2.5 实验预习
2.2.6 实验报告
2.3 拉普拉斯变换及其应用
2.3.1 实验目的
2.3.2 实验涉及的MATLAB子函数
2.3.3 实验原理
2.3.4 实验任务
2.3.5 实验预习
2.3.6 实验报告
2.4 连续时间系统的冲激响应与阶跃响应
2.4.1 实验目的
2.4.2 实验涉及的MATLAB子函数
2.4.3 实验原理
2.4.4 实验任务
2.4.5 实验预习
2.4.6 实验报告
2.5 卷积的应用
2.5.1 实验目的
2.5.2 实验涉及的MATLAB子函数
2.5.3 实验原理
2.5.4 实验任务
2.5.5 实验预习
2.5.6 实验报告
2.6 连续时间信号的傅里叶分析
2.6.1 实验目的
2.6.2 实验涉及的MATLAB子函数
2.6.3 实验原理
2.6.4 实验任务
2.6.5 实验预习
2.6.6 实验报告
2.7 连续系统的零极点分析
2.7.1 实验目的
2.7.2 实验涉及的MATLAB子函数
2.7.3 实验原理
2.7.4 实验任务
2.7.5 实验预习
2.7.6 实验报告
2.8 连续系统的频率响应
2.8.1 实验目的
2.8.2 实验涉及的MATLAB子函数
2.8.3 实验原理
2.8.4 实验任务
2.8.5 实验预习
2.8.6 实验报告
2.9 离散时间信号与信号的频谱分析（FFT）
2.9.1 实验目的
2.9.2 实验涉及的MATLAB子函数
2.9.3 实验原理
2.9.4 实验任务
2.9.5 实验预习
2.9.6 实验报告
2.10 信号的调制与解调
2.10.1 实验目的
2.10.2 实验涉及的MATLAB子函数
2.10.3 实验原理
2.10.4 实验任务
2.10.5 实验预习
2.10.6 实验报告
2.11 信号的时域抽样与重建
2.11.1 实验目的
2.11.2 实验原理
2.11.3 实验任务
2.11.4 实验预习
2.11.5 实验报告
2.12 z变换及其应用
2.12.1 实验目的
2.12.2 实验涉及的MATLAB子函数
2.12.3 实验原理
2.12.4 实验任务
2.12.5 实验预习
2.12.6 实验报告
2.13 离散系统的零极点分析
2.13.1 实验目的
2.13.2 实验涉及的MATLAB子函数
2.13.3 实验原理
2.13.4 实验任务
2.13.5 实验预习
2.13.6 实验报告
2.14 离散系统的频率响应
2.14.1 实验目的
2.14.2 实验涉及的MATLAB子函数
2.14.3 实验原理
2.14.4 实验任务
2.14.5 实验预习
2.14.6 实验报告
2.15 IIR数字滤波器的设计
2.15.1 实验目的
2.15.2 实验涉及的MATLAB子函数
2.15.3 实验原理
2.15.4 实验任务
2.15.5 实验预习
2.15.6 实验报告
2.16 用窗函数法设计FIR数字滤波器
2.16.1 实验目的
2.16.2 实验涉及的MATLAB子函数
2.16.3 实验原理
2.16.4 实验任务
2.16.5 实验预习
2.16.6 实验报告
附录
附录A 信号与系统常用测量仪器的使用
A.1 信号发生器
A.2 交流毫伏表
A.3 选频电平表
A.4 示波器
附录B MATLAB的基本操作与使用方法
B.1 MATLAB的工作环

前言/序言

　　信号与系统实验是通信、电子、信息工程以及相关专业的必修课程。该实践课程由电路分析基础实验课程做基础，为后续的数字信号处理、语音处理、现代通信系统等专业基础实践课程做先导。学好这门实践课程，对于理解信号与系统的基本理论和提高学生的实际动手能力，是十分重要的。
