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谷源涛，应启珩，郑君里 著

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• 信号与系统
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• 通信原理
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• 高等教育
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• 电子工程
• 控制工程
• 数学建模

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出版社： 高等教育出版社

ISBN：9787040225594

商品编码：29729293324

包装：平装

出版时间：2008-01-01

基本信息

书名：信号与系统——Matlab综合实验

定价：25.40元

作者：谷源涛,应启珩,郑君里

出版社：高等教育出版社

出版日期：2008-01-01

ISBN：9787040225594

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.322kg

编辑推荐

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本书是郑君里等著《信号与系统》(第二版)的MATLAB上机实验配套教材。全书分七篇，内容包括：MATLAB编程辅导，连续时间信号与系统，离散时间信号与系统，通信系统和控制系统。
本书可作为各种“信号与系统”教材的实验辅助教材。同时可以为报考研究生的读者提供综合、深入复习的参考素材。

内容提要

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本书是郑君里等著《信号与系统》(第二版)的MATLAB上机实验配套教材。全书分七篇，其中、四、七篇集中讲授MATLAB编程技术，由浅入深逐步为其他各篇做好准备；第二、三、五、六篇按照连续时间信号与系统、离散时间信号与系统、通信系统和控制系统的顺序将MATLAB编程和信号与系统的综合复习密切融合，每篇后安排一章综合性实例练习(音乐合成、语音合成、通信系统仿真和控制系统仿真)。
本书特点如下：首先，比较完整、系统地讲授MATLAB编程原理和技巧；其次，与原著密切结合，理论实践并重；后，四个综合实验(大作业)对于激发学生的学习志趣和热情，提高分析问题和解决问题的能力有很大帮助。除紧密配合原著外，本书的练习题也具有自成一体的特点，因此可以作为各种“信号与系统”教材的实验辅助教材。同时可以为报考研究生的读者提供综合、深入复习的参考素材。

