信号与系统MATLAB实践 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

内容简介

　　本书以信号与系统、数字信号处理等课程相关内容作为应用背景，结合MATLAB工具，介绍如何应用计算机技术解决工程实践中遇到的问题。
　　 全书共分八章。第一章为MATLAB入门，包括基本计算、作图语句及其帮助系统的使用；第二、三、四、五章则分别以信号分析、系统分析以及系统对信号响应等“信号与系统”课程相关内容为主线，介绍了如何用MATLAB解决相关的问题；第六章结合通信中的调制解调以及采样定理，应用计算机仿真工具对相关内容进行研究和验证。第七章为数字滤波器设计，介绍如何用MATLAB工具设计出各种类型的数字滤波器。第八章结合信号与系统中的框图、系统串并联等部分内容，简单介绍了MALTAB中的图形化仿真工具SIMULINK。
　　本书强调知识的基础性、算法的共通性以及基础知识与实践的结合，内容上力求简单明了，易于掌握，同时也留下了自主探究的空间，强化对学生自主学习能力的培养。
　　 本书可以作为电气信息类专业相关课程的实践指导教材，也可以作为学生在学习信号与系统课程之后，进一步理解相关理论知识、掌握计算机仿真基本方法及了解相关理论在实际工程中应用的自学性读物。

内页插图

目录

第一章 MATLAB简介
§1-1 科学计算、计算机语言与MATLAB
§1-2 MATLAB入门
§1-3 MATLAB中的简单作图语句
§1-4 MATALB的系统帮助
[实验一] 熟悉MATLAB基本操作

第二章 信号分析
§2-1 信号的计算
[实验二] 信号的运算
§2-2 信号的谱分析
[实验三] 信号的谱分析
§2-3 信号的正交变换
[实验四] 信号的正交变换

第三章 二维信号分析
§3-1 图像信号的格式与表示
§3-2 图像的频域分析与处理
§3-3 图像的空间域处理
[实验五] 二维信号的分析与处理

第四章 系统分析
§4-1 系统在MATLAB中的表示
§4-2 系统的频率响应与波特图
[实验六] 系统在MATLAB中的表示和频率特性
§4-3 系统的极零点及稳定性分析
§4-4 线性反馈系统稳定性分析
[实验七] 系统极零点及其稳定性

第五章 系统对信号响应分析
§5-1 系统对激励的响应
[实验八] 系统的响应
§5-2 通过状态方程求系统响应的数值解
§5-3 非线性系统的数值解
[实验九] 状态方程的数值解法

第六章 调制解调与取样定理
§6-1 AM调制与解调
§6-2 脉冲幅度调制
[实验十] 信号调制与解调
§6-3 取样定理
[实验十一] 取样定理

第七章 数字滤波器设计
§7-1 数字滤波器简介
§7-2 IIR滤波器设计
§7-3 FIR滤波器设计
[实验十二] 滤波器设计

第八章 系统仿真
§8-1 系统仿真工具SIMuuNK简介
[实验十三] SIMULINK模拟仿真
§8-2 SIMULINK进阶
[实验十四] 系统仿真综合
附录：MATLAB基本运算符表
索引
参考文献

