基本信息
书名：信号与系统实验
定价：22.00元
作者：张钰,吕伟锋,董晓聪
出版社：科学出版社有限责任公司
出版日期：2016-06-01
ISBN：9787030338594
字数：
页码：
版次：31
装帧：平装
开本：B5
商品重量：0.200kg
编辑推荐
张钰编著的《信号与系统实验》是***电工电子实验教学示范中心实验教材系列之一，是信号与系统实验教材，本书内容通俗易懂，使硬件实验和软件实验**结合，可供高等院校电子及相关专业的师生阅读参考。
内容提要
张钰编著的《信号与系统实验》是信号与系统实验教材，分为软件和硬件两部分。其中，～10章为硬件内容，1～18章为软件内容。硬件内容包括电信号的分解与合成、系统响应的观测、时域采样与恢复、无源(有源)低通高通滤波器设计、无源(有源)带通带阻滤波器设计、状态轨迹的显示、基本运算单元电路实现和连续时间系统的模拟。软件内容包括使用MATLAB软件实现连续(离散)时间系统的时域、频域分析，以及数字滤波器设计、音频信号去噪等。《信号与系统实验》内容通俗易懂，使硬件实验和软件实验有机结合，可供高等院校电子及相关专业的师生阅读参考。
目录
作者介绍
文摘
序言
《现代通信原理与实践》 作者： 王明华，李强，赵丽 出版社： 科学出版社 ISBN： 978-7-03-033860-1 内容简介： 《现代通信原理与实践》是一本深入探讨现代通信系统核心概念、关键技术及其在实际应用中实现细节的权威著作。本书旨在为读者构建一个全面而系统的通信理论框架，并结合大量的工程实践案例，引导读者理解从基础信号处理到复杂通信协议的演进过程。全书共分十一章，结构严谨，逻辑清晰，理论与实践并重，是通信工程、电子工程、计算机科学以及相关交叉学科领域的研究生、高年级本科生以及工程技术人员的理想参考书。 第一章 信号的数学描述与基本特性 本章首先从数学角度出发，为后续章节中的信号分析奠定坚实基础。我们将详细介绍各种信号的数学模型，包括连续信号与离散信号、周期信号与非周期信号、能量信号与功率信号。重点将阐述信号的复数表示法，即利用欧拉公式将信号分解为指数形式，这对于理解傅里叶分析至关重要。接着，我们将深入探讨信号的几个基本特性，如信号的幅度、相位、频率、周期、带宽等。此外，还会介绍信号的频谱概念，解释信号的频率成分是如何分布的，以及带宽在通信系统中的意义。最后，本章将引入一些重要的信号处理工具，如卷积、相关等，为理解线性时不变系统以及信号的滤波和变换打下基础。 第二章 傅里叶分析与信号的频域特性 傅里叶分析是信号分析中最核心的数学工具之一。本章将系统地介绍傅里叶级数和傅里叶变换。首先，我们将详细讲解周期信号的傅里叶级数表示，包括直角坐标形式、指数形式和三角形式，并分析其收敛性条件。随后，我们将过渡到非周期信号的傅里叶变换，深入理解其物理意义——将信号从时域映射到频域，揭示信号的频谱特性。本章还将探讨傅里叶变换的性质，如线性性、时移、频移、积分、微分、卷积等，这些性质在信号处理和通信系统中有着广泛的应用。此外，我们还将介绍傅里叶变换的离散形式，即离散傅里叶变换（DFT）及其高效实现算法——快速傅里叶变换（FFT），这对于数字信号处理至关重要。最后，本章将通过实例分析，展示如何利用傅里叶分析来理解信号的滤波、调制等过程。 第三章 线性时不变系统与系统分析 本章专注于线性时不变（LTI）系统的理论。我们首先定义LTI系统的基本特性：叠加性和时移不变性，并解释为何这类系统在通信和信号处理领域占据主导地位。接着，我们将引入系统的冲激响应（impulse response），并证明它是完全表征LTI系统的关键。本章将详细阐述输入信号与系统冲激响应的卷积运算，说明卷积是如何描述LTI系统对任意输入信号的响应。