目录

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篇 MATLAB编程辅导一
章 MATLAB基础知识
节 简介
第二节 数据类型、数据结构、函数和命令
第三节 数值、比较和逻辑计算
第四节 符号计算
第五节 M文件——脚本和函数
第六节 阶跃信号与冲激信号
第七节 常用MATLAB命令
第二章 MATLAB绘图
节 基本绘图操作
第二节 句柄图形
第三节 交互式绘图
第二篇 连续时间信号与系统
第三章 连续时间系统的时域分析
节 引言
第二节 微分方程式的建立与求解
第三节 零输入响应与零状态响应
第四节 冲激响应与阶跃响应
第五节 卷积
第六节 小结
练习题
第四章 傅里叶变换
节 傅里叶变换
第二节 周期信号的傅里叶级数分析
第三节 卷积特性(卷积定理)
第四节 小结
练习题
第五章 拉普拉斯变换、连续时间系统的s域分析
节 拉普拉斯变换和逆变换
第二节 系统函数(网络函数)H(s)
第三节 由系统函数零、极点分布决定时域特性
第四节 由系统函数零、极点分布决定频域特性
第五节 二阶谐振系统的s平面分析
第六节 小结
练习题
第六章 音乐合成
节 背景知识
6.1.1 乐音特征
6.1.2 乐音基波构成规律
6.1.3 乐音谐波的作用——音色
6.1.4 乐音波形包络
6.1.5 音调持续时间
6.1.6 音符的叠接
第二节 音乐合成综合实验
6.2.1 简单的合成音乐
6.2.2 用傅里叶级数分析音乐
6.2.3 基于傅里叶级数的合成音乐
第三篇 离散时间信号与系统
第七章 离散时间系统的时域分析
节 常系数线性差分方程的求解
第二节 离散时间系统的单位样值(单位冲激)响应
第三节 卷积(卷积和)
第四节 解卷积(反卷积)
第五节 小结
练习题
第八章 z变换、离散时间系统的z域分析
节 z变换定义、典型序列的z变换
第二节 逆z变换
第三节 利用z变换解差分方程
第四节 离散系统的系统函数
第五节 序列的傅里叶变换(DTFT)
第六节 离散时间系统的频率响应特性
第七节 小结
练习题
第九章 语音合成
节 背景知识
9.1.1 发声机理
9.1.2 语音信号的时域特征
9.1.3 语音模型
9.1.4 分析和合成语音
第二节 语音合成综合实验
9.2.1 语音预测模型
9.2.2 语音合成模型
9.2.3 变速不变调
9.2.4 变调不变速
第四篇 MATLAB编程辅导二
第十章 高级编程知识
节 函数和变量
第二节 函数句柄
第十一章 Simulink仿真
节 启动Simulink
第二节 建立、打开和保存仿真模型
第三节 编辑仿真模型
第四节 运行仿真模型
第五节 建立子系统
第六节 利用MATLAB函数和程序
第七节 访问工作空间中的变量和硬盘上的数据文件
第八节 Simulink支持的库和模块
第十二章 高级绘图技术
节 三维绘图和特殊图形
第二节 图形高级控制
第五篇 通信系统
第十三章 傅里叶变换应用于通信系统
节 利用系统函数H(jw)求响应
第二节 无失真传输
第三节 理想低通滤波器
第四节 系统函数的约束特性
第五节 调制与解调
第六节 从抽样信号恢复连续时间信号
第七节 脉冲编码调制(PCM)
第八节 小结
练习题
第十四章 信号的矢量空间分析
节 相关
第二节 能量谱和功率谱
第三节 信号通过线性系统的分析
第四节 匹配滤波器
第五节 小结
练习题
第十五章 通信系统仿真
节 背景知识
15.1.1 频分多址(FDMA)
15.1.2 时分多址(TDMA)
15.1.3 码分多址(CDMA)
第二节 通信系统仿真综合实验
15.2.1 FDMA的Simulink仿真
15.2.2 TDMA的Simulink仿真
15.2.3 CDMA的Simulink仿真
15.2.4 三种多址方式的比较
第六篇 控制系统
第十六章 反馈系统
节 引言
16.1.1 控制系统工具箱中的I。TI模型
16.1.2 访问LTI模型的属性
16.1.3 LTI模型的组合
第二节 反馈系统的基本特性及其应用
16.2.1 改善系统频响特性
16.2.2 使不稳定系统成为稳定系统
第三节 根轨迹
第四节 小结
练习题
第十七章 系统的状态变量分析
节 状态矢量的线性变换
第二节 系统的可控制性与可观测性
第三节 小结
练习题
第十八章 控制系统仿真
节 潜水艇下潜控制
第二节 倒立摆平衡控制
第七篇 MATLAB编程辅导三
第十九章 图形用户界面(GUI)设计
节 启动GUI
第二节 设计和保存GUI
第三节 运行GUI
第四节 修改GUI控件属性
第五节 编程控制GuI的方法
19.5.1 OpeningF函数
19.5.2 回调函数(Callback Function)
19.5.3 访问控件
19.5.4 控件之间数据共享
19.5.5 访问工作空间中的数据
第六节 本例的程序和运行结果
第二十章 与C/C 混合编程
节 准备工作
20.1.1 配置C/C 编译器
20.1.2 理解mxArray
第二节 从MATLAB中调用C/C 程序
20.2.1 C MEX文件结构