　　随着大规模集成电路和计算机技术的发展，信号与信息处理以及相关学科与计算机的联系越来越紧密。这不仅体现在学科本身的建设上，同时也影响到这些专业学科教学的全过程。MATLAB软件是对信号与系统课程的学习非常有帮助的辅助设计、分析及测试工具。因此，作为专业基础教学的实践课程，信号与系统实验中不但有许多基本的实验方法和手段需要学生熟练掌握，而且要把MATLAB这种有效的新型实验方法介绍给学生，使他们开拓思路，勇于实践，提高认识问题和解决问题的能力，更好地理解和掌握信号与系统的理论。
　　本着以上的目的，集多年教学的经验，根据本校专业设置的特点，借鉴兄弟学校教学改革的成功经验，我们编写了本教材。
　　本书分两部分，共26个实验专题，能够满足30～40学时的教学任务。
　　第1部分为信号与系统基本操作实验，共有10个实验专题。使学生了解和掌握信号与系统最基本的研究方法，训练他们的动手能力。这一部分的实验是必不可少的，也是仅用计算机模拟实验所不能替代的。
　　第2部分为MATLAB辅助设计与仿真分析实验，共有16个实验专题。训练学生利用MATLAB软件仿真进行信号与系统分析与应用。
　　为了使学生能够更好地掌握信号与系统理论与实践知识，本书对每个实验的基本原理都进行了简明扼要的介绍，并在MATLAB部分提供了大量的典型例题程序。在每个实验专题中都布置了实验任务或设计任务及思考题，适合实验教学和学生自学。书中“*”代表选做与选学内容。
　　附录中介绍了信号与系统常用测量仪器的使用，MATLAB的基本操作，以及本书MATLAB子函数使用情况的速查表。
　　本书由龚晶、许凤慧、卢娟、孙梯全、娄朴根编写。刘舒帆、陆辉、赵红对本书的编写给予了大力支持，提出了很多宝贵意见，在此致以衷心的感谢。
　　由于编者水平有限，书中难免存在错漏之处，敬请读者批评指正。

《电磁场与电磁波：理论与应用》 内容简介 本书深入浅出地探讨了电磁场与电磁波这两个在现代科学技术中占据核心地位的物理概念。我们生活中的无线通信、电力传输、成像技术，乃至基础的物理现象，都与电磁场的性质及其传播规律息息相关。本书旨在为读者构建一个扎实而全面的理论框架，并着重介绍这些理论在工程实践中的广泛应用。 第一章：静电场 本章将从基本概念入手，详细阐述静电场的产生、性质及其行为规律。我们将回顾麦克斯韦方程组中的高斯定律，并由此引出电场强度和电势的概念。通过对点电荷、线电荷、面电荷和体电荷分布产生的电场进行分析，读者将掌握计算不同电荷分布下电场强度和电势的方法。库仑定律作为静电力的基础，将得到深入解析，并介绍其在实际问题中的应用，例如静电斥力和吸引力。 我们还将探讨电介质对电场的影响，包括电极化现象、相对介电常数以及边界条件。介电常数是描述介质电学性质的关键参数，理解其作用对于分析电容器和绝缘材料至关重要。势能的概念在静电场中扮演着重要角色，我们将讨论电场力做功与电势能变化的关系，并推导出静电场的环路积分等于零的保守性。 本章的另一重点是电容器。我们将分析平行板电容器、圆柱形电容器和球形电容器的电容计算，并深入研究电容器在储存电能方面的作用。多层电容器和非均匀介质电容器的讨论将进一步拓宽读者的视野。最后，我们将介绍静电场的边界条件，这对于理解不同介质界面处的电场行为至关重要。 第二章：静磁场 与静电场类似，本章将聚焦于静磁场的产生、性质与规律。我们将从安培定律出发，介绍载流导线产生的磁场，包括直导线、环形导线和螺线管的磁场分布。毕奥-萨伐尔定律将作为计算任意载流体产生的磁场的基本工具。 磁场强度和磁感应强度是描述磁场的重要物理量，我们将详细阐述它们的定义、单位以及相互关系。磁向量势的概念也将被引入，它提供了一种更为简洁和统一的方式来描述和计算磁场。 本章还将深入探讨磁介质的性质，包括磁化强度、磁导率以及顺磁性、抗磁性和铁磁性材料的特性。