然后，我们将讨论系统的频率响应，即系统对不同频率信号的增益和相移特性，以及如何通过傅里叶变换将卷积运算转化为频域上的乘法运算，大大简化了系统分析。本章还将介绍系统的传递函数，以及如何利用传递函数来分析系统的稳定性、带宽和极零点配置。最后，我们将通过实际例子，如滤波器、放大器等，来演示LTI系统的分析方法。 第四章 采样理论与离散信号处理 随着数字技术的发展，信号的采样成为连接模拟世界和数字世界的重要环节。本章将深入研究采样理论。首先，我们将介绍理想采样定理，即奈奎斯特-香农采样定理，详细阐述采样频率与信号带宽之间的关系，以及欠采样可能导致的混叠（aliasing）现象及其危害。随后，我们将讨论实际采样过程中遇到的问题，如脉冲采样、自然采样、平顶采样等，并分析它们的频谱特性。本章还将介绍信号的重构，即如何从采样后的离散信号中恢复原始连续信号，包括插值法和滤波器重构。此外，我们还将简要介绍一些基本的离散信号处理技术，如离散卷积、FIR滤波器和IIR滤波器的基本原理。 第五章 调制与解调技术 调制是通信系统的核心技术之一，它将信息信号加载到载波信号上，以便于传输。本章将系统地介绍各种模拟调制和解调技术。我们将从线性调制开始，详细讲解调幅（AM）、双边带（DSB）、单边带（SSB）和残留边带（VSB）的原理、频谱特性和优缺点。接着，我们将转向角度调制，深入分析调频（FM）和调相（PM）的原理、调制指数、频谱特性及其在实际中的应用。在解调部分，我们将介绍各种解调器的结构和工作原理，包括包络检波、相干解调、非相干解调等，并分析它们的性能。本章还会简要对比不同调制方式的带宽效率、抗噪声性能和实现复杂度，为读者选择合适的调制方案提供指导。 第六章 数字调制与解调 与模拟调制相对应，本章将聚焦于数字通信中的数字调制与解调技术。我们将介绍二进制和多进制的数字调制方案。首先，我们将详细讲解数字幅度调制（ASK）、数字频率调制（FSK）和数字相位调制（PSK）的原理，包括其信号星座图、功率谱密度和基本性能。特别地，我们将深入分析相干解调和非相干解调的原理和优劣。随后，我们将介绍更高级的调制技术，如正交频分复用（OFDM）和正交幅度调制（QAM），这些技术在现代高速数据传输中扮演着重要角色。本章还将讨论星座图的设计、误码率（BER）的计算以及不同数字调制方式的性能比较，包括对信噪比、带宽效率和实现复杂度的权衡。 第七章 噪声及其对通信系统的影响 噪声是通信系统中不可避免的干扰，它会降低信号的质量，影响通信的可靠性。本章将详细分析噪声的特性及其对通信系统的影响。我们将介绍各种常见的噪声模型，包括加性高斯白噪声（AWGN）、闪烁噪声、热噪声等，并给出它们的概率密度函数和功率谱密度。接着，我们将分析不同类型的噪声如何影响模拟和数字通信系统，例如，噪声会增加模拟信号的失真，并导致数字信号的误码。本章将重点讨论信噪比（SNR）这一关键性能指标，并分析它如何决定通信系统的性能极限。我们将推导各种调制和解调方案在AWGN信道下的误码率（BER）性能，并通过曲线图直观展示噪声的影响。此外，还将介绍一些基本的抗噪声技术，如滤波、限幅等。 第八章 增益控制与放大电路 在通信系统中，信号的传输往往伴随着衰减，需要通过放大电路来恢复信号的幅度。本章将深入探讨增益控制与放大电路。我们将从基本的放大器概念入手，介绍晶体管（BJT、MOSFET）作为放大元件的工作原理，以及不同放大电路的配置（共射、共集、共基，共源、共栅、共漏）。重点将放在运算放大器（Op-Amp）的应用，介绍其理想模型、实际特性以及各种运算电路（如同相比例、反相比例、加法器、减法器、积分器、微分器）的设计和应用。