信號與係統實驗教程 高平 9787811307771 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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高平 著

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齣版社： 江蘇大學齣版社

ISBN：9787811307771

商品編碼：29375407910

包裝：平裝

齣版時間：2014-09-01

基本信息

書名：信號與係統實驗教程

定價：30.00元

作者：高平

齣版社：江蘇大學齣版社

齣版日期：2014-09-01

ISBN：9787811307771

字數：

頁碼：232

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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高平編寫的《信號與係統實驗教程》簡要介紹瞭信號與係統實驗必要的理論知識和基本原理，對信號與係統、數字信號處理中典型的分析和設計方法進行瞭說明，提供瞭信號與係統、數字信號處理的實驗內容、步驟和要求，並針對每個實驗涉及的理論知識，給齣思考題。

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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信號與係統：探尋信息傳遞的奧秘與現代通信的基石 引言： 在浩瀚的科學技術領域，信號與係統無疑扮演著至關重要的角色。從人類最原始的語言交流，到現代社會賴以生存的通信網絡、醫療診斷設備、自動化控製係統，再到我們日常生活中無處不在的影音娛樂，無一不深刻地反映著信號與係統的理論與實踐。它們如同信息時代的血脈，承載著數據的流動，驅動著技術的革新。本書旨在深入淺齣地剖析信號與係統的核心概念，揭示信息傳遞的本質規律，並引導讀者掌握分析與設計各類係統的方法，為理解和構建復雜的現代工程技術奠定堅實的基礎。 第一章：信號的本質與分類 本章將首先帶領讀者認識“信號”這一核心概念。什麼是信號？它不僅僅是簡單的電磁波或聲音，更是信息的載體，是描述物理世界變化的數學模型。我們將探討信號的多種錶現形式，例如連續信號與離散信號，它們在時間維度上的差異，以及為何在數字時代，離散信號變得如此重要。 連續信號與離散信號： 深入理解信號在連續時間域和離散時間域上的區彆。探討連續信號如何被采樣轉化為離散信號，以及采樣定理在數字信號處理中的關鍵作用。 周期信號與非周期信號： 分析信號在時間上是否具有重復性，以及這種周期性如何影響信號的分析方法。我們將介紹傅裏葉級數等工具，用於分解周期信號。 能量信號與功率信號： 區分信號所攜帶的總能量與平均功率，這對於理解信號的傳輸和處理能力至關重要。 其他信號類型： 介紹脈衝信號、指數信號、正弦信號等常見信號，並分析它們的數學特性及其在實際應用中的意義。 第二章：係統的特性與描述 在理解瞭信號之後，本章將聚焦於“係統”。係統是對信號進行某種變換或處理的實體，它可以是物理設備，也可以是數學模型。我們將係統視為一個“黑箱”，接受輸入信號，産生輸齣信號，並重點分析係統的各種基本特性。 綫性係統： 探討係統是否滿足疊加原理和齊次性。綫性係統具有良好的數學性質，是許多分析方法的基礎。 時不變係統： 分析係統的特性是否隨時間變化。時不變係統意味著係統的行為不會因為輸入信號的時間偏移而改變。 因果係統： 考察係統的輸齣是否隻依賴於當前的和過去的輸入，而不依賴於未來的輸入。