理解磁介质的行为对于设计电磁设备至关重要。我们将分析磁场中的边界条件，以及磁场在不同介质界面上的变化规律。 第三章：时变电磁场 本章将从时变电磁场的概念出发，引出法拉第电磁感应定律。我们将分析变化的磁场如何产生感应电动势，以及电磁感应在发电机、变压器等设备中的应用。楞次定律则进一步解释了感应电流的方向。 然而，时变电磁场的完整描述离不开位移电流的概念。我们将详细介绍麦克斯韦对安培定律的修正，引入位移电流项，并在此基础上完整地阐述麦克斯韦方程组。麦克斯韦方程组是描述电磁场行为的基石，它统一了电场、磁场以及它们随时间变化的规律。 我们将探讨电磁场与电磁波的产生机制。理解电荷和电流的动态变化如何激发电磁场的传播，是理解电磁波现象的关键。本章也将初步介绍电磁波的基本性质，为后续章节做好铺垫。 第四章：电磁波在均匀介质中的传播 本章将聚焦于电磁波在理想均匀介质中的传播特性。我们将从麦克斯韦方程组出发，推导出波动方程，并分析电磁波的传播速度、波阻抗等关键参数。 电磁波的极化是其重要的物理特性之一。我们将详细介绍线极化、圆极化和椭圆极化，并讨论它们在通信和雷达技术中的应用。 对于不同介质边界的电磁波传播，我们将详细分析反射和折射现象。斯涅尔定律和菲涅尔方程将得到应用，帮助我们理解电磁波在界面上的能量分配和方向改变。我们将讨论全反射现象及其应用，例如光纤通信。 阻抗匹配的概念在信号传输中至关重要。本章将介绍如何通过匹配传输线阻抗来最小化信号的反射，提高能量传输效率。 第五章：电磁波的辐射 本章将深入研究电磁波的辐射源和辐射特性。我们将分析偶极子天线的辐射场分布，包括近区和远区场。天线的方向图将得到详细介绍，它描述了天线在不同方向上的辐射强度。 我们将讨论天线的增益和效率，以及它们如何影响天线的辐射性能。回波损耗和驻波比是衡量天线性能的重要指标。 本章还将介绍不同类型天线的辐射特性，例如单极天线、环形天线、螺旋天线等。多天线系统及其应用，如MIMO技术，也将得到初步介绍。 第六章：传输线理论 传输线是电磁能量和信号进行传输的重要媒介。本章将从集中参数和分布参数模型出发，分析传输线的特性。 我们将推导传输线的电压和电流的波动方程，并引入特性阻抗和传播常数等概念。反射系数和驻波比将再次出现，帮助我们理解传输线上的信号反射和能量损耗。 本章还将重点介绍阻抗匹配技术，包括使用匹配网络和阻抗变换器来消除反射，最大化信号传输效率。微带线和带状线的分析将为实际工程设计提供理论基础。 第七章：波导理论 波导是一种引导电磁波传输的特殊结构。本章将分析理想导体制成的矩形波导和圆波导中的电磁波模式。 我们将区分电磁波在波导中的横电（TE）模式和横磁（TM）模式。截止频率的概念是理解波导传播的关键，我们将分析不同模式的截止频率以及它们如何影响波导的传输特性。 本章还将讨论波导中的损耗，以及不同模式的传播损耗差异。波导的接口技术和应用，如波导连接器和滤波器，也将得到介绍。 第八章：天线理论与应用 本章将对天线理论进行更深入的探讨，并结合实际应用进行讲解。我们将回顾基本天线类型，并介绍更为复杂的阵列天线。 天线测量技术是评估天线性能的重要环节。本章将介绍场区法、近场测量法等测量方法。 电磁兼容性（EMC）是现代电子设备设计中不可忽视的一环。本章将介绍天线在EMC中的作用，以及如何通过合理的天线设计来减少电磁干扰。 第九章：电磁波在物质中的应用 本章将聚焦于电磁波在不同物质中的具体应用。我们将探讨电磁波在介质中的传播特性，例如吸收、散射和衍射。 雷达系统是电磁波应用的重要领域。本章将介绍雷达的工作原理，包括脉冲雷达和连续波雷达。多普勒效应在雷达测速中的应用也将被详细阐述。 医学成像技术，如X射线成像、核磁共振成像（MRI）等，都离不开电磁波的应用。本章将介绍这些技术的基本原理和电磁波在其中的作用。 