《信号与系统MATLAB实践》：探索信号世界的理论与应用 本书旨在为读者提供一个全面而深入的信号与系统理论学习平台，并通过MATLAB这一强大的工程计算软件，将抽象的理论概念转化为具体的实践操作。我们相信，理论的理解离不开实践的检验，而实践的指导则来源于扎实的理论基础。因此，本书在内容编排上力求理论与实践的有机结合，帮助读者构建起对信号与系统这一核心工程学科的深刻认知。 核心内容概览： 本书共分为十章，每一章都围绕信号与系统的关键概念展开，并配备了相应的MATLAB实例分析和练习。 第一章：信号与系统的基本概念 本章将带领读者走进信号与系统的大门，深入理解信号的定义、分类（如连续时间信号与离散时间信号，周期信号与非周期信号，能量信号与功率信号等）以及信号的基本运算。同时，我们将系统地介绍系统的基本性质，如线性、时不变性、因果性、稳定性等，并通过简单的MATLAB程序演示这些性质的判定方法。读者将初步接触到如何用MATLAB表示和处理常见的信号，为后续的学习打下坚实基础。 第二章：线性时不变（LTI）系统的时域分析 线性时不变系统是信号与系统理论的核心。本章将重点介绍LTI系统的时域描述方法，包括卷积的概念及其在LTI系统分析中的重要作用。我们将详细讲解如何通过离散时间卷积和连续时间卷积来求解LTI系统的零状态响应。MATLAB在这一章的应用将体现在如何高效地计算卷积，如何通过卷积运算预测系统对任意输入信号的响应。我们将通过大量实例，如滤波器、延迟器等，展示卷积在信号处理中的实际应用。 第三章：傅里叶级数与傅里叶变换 傅里叶分析是理解信号频谱特性的关键工具。本章将从傅里叶级数入手，介绍如何将周期信号分解为一系列正弦和余弦分量的叠加，理解信号的谐波结构。随后，我们将引出傅里叶变换，解释其如何将任意信号分解为无穷多频率分量的叠加，从而揭示信号的频率域特性。MATLAB将在这一章大显身手，帮助读者计算傅里叶级数和傅里叶变换，可视化信号的频谱图，并分析不同信号的频谱特点。我们将探讨如方波、三角波、冲激信号等典型信号的傅里叶变换，以及它们在通信、音频处理等领域的应用。 第四章：拉普拉斯变换 拉普拉斯变换是对傅里叶变换的推广，它能够处理更广泛的信号，特别是那些不满足傅里叶变换收敛条件的信号，并且在分析连续时间LTI系统的动态行为方面具有独特的优势。本章将详细介绍拉普拉斯变换的定义、性质及其与傅里叶变换的关系。我们将重点讲解如何利用拉普拉斯变换求解LTI系统的全响应，包括零输入响应和零状态响应。MATLAB将提供强大的工具来计算拉普拉斯变换、逆拉普拉斯变换，以及求解微分方程，从而实现对系统动态行为的精确分析。我们将通过RLC电路、振荡系统等实例，展示拉普拉斯变换在系统稳定性分析和暂态响应分析中的应用。 第五章：Z变换 Z变换是拉普拉斯变换在离散时间系统中的对应。本章将系统地介绍Z变换的定义、性质以及收敛域的概念。我们将讲解如何利用Z变换来分析离散时间LTI系统的特性，求解差分方程，并分析系统的稳定性。MATLAB在这一章的应用将集中在如何计算Z变换、逆Z变换，以及如何通过Z变换来分析离散系统的频率响应。我们将通过数字滤波器、离散系统模型等实例，展示Z变换在数字信号处理中的重要作用，并与连续时间系统的分析方法进行对比。 第六章：系统函数的概念与分析 系统函数是连接LTI系统输入、输出以及系统特性的桥梁。本章将深入探讨系统函数的定义、零极点以及它们与系统响应之间的关系。我们将讲解如何利用系统函数的零极点图来分析系统的稳定性和频率响应。MATLAB在这一章的应用将体现在如何绘制系统函数的零极点图，如何根据零极点信息预测系统的行为，以及如何利用系统函数进行系统设计。我们将通过低通滤波器、带通滤波器等经典系统，深入剖析系统函数在系统理解和设计中的关键作用。 第七章：傅里叶变换在信号处理中的应用 本章将聚焦傅里叶变换在实际信号处理中的应用。我们将详细介绍滤波的概念，包括低通滤波、高通滤波、带通滤波和带阻滤波，以及如何利用傅里叶变换来设计和分析数字滤波器。同时，我们将探讨傅里叶变换在信号的频谱分析、调制与解调、以及采样定理等方面的应用。MATLAB将成为实现这些应用的重要工具，我们将演示如何通过MATLAB进行滤波器的设计和仿真，如何进行频谱分析，以及如何理解和验证采样定理。 第八章：卷积与相关在信号分析中的应用 卷积和相关是信号处理中两种非常重要的运算。本章将在前面章节的基础上，进一步深入探讨卷积在系统响应分析中的应用，并引入相关运算的概念。我们将讲解互相关和自相关函数在信号检测、模式识别、同步等方面的应用。MATLAB将在这一章提供高效的函数来计算卷积和相关，并演示如何利用这些工具来分析信号的相似性、周期性以及检测特定信号。我们将通过语音信号分析、雷达信号处理等实例，展示卷积和相关在实际工程问题中的应用。 第九章：离散傅里叶变换（DFT）与快速傅里叶变换（FFT） DFT是将连续时间信号或离散时间信号变换到离散频率域的有力工具，而FFT则是计算DFT的高效算法。本章将详细介绍DFT的定义、性质，以及FFT的算法原理。我们将讲解如何利用FFT来高效地计算信号的频谱，以及在信号处理中的各种应用，如频谱分析、功率谱密度估计、卷积的计算等。MATLAB将是实现DFT和FFT计算的便捷平台，我们将通过各种实例，如音频信号的频谱分析、图像的频率域处理，来展示DFT和FFT的强大能力。 第十章：MATLAB在信号与系统综合应用 本章将作为一个综合性的应用篇章，将前面各章所学的理论知识和MATLAB工具进行整合。我们将通过一系列具有代表性的工程问题，例如：通信系统的建模与仿真、控制系统的分析与设计、以及更复杂的信号去噪与特征提取等，来展示信号与系统理论在解决实际工程问题中的威力。读者将有机会亲手实践，利用MATLAB完成从问题定义、模型建立、理论分析到仿真验证的全过程，从而加深对信号与系统理论的理解，并提升解决实际工程问题的能力。 本书的特色： 理论与实践的完美结合： 每一章的理论讲解都紧密围绕MATLAB的实践应用，避免了纯理论的枯燥，也避免了脱离理论的空谈。 循序渐进的学习路径： 内容从基础概念到高级应用，由浅入深，层层递进，适合不同层次的读者。 丰富的MATLAB实例： 大量精心设计的MATLAB代码示例，附带详细的注释和解释，读者可以直接运行和修改，快速掌握MATLAB的编程技巧。 注重工程应用： 强调信号与系统理论在通信、控制、电子工程、计算机科学等领域的实际应用，帮助读者建立工程视野。 习题与挑战： 每章都配有适量的习题，帮助读者巩固所学知识，并提供一些挑战性的题目，激发读者的学习兴趣和探索精神。 目标读者： 本书适合所有对信号与系统感兴趣的读者，包括但不限于： 电子工程、通信工程、自动化、计算机科学等相关专业的本科生和研究生。 从事信号处理、通信系统、控制系统等领域的研究人员和工程师。 希望通过MATLAB掌握信号与系统理论的学习者。 需要巩固和提升信号与系统理论知识的在职人员。 通过学习本书，您将能够： 深刻理解信号与系统的基本概念、原理和分析方法。 熟练掌握使用MATLAB进行信号生成、处理和系统仿真的技能。 能够运用信号与系统理论解决实际工程问题。 为进一步深入学习更高级的信号处理和系统控制理论奠定坚实的基础。 我们相信，《信号与系统MATLAB实践》将成为您探索信号世界、掌握工程技能的得力助手。