這在實時係統設計中尤為重要。 穩定係統： 討論係統在有界輸入下是否能産生有界輸齣。穩定性是保證係統可靠運行的關鍵。 其他係統特性： 介紹記憶係統、無記憶係統、可逆係統等，並分析這些特性對係統設計和分析的影響。 第三章：時域分析：捲積與衝激響應 本章將深入探討係統的時域分析方法，這是理解係統如何響應不同輸入信號的基礎。核心概念將是“捲積”，它描述瞭綫性時不變係統輸齣信號與輸入信號和係統衝激響應之間的關係。 衝激函數（狄拉剋衝激）與單位階躍函數： 介紹這兩個重要的基本信號，以及它們在係統分析中的特殊作用。 捲積的概念與計算： 詳細闡述捲積的數學定義，並提供多種計算方法，包括圖解法和解析法，以加深理解。 衝激響應： 重點講解衝激響應的作用，它是描述綫性時不變係統特性的“指紋”。通過衝激響應，我們可以完全瞭解係統對任何輸入的響應。 應用舉例： 通過實際的例子，如RC電路、彈簧-質量-阻尼係統等，展示捲積在分析實際係統中的應用。 第四章：頻域分析：傅裏葉變換與傅裏葉級數 雖然時域分析直觀易懂，但對於復雜信號和係統，頻域分析提供瞭更強大的工具。本章將引入傅裏葉變換和傅裏葉級數，使我們能夠將信號從時間域轉換到頻率域，從而揭示信號的頻譜特性。 傅裏葉級數： 講解如何將周期信號分解為一係列不同頻率的正弦和餘弦分量的疊加，從而分析其頻譜。 傅裏葉變換： 將傅裏葉級數的概念推廣到非周期信號，引入傅裏葉變換，用於分析任意信號的頻譜。 頻譜的意義： 解釋頻譜圖所傳達的信息，例如信號的頻率成分、能量分布以及噪聲等。 帕斯瓦爾定理： 介紹該定理，它將信號的能量與其頻譜聯係起來，對於能量分析非常重要。 應用： 討論傅裏葉變換在信號濾波、調製解調、圖像處理等領域的廣泛應用。 第五章：拉普拉斯變換與Z變換 為瞭更方便地分析綫性時不變係統，尤其是那些具有復雜微分方程或差分方程描述的係統，拉普拉斯變換和Z變換應運而生。它們能夠將復雜的時域運算轉化為代數運算，極大地簡化瞭分析過程。 拉普拉斯變換： 引入復指數信號，以及拉普拉斯變換如何將信號映射到復平麵。重點分析其收斂域（ROC）的概念，以及它如何決定係統的穩定性。 傳遞函數： 講解如何利用拉普拉斯變換定義係統的傳遞函數，它是係統在復頻域的“頻率響應”的推廣，能夠完全錶徵係統的特性。 Z變換： 針對離散時間信號，引入Z變換。它與拉普拉斯變換在概念上是對應的，是分析離散時間係統（如數字濾波器）的核心工具。 離散時間係統分析： 講解如何利用Z變換分析離散時間係統的穩定性、頻率響應以及係統設計。 第六章：係統函數與頻率響應 本章將進一步深化對係統在頻域特性的理解。係統函數（傳遞函數）是描述係統行為的關鍵，而頻率響應則直觀地展示瞭係統對不同頻率信號的放大或衰減程度。 係統函數的性質： 探討係統函數的零點和極點如何決定係統的行為，以及它們在S平麵（拉普拉斯變換）和Z平麵（Z變換）上的位置對係統穩定性和響應特性的影響。 頻率響應： 詳細介紹頻率響應的定義，以及如何從係統函數中獲得。它揭示瞭係統對不同頻率信號的增益和相位延遲。 濾波器設計： 介紹如何根據所需的頻率響應特性來設計濾波器，如低通、高通、帶通和帶阻濾波器，它們是信號處理中不可或缺的組成部分。 幅度響應與相位響應： 分彆分析係統對信號幅度和相位的改變，以及它們在通信和控製係統中的重要作用。 第七章：狀態空間分析 在許多復雜的係統中，僅僅依靠輸入-輸齣關係可能不足以完全描述係統的動態行為。狀態空間分析提供瞭一種更全麵、更強大的係統描述方法，尤其適用於多輸入多輸齣（MIMO）係統。 狀態變量： 介紹狀態變量的概念，它們是描述係統內部狀態所需的最小變量集閤。 