第十章：电磁场与电磁波的数值计算方法 对于复杂问题的分析，解析解往往难以获得。本章将介绍常用的电磁场与电磁波数值计算方法，包括有限元法（FEM）、有限差分时域法（FDTD）和矩量法（MoM）。 我们将介绍这些方法的原理、算法和适用范围。通过数值方法，我们可以对天线设计、电磁兼容性分析、散射问题等进行精确的仿真和预测。 总结 《电磁场与电磁波：理论与应用》力求为读者提供一个系统、深入的知识体系。从基础的静电场和静磁场，到复杂的时变电磁场和电磁波传播，本书逐步引导读者理解这些基本概念。随后，我们深入探讨了电磁波的辐射、传输线理论、波导理论以及各种实际应用，并辅以现代数值计算方法。本书不仅是学习电磁场与电磁波理论的宝贵资源，更是理解和解决现代工程技术中众多难题的有力工具。我们希望通过本书的学习，读者能够深刻体会电磁场与电磁波的魅力，并将其知识转化为推动科技进步的强大力量。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本书，我以为它会是一本围绕着“信号”与“系统”这两个核心概念展开的实践性指导手册。我设想中，它应该包含一系列有趣的、能够激发我探索欲望的实验案例。比如，如何利用数字信号处理技术对音频信号进行降噪，或者如何搭建一个简单的通信系统，发送和接收模拟信号。我特别期待能看到书中详细介绍如何使用常用的实验仪器，例如示波器、函数发生器、频谱分析仪等，并且提供清晰的实验电路图和操作步骤。我希望通过这些实验，能够直观地理解卷积、Z变换、频率响应等抽象的理论概念，并能熟练地运用它们来分析和设计实际的信号处理系统。 然而，这本书的内容似乎更倾向于对一些数学模型和理论框架的深入探讨，而不是实际动手操作的指导。它可能花费大量的篇幅来讲解一些高级的数学定理，或者分析一些抽象的系统模型，但缺乏将这些理论与实际实验操作联系起来的桥梁。我期待的是看到清晰的实验设计、详细的仪器设置、以及对实验结果的深入解读，而这本书给我的感觉更像是对这些理论概念的一种学术性的延伸和拓展，而非实践性的学习材料。这让我有点儿不知所措，因为我原本是希望通过这本书来提升我的实践技能，而不是仅仅停留在理论的层面。

评分☆☆☆☆☆

当我在书架上看到“信号与系统实验”这本书时，我的第一反应就是找到一本能够让我亲手操作，将抽象理论转化为实际操作的指南。我期待的是书中能够提供一系列清晰、实用、且有趣的实验项目，让我能够通过实际动手，深入理解诸如傅里叶变换、Z变换、卷积等核心概念。例如，我希望能有详细的实验步骤，指导我如何使用示波器观察不同类型信号的波形，如何搭建滤波器来分离或增强特定频率的信号，或者如何利用软件工具（如MATLAB）来模拟各种信号和系统的行为，并通过图表直观地展示结果。我希望这本书能成为我从理论学习者向实践者转变的跳板。 然而，当我翻阅这本书时，我发现它并没有提供我所期望的实验指导。它更多地是对信号与系统理论的深入探讨，包括了大量的数学公式、定理证明以及高级的分析方法。虽然这些理论内容非常精炼和深刻，对于建立扎实的理论基础至关重要，但它却鲜有提及具体的实验环节。我找不到关于如何搭建实验电路、如何设置仪器参数、或者如何进行数据采集和分析的实际指导。这本书更像是为那些已经具备一定实验基础，或者希望在理论层面做进一步深造的读者准备的。对于我这样一位更倾向于通过动手实践来学习的读者来说，这本书在“实验”这一环节上，显得有些力不从心，无法满足我通过实践来理解和掌握知识的需求。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名，直接点明了“信号与系统实验”的主题，无疑勾起了我对动手实践的浓厚兴趣。