20.2.2 MEX API函数
20.2.3 C MEX文件实例
第三节 从C/C 程序中调用MATLAB函数
20.3.1 引擎库API函数
20.3.2 程序实例
20.3.3 用VC 编译程序
索引
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——Matlab综合实验》 内容概述 本书是一本理论与实践紧密结合的教材，旨在为读者提供一个全面深入理解信号与系统核心概念的平台，并通过MATLAB的强大功能将这些概念转化为生动的仿真与分析。全书围绕信号的基本类型、系统的基本性质、信号的变换以及系统分析与设计等关键主题展开，力求让读者在掌握理论知识的同时，也能熟练运用现代工程计算工具进行实际问题的建模与求解。 第一部分：信号的基础 本部分将系统地介绍信号的分类、描述与基本运算。首先，我们将从最基本的角度出发，区分连续时间信号与离散时间信号，并探讨它们各自的特点和数学表示方法。这包括了对周期信号、非周期信号、能量信号、功率信号等常见信号类型的定义与判别。例如，对于周期信号，我们将深入分析其基本周期、傅里叶级数展开的意义以及如何通过傅里叶级数来表示和分析周期信号。非周期信号则会通过傅里叶变换来揭示其频谱特性。 接着，我们将详细讲解信号的基本运算，如加法、减法、乘法、尺度变换（时间伸缩、时间反转）、移位（时间平移）等。这些基本运算是理解更复杂信号处理技术的基础。我们将通过大量的例子来展示这些运算如何改变信号的形状和特性，并鼓励读者在MATLAB中通过简单的指令实现这些操作，直观感受运算效果。 能量信号与功率信号的区分是信号分析中的重要环节。我们将给出精确的数学定义，并通过实例计算来帮助读者掌握如何判断一个信号是能量信号还是功率信号，以及它们在不同应用场景下的意义。例如，脉冲信号通常是能量信号，而指数衰减信号在某些条件下可以看作是能量信号。而周期信号，如正弦波，则通常是功率信号。 此外，本部分还将引入一些特殊的信号，如单位冲降（冲激函数）、单位阶跃函数等。这些信号虽然在数学上有些抽象，但在信号处理和系统分析中扮演着至关重要的角色。我们将解释它们是如何被定义的，以及它们在表示和激励系统时的作用。例如，单位冲激函数是分析线性时不变系统脉冲响应的关键，而单位阶跃函数则常用于描述信号的开启或系统状态的改变。 第二部分：系统的基础 本部分将专注于系统的基本概念、分类及其重要性质的探讨。我们将首先定义“系统”这一核心概念，阐述它是如何接收输入信号并产生输出信号的。系统可以是一个物理设备，一个数学模型，或者一段程序，其核心在于输入与输出之间的映射关系。 系统的分类是理解不同系统特性的关键。我们将重点介绍线性系统与非线性系统的区别，并详细阐述线性系统的两条基本性质：叠加性与齐次性。我们将通过数学推导和MATLAB仿真来验证系统的线性度，并强调线性系统在信号处理中的重要地位，因为许多分析工具和设计方法都基于线性系统理论。 时不变系统与时变系统的区分也是本部分的重点。我们将解释时不变系统的含义，即系统的特性不随时间改变。通过对比，读者将能更好地理解时变系统的复杂性。同时，我们将探讨因果系统与非因果系统的概念，即系统的输出是否仅仅依赖于当前和过去的输入。这对于实际系统的设计和实现具有直接意义，因为在物理世界中，我们无法预测未来的输入。 我们还将深入介绍稳定性系统的概念。一个稳定的系统，其输出不会随着输入信号的有限性而无界增长。我们将给出不同类型的稳定性定义，例如BIBO（有界输入，有界输出）稳定性，并通过例子来讲解如何判断一个系统的稳定性。稳定性的概念对于确保系统的可靠运行至关重要。 第三部分：傅里叶变换与卷积 傅里叶变换是信号与系统理论中的核心工具，它能够将信号从时域转换到频域，揭示信号的频谱特性。本部分将详细讲解傅里叶级数和傅里叶变换的原理、计算方法以及它们在信号分析中的应用。我们将从周期信号的傅里叶级数出发，逐步过渡到非周期信号的傅里叶变换。 我们将介绍如何计算连续时间信号的傅里叶变换和傅里叶级数，以及离散时间信号的离散时间傅里叶变换（DTFT）和离散傅里叶变换（DFT）。特别地，我们将重点介绍DFT在计算机实现中的重要性，并展示如何利用MATLAB中的FFT（快速傅里叶变换）算法高效地计算DFT。 除了傅里叶变换，卷积是描述线性时不变系统输入输出关系的另一个核心概念。本部分将详细讲解卷积的定义、性质以及计算方法。我们将阐述卷积定理，即在时域进行卷积等于在频域进行乘法，这极大地简化了许多系统的分析。 通过MATLAB的仿真，我们将直观地展示不同信号经过卷积运算后的结果，以及傅里叶变换如何揭示信号在频域的分布。我们将提供实例，例如如何通过卷积来模拟滤波器的作用，或者如何分析两个信号的相似性。 第四部分：拉普拉斯变换与Z变换 为了更全面地分析更广泛的系统，本部分将引入复频率域的分析工具：拉普拉斯变换和Z变换。拉普拉斯变换是分析连续时间系统（尤其是具有指数衰减或增长特性的信号）的强大工具。我们将介绍拉普拉斯变换的定义、性质，以及如何利用它来求解微分方程，从而分析线性常微分方程描述的连续时间系统。 