狀態方程與輸齣方程： 講解如何用一組一階微分方程（連續係統）或差分方程（離散係統）來描述係統的狀態變化，以及如何通過狀態變量和輸入來計算輸齣。 傳遞矩陣： 對於MIMO係統，介紹傳遞矩陣的概念，它是由各個輸入-輸齣對的傳遞函數組成的。 係統能控性和可觀測性： 分析係統的能控性（是否能通過輸入控製係統達到任意狀態）和可觀測性（是否能通過輸齣推斷齣係統狀態），這些特性對於係統設計和控製器設計至關重要。 應用： 探討狀態空間分析在現代控製理論、機器人學、航空航天等領域的應用。 第八章：隨機信號與係統 現實世界中的許多信號並非完全確定的，而是帶有隨機性的。本章將引入隨機信號的概念，並分析係統如何處理這些不確定信號。 隨機變量與隨機過程： 介紹隨機變量和隨機過程的基本概念，如概率密度函數、均值、方差等。 平穩過程： 分析具有統計特性不隨時間變化的隨機過程，以及它們在信號分析中的重要性。 功率譜密度： 討論如何描述隨機信號在不同頻率上的能量分布，這對於理解噪聲的特性和濾波器的設計非常關鍵。 隨機信號通過綫性係統： 分析當隨機信號通過綫性係統時，輸齣信號的統計特性如何變化。 應用： 探討隨機信號分析在噪聲濾波、通信係統性能評估、可靠性工程等領域的應用。 第九章：采樣理論與數字信號處理基礎 在數字時代，信號的數字化處理是核心技術。本章將深入探討采樣理論，並介紹數字信號處理（DSP）的基礎概念。 奈奎斯特定理： 詳細闡述奈奎斯特定理，解釋為何需要足夠的采樣率纔能無失真地恢復原始信號。 采樣過程中的失真： 分析欠采樣和過采樣可能帶來的問題，如混疊。 數字濾波器： 介紹無限衝激響應（IIR）濾波器和有限衝激響應（FIR）濾波器，它們是數字信號處理中用於濾波、變換等操作的關鍵工具。 離散傅裏葉變換（DFT）與快速傅裏葉變換（FFT）： 講解DFT如何將離散時間信號變換到離散頻率域，以及FFT如何高效地計算DFT，為數字信號的頻譜分析提供瞭強大的支持。 應用： 涵蓋數字音頻、數字圖像、通信係統中的各種數字信號處理技術。 第十章：現代應用展望 本章將帶領讀者將所學的信號與係統知識應用到現代科技的各個前沿領域，展現理論的強大生命力。 通信係統： 從蜂窩通信到衛星通信，信號與係統是信息傳輸的基石，涉及調製、解調、編碼、解碼等關鍵技術。 控製係統： 自動駕駛、工業自動化、航空航天控製等，無不依賴於對係統動態的精確建模和控製。 醫學成像與診斷： CT、MRI、超聲波等，都離不開信號的采集、處理和分析。 人工智能與機器學習： 信號的特徵提取、模式識彆等是AI算法訓練和應用的重要環節。 其他領域： 探討在金融、生物、環境監測等領域信號與係統技術的應用。 結語： 信號與係統是一門博大精深的學科，它不僅是理解現代工程技術的基礎，更是驅動未來創新的引擎。通過對本書內容的深入學習與實踐，讀者將能夠掌握分析復雜係統、設計高效算法、理解信息世界運行規律的強大能力，為在各個科技領域取得卓越成就奠定堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我帶來的最大啓示在於其對實驗設計的創新性。我翻閱瞭不少關於信號與係統實驗的書籍，但《信號與係統實驗教程》在實驗項目的選擇和設計上，確實展現齣瞭獨特的視角。它並沒有僅僅局限於傳統的經典實驗，而是引入瞭一些與當前技術發展緊密相關的前沿課題，這讓我在學習過程中能夠接觸到最新的技術動態，培養對新興領域的好奇心。我特彆看好它在某些實驗中引入瞭模擬仿真和實際硬件相結閤的設計思路，這能夠幫助我更好地理解理論知識在現實世界中的應用。而且，書中的每一個實驗都不僅僅是為瞭完成任務，更側重於讓讀者理解實驗背後的科學原理和工程意義。我個人認為，這種從“為什麼要做”到“怎麼做”的深入講解，對於構建一個完整的知識體係至關重要。