我原本设想，这本书应该像一本操作手册，带领我一步步走进实验室，或者我的个人工作台，用真实的仪器或仿真的工具，去探索信号的奥秘，理解系统的本质。我期待着书中能够提供详细的实验项目，涵盖从基础的信号生成与测量，到复杂的系统分析与设计。例如，我希望能够跟着书中的指引，用示波器观察不同类型信号的波形，用频谱仪分析信号的频率成分，或者通过编程模拟实现滤波器，观察其对不同频率信号的衰减效果。 然而，当我阅读这本书的内容时，我发现它并没有如我所愿，提供具体的实验步骤和操作指南。它更多地是在深入地阐述与信号与系统相关的理论知识，比如各种变换的性质、系统的稳定性判据、以及某些高级的信号处理算法的数学推导。虽然这些理论知识本身非常有价值，也为理解信号与系统打下了坚实的理论基础，但它却忽略了“实验”这一核心部分。我感觉自己像是坐在教室里听一场精彩的理论讲座，却无法走到实验室去验证这些理论，体验其中的乐趣和挑战。这本书缺乏将抽象的数学公式转化为可视化的实验现象的纽带，这让我对于如何将书中的知识应用到实际操作中感到迷茫。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计和书名“信号与系统实验”，让我满怀期待地认为这将是一本能够指导我进行实际操作的宝典。我脑海中浮现的场景是，书中有清晰的实验电路图、详细的仪器使用说明、以及丰富多样的实验案例，让我能够亲手搭建电路，测量信号，分析系统响应。我希望能通过这本书，能够更直观地理解傅里叶级数和变换在信号分析中的作用，学会如何利用滤波器去除噪声，或者如何搭建一个简单的调制解调系统。我渴望的是那种“一看就懂，一学就会”的实践指导，能够将抽象的理论知识转化为切实可感的动手能力。 然而，这本书的内容却显得十分理论化，它更像是一本信号与系统理论的深度剖析，而非一本实验手册。书中充斥着大量的数学公式、定理推导以及复杂的理论模型。虽然这些内容本身极具学术价值，能够帮助读者深入理解信号与系统的底层逻辑，但它却缺乏将这些理论与实际操作联系起来的桥梁。我并没有找到关于如何使用具体的实验设备，例如示波器、信号发生器、频谱分析仪等，来进行实际观测的指导。同样，关于如何通过编程语言（如MATLAB或Python）来实现信号处理和系统仿真的具体方法和示例也相对较少。这让我感到这本书与我所期待的“实验”二字，似乎有些名不副实，无法满足我通过实践来学习的愿望。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面上赫然写着“信号与系统实验”，然而当我满怀期待地翻开它，希望能在实践中加深对理论的理解时，却发现这本书的内容与我预期的似乎有些偏差。它并没有像我想象的那样，提供一系列精心设计的实验项目，指导我如何利用示波器、信号发生器等仪器搭建电路，观察信号的产生、变换和传输过程。我期待的是那种手把手教你从零开始，一步步搭建实验平台，验证傅里叶变换、拉普拉斯变换等核心概念的实用指南。例如，我希望能有关于如何观察周期信号的频谱，如何通过滤波器实现特定频率的信号提取，或者如何模拟和分析离散时间系统的响应等详细的实验步骤和注意事项。 然而，这本书的内容更像是一部理论的拓展读物，深入探讨了一些信号与系统领域更前沿或更具理论深度的话题。它可能详细地阐述了某种高级信号处理算法的数学原理，或者对某个复杂系统的数学模型进行了详尽的推导。虽然这些内容本身可能很有价值，但对于我这样一位期望通过动手实验来巩固基础知识的读者来说，它们显得过于抽象和遥远。我更希望看到的是通过实际操作，例如在MATLAB或Python环境中编写代码，模拟信号的生成和处理，然后通过图表直观地展示实验结果，并与理论预测进行对比。这本书似乎缺失了那种将抽象概念具象化、将数学模型转化为实际观测的过程，这让我感到有些失落，毕竟“实验”二字在书名中占据了如此重要的位置。