收敛域（ROC）的概念在拉普拉斯变换中至关重要，我们将详细解释收敛域的含义以及它如何帮助我们唯一地确定一个信号或系统的拉普拉斯变换。我们将通过具体的例子来演示如何求解不同信号的拉普拉斯变换，并分析其收敛域。 对于离散时间系统，Z变换是与之对应的强大工具。本部分将介绍Z变换的定义、性质，以及如何利用它来分析线性常系数差分方程描述的离散时间系统。我们将强调Z变换在离散信号处理、数字滤波器设计等领域的应用。 同样，我们将深入探讨Z变换的收敛域，并演示如何利用Z变换来求解差分方程，从而分析离散时间系统的行为。我们将提供大量的MATLAB示例，展示如何利用`laplace`和`ztrans`等函数来计算拉普拉斯变换和Z变换，以及如何利用逆变换`ilaplace`和`iztrans`来恢复时域信号。 第五部分：系统分析与设计 本部分将把前面学习到的理论知识融会贯通，应用于实际的系统分析与设计问题。我们将重点介绍线性时不变（LTI）系统的系统函数（传递函数）的概念，以及它在分析系统频率响应、稳定性等方面的作用。 我们将探讨如何利用系统函数来描述系统的输入输出关系，并通过极点和零点来分析系统的动态特性。例如，我们将解释极点如何影响系统的稳定性，以及零点如何影响系统的频率响应。 本部分还将深入研究系统的频率响应。我们将介绍幅频特性和相频特性，以及它们如何揭示系统对不同频率信号的处理方式。通过MATLAB的仿真，我们将绘制出各种系统的幅频和相频曲线，并从中分析出滤波器的类型（如低通、高通、带通）、增益和相移等关键信息。 此外，我们将介绍几种常见的系统设计问题，例如如何设计一个能够实现特定功能的滤波器。我们将通过实例演示，如何根据给定的技术指标，利用MATLAB工具来设计数字滤波器（如FIR滤波器和IIR滤波器）。 MATLAB 综合实验 贯穿全书的“MATLAB 综合实验”部分是本书的特色与亮点。每个章节的末尾都将提供一系列与该章节理论内容紧密相关的MATLAB实验。这些实验旨在让读者亲自动手实践，通过编写和运行MATLAB代码来验证理论知识，并深入理解信号与系统的概念。 实验内容将涵盖： 信号的生成与可视化： 学习如何使用MATLAB生成各种类型的信号，如正弦波、方波、指数信号、随机信号等，并使用plot函数进行可视化展示。 信号的运算： 通过MATLAB实现信号的加减乘除、尺度变换、移位等基本运算，观察运算结果。 傅里叶变换与频谱分析： 利用MATLAB的FFT函数计算信号的DFT，绘制频谱图，分析信号的频率成分。 卷积运算与系统响应： 仿真线性时不变系统的卷积过程，观察系统对不同输入信号的响应。 系统函数与频率响应分析： 利用MATLAB计算系统函数，绘制幅频和相频响应曲线，分析系统特性。 滤波器设计与仿真： 学习使用MATLAB的滤波器设计工具箱，设计并仿真各种类型的数字滤波器。 拉普拉斯变换与Z变换的应用： 利用MATLAB的符号计算工具，求解拉普拉斯变换与Z变换，并进行系统分析。 这些实验不仅会提供清晰的步骤指导，还会包含一些开放性的问题，鼓励读者进行探索和创新。通过这些实践，读者将能够： 加深理论理解： 将抽象的数学概念与直观的仿真结果相结合，形成深刻的理解。 掌握MATLAB编程技能： 熟悉MATLAB在信号处理领域的常用函数和编程技巧。 培养工程思维： 学习如何将工程问题建模为信号与系统的问题，并利用工具进行求解。 提升解决实际问题的能力： 能够运用所学知识和工具解决实际的信号处理与系统分析问题。 本书的目标读者 本书适合于电子工程、通信工程、自动控制、计算机科学、自动化等相关专业的高年级本科生、研究生，以及在相关领域工作的工程师和研究人员。对于初学者，本书提供了扎实的基础理论；对于有一定基础的读者，本书提供了深入的拓展和实践。 本书的特色 理论严谨： 概念清晰，推导严密，逻辑性强。 实践导向： 以MATLAB仿真为核心，将理论与实践紧密结合。 内容全面： 涵盖信号与系统领域的核心概念和常用工具。 易于理解： 配以大量图示和实例，便于读者掌握。 综合性强： 涵盖了从基础信号到复杂系统分析的广泛内容。 通过本书的学习，读者将能够建立起坚实的信号与系统理论基础，并熟练运用MATLAB这一强大的工程工具，为后续更高级的课程学习和实际工程应用打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书的章节安排逻辑实在令人费解。它似乎试图在有限的篇幅内塞入太多内容，导致每个知识点的讲解都显得蜻蜓点水，浅尝辄止。比如，在处理连续时间系统的傅里叶变换时，作者匆匆带过了一些关键的收敛性讨论，然后就急着转向离散时间系统的Z变换。这种“什么都想讲，但什么都没讲深”的处理方式，让我在试图构建完整知识体系时感到非常吃力。我更倾向于那些结构清晰、层层递进的教材，能够清晰地勾勒出知识的脉络。这本书更像是零散知识点的罗列，缺乏一个贯穿始终的、引导性的叙事线索。而且，书中穿插的一些代码示例，虽然声称是“综合实验”，但很多时候仅仅是公式的直接翻译，缺乏对算法效率、数值稳定性和实际工程应用中常见陷阱的深入探讨，让人感觉这些“实验”的含金量并不高。