評分☆☆☆☆☆

我最近入手瞭這本《信號與係統實驗教程》，可以說是一次非常值得的投資。它不僅僅是一本枯燥的實驗操作指南，更像是一扇通往信號與係統理論世界的大門，讓你在實踐中體驗理論的魅力。我尤其欣賞教程在實驗設計上的深度和廣度，它涵蓋瞭從經典的傅裏葉變換到現代的數字信號處理技術，每一個實驗都充滿瞭挑戰性和趣味性。書中的插圖和圖示非常精美，將復雜的概念以直觀的方式呈現齣來，極大地降低瞭學習的門檻。而且，教程非常注重培養讀者的獨立思考能力，它鼓勵我們去探索、去創新，而不是簡單地照搬照抄。我特彆喜歡書中提齣的那些開放性問題，它們能夠激發我進一步思考，並嘗試用不同的方法來解決問題。我已經迫不及待地想把書中的理論知識運用到實際的實驗操作中，相信這本教程一定會為我的學術研究和工程實踐打下堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本《信號與係統實驗教程》給我帶來瞭很多驚喜，雖然我還沒有來得及深入鑽研每一個實驗，但僅僅是翻閱目錄和實驗設計，就足以讓我感受到作者的用心良苦。實驗的安排循序漸進，從最基礎的信號生成和處理，到復雜的係統建模和分析，都進行瞭清晰的劃分。更令我贊賞的是，教程在理論講解和實際操作之間找到瞭絕佳的平衡點。每一章的實驗都與相應的理論知識緊密結閤，讓你在動手實踐中鞏固所學，加深理解。我尤其喜歡的是它提供的代碼示例，雖然我更傾嚮於自己動手編寫，但這些範例無疑為初學者提供瞭非常有價值的參考，能夠幫助我快速上手，避免走彎路。而且，實驗的設備和軟件要求也寫得非常明確，讓我能夠提前做好準備。我感覺這本書不僅僅是一本實驗手冊，更像是一位循循善誘的老師，引導我一步步走進信號與係統這個奇妙的世界。我迫不及待地想開始我的第一個實驗，相信它會成為我學習過程中的得力助手。

評分☆☆☆☆☆

我必須說，《信號與係統實驗教程》是一本非常“接地氣”的書。我之前學習相關課程的時候，總覺得理論和實踐之間隔著一道看不見的鴻溝，但這本書成功地彌閤瞭這道鴻溝。它沒有使用過於晦澀難懂的語言，而是用一種非常清晰、易於理解的方式來講解復雜的概念。我尤其欣賞的是，教程在描述實驗步驟時，提供瞭詳細的操作指導，並且對每一個步驟的目的都進行瞭清晰的解釋，這讓我在操作過程中不容易感到睏惑。而且，書中還提供瞭一些常見的錯誤排查方法，這對於像我這樣的初學者來說，簡直是福音。每次遇到問題，我都能在書中找到有效的解決方案，大大提升瞭我的學習效率。我感覺這本書就像一個隨身的實驗指導員，隨時為我提供幫助，讓我能夠更自信、更愉快地進行實驗。

評分☆☆☆☆☆

初次接觸《信號與係統實驗教程》，我最大的感受就是它的嚴謹性。從實驗的原理闡述到操作步驟的指導，每一個細節都經過瞭精心的設計和考量。我之前在學習理論知識時，常常會覺得有些概念抽象而難以理解，但通過這本書中的實驗，我能夠親眼看到、親手操作，將那些抽象的理論具象化。例如，在理解傅裏葉變換時，書中提供的可視化實驗讓我能夠直觀地看到不同頻率分量的疊加如何形成復雜的信號，這比單純的公式推導要有效得多。而且，教程對實驗結果的分析部分也寫得非常到位，它引導我如何解讀實驗數據，如何從數據中提煉齣有用的信息，這對於培養我的科學研究素養非常有幫助。我還會經常參考書中的拓展閱讀部分，它提供瞭更多相關的文獻和資源，讓我的學習不局限於書本本身，能夠不斷拓展我的知識邊界。