评分☆☆☆☆☆

作为一本号称侧重实验的教材，其配套的辅助资源简直是灾难性的。我特地去查找了书中提到的所有相关M文件和数据，结果发现很多链接已经失效，或者下载下来的文件命名混乱，根本无法对应上书中的具体章节或例题。这种对学习者后续实践支持的缺失，极大地削弱了本书的实用价值。更令人沮丧的是，书中的习题部分，很多答案的推导过程描述得含糊不清，甚至有个别例题的最终结果似乎存在计算上的错误，这对于需要通过自我检验来巩固学习效果的自学者来说，简直是致命的打击。我花费了大量时间去调试那些本应直接运行的代码，却发现它们无法在当前版本的Matlab环境下顺畅执行，这无疑是对读者时间和精力的双重浪费。一本好的实验指导书，其配套资源的完整性和可操作性，与书本内容本身同等重要，而这本书在这方面表现得极为不专业。

评分☆☆☆☆☆

从一个有着多年信号处理背景的工程师的角度来看，这本书对核心概念的阐述缺乏必要的洞察力和批判性思维。它更多地停留在“是什么”的层面，而不是“为什么是这样”和“在实际中该如何优化”的深度。例如，在讨论滤波器设计时，书中对几种经典滤波器（如巴特沃斯、切比雪夫）的性能权衡分析过于公式化，没有充分探讨在特定噪声环境或数据带宽限制下，工程师们实际会如何进行取舍和参数调整。那些看似复杂的数学推导，很多时候成了炫技而非教学的工具，使得本来就抽象的系统理论更加遥不可及。我希望看到的是对经典理论在现代计算环境下的“再解读”，而不是对既有知识的简单复述。这本书的叙事风格过于保守和学院派，未能激发我对这门学科更深层次的探索欲望。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计简直是平淡无奇，一股浓浓的旧时代教材味道扑面而来。拿到手里，沉甸甸的，感觉像是在捧着一块砖头。内页的纸张质量也差强人意，油墨印刷有些模糊，尤其是那些复杂的公式和图表，看起来费了好大力气才能辨认清楚。我原本对“Matlab综合实验”这个副标题抱有期待，希望能看到一些新颖的、与时俱进的案例分析，但翻阅之后，失望感越来越强烈。大量的文字堆砌，理论部分的阐述也显得冗长而晦涩，感觉作者只是把教科书上的内容简单地重新组织了一下，缺乏将理论与实践紧密结合的巧妙构思。实验指导部分的步骤描述得有些跳跃，对于初学者来说，每一步背后的原理和目的常常需要结合其他资料才能理解透彻，这本书自身提供的上下文支持明显不足。总而言之，这本书的物理形态和内容呈现方式，都透露出一种亟待更新换代的信号。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和编辑工作暴露出了明显的疏忽。在多个地方，符号的使用标准不统一，比如同一个变量在不同章节中一会儿使用大写，一会儿使用小写，这在处理复杂的数学表达式时，极易引起读者的混淆。更要命的是，似乎缺少一位细致的校对人员。我发现好几个公式的上下标位置出现了明显的移位，某些图表的标签模糊不清，甚至有几处英文注释的拼写错误直接闯入了眼帘。阅读体验被这些低级的错误不断打断，使得原本就比较枯燥的理论学习过程变得异常煎熬。一本专业的理工类书籍，对细节的把控是衡量其质量的基础标准，这本书在这方面的表现，实在让人很难给予好评，它让读者不得不怀疑其背后审校流程的严谨程度。