本章还将讨论放大电路的频率响应，包括带宽、增益滚降等特性。此外，还将介绍自动增益控制（AGC）电路的设计和原理，它能够根据输入信号的幅度自动调整放大器的增益，以保持输出信号的稳定。 第九章 滤波器设计与实现 滤波器是信号处理和通信系统中用于抑制或增强特定频率分量的关键组件。本章将全面介绍滤波器的设计与实现。我们将首先介绍理想滤波器的特性，然后讨论实际滤波器的近似设计。我们将重点讲解几种重要的模拟滤波器类型，包括巴特沃斯（Butterworth）、切比雪夫（Chebyshev）和椭圆（Elliptic）滤波器，分析它们的通带和阻带特性、幅频响应和相频响应。本章还将介绍数字滤波器的设计，包括有限冲激响应（FIR）滤波器和无限冲激响应（IIR）滤波器，并讨论它们的优点、缺点和设计方法，如窗函数法、频率采样法、双线性变换法等。最后，我们将探讨滤波器的实现技术，如模拟有源滤波器和数字滤波器在硬件（如DSP芯片）和软件上的实现。 第十章 差错控制编码 在数字通信过程中，由于噪声和其他干扰，信息比特会发生错误。差错控制编码是提高通信可靠性的重要手段。本章将深入探讨差错控制编码的基本原理和常用编码技术。我们将介绍编码的基本概念，如码组、码率、汉明距离等。随后，我们将详细讲解线性分组码，特别是海明码（Hamming code）的设计原理和纠错能力。接着，我们将介绍卷积码，包括卷积编码器和译码器（如维特比算法）的工作原理，以及它们在提高信道利用率方面的优势。本章还将简要介绍一些更先进的编码技术，如BCH码、里德-所罗门码（RS码）以及Turbo码和LDPC码，它们在现代通信系统中得到了广泛应用。 第十一章 多用户通信与接入技术 随着通信需求的爆炸式增长，如何有效地让多个用户共享通信资源成为一个重要挑战。本章将介绍多用户通信与接入技术。我们将首先讲解时分多址（TDMA）、频分多址（FDMA）和码分多址（CDMA）等基本的信道接入技术，分析它们的原理、优缺点和适用场景。接着，我们将深入探讨CDMA的原理，包括扩频序列、伪随机序列（PN序列）以及多址干扰（MAI）的处理。此外，本章还将介绍更先进的多址技术，如正交频分多址（OFDMA）及其在4G/5G通信中的应用，以及认知无线电（Cognitive Radio）和软件定义网络（SDN）等新兴技术在提高频谱利用效率和网络灵活性方面的作用。最后，我们将简要回顾现代通信系统的发展趋势，并展望未来的通信技术。 《现代通信原理与实践》力求在提供深入理论分析的同时，穿插丰富的工程实例和仿真分析，帮助读者将理论知识与实际工程问题紧密结合。本书的语言风格力求严谨、清晰，并避免使用过于晦涩的术语，以期能够服务于更广泛的读者群体。通过学习本书，读者将能够深刻理解现代通信系统的设计原理，掌握分析和解决通信工程中常见问题的基本方法，并为进一步深入研究相关领域打下坚实基础。
我是一名刚开始接触信号与系统领域的初学者，一开始被各种复杂的数学公式和抽象的概念弄得头晕脑胀。市面上很多教材都过于侧重理论深度，对于我们这些基础薄弱的学生来说，很容易产生畏难情绪。然而，《信号与系统实验》这本书，从我短暂的浏览来看，似乎提供了一个更加友好的切入点。书中的“实验”字样让我觉得，它可能不仅仅是纸上谈兵，而是会提供一些具体的操作方法，来帮助我们理解那些抽象的理论。我希望书中能够有清晰的图示和详细的步骤，引导我一步步地进行实验，通过观察实验现象来加深对理论的理解。例如，在学习卷积的时候，我希望能够通过一个简单的实验看到两个信号进行卷积后的结果，从而直观地理解卷积的物理意义。同样，对于傅里叶变换，我也希望能够通过实验看到不同信号的频谱是如何分布的。这本书的作者团队也让我感到信赖，他们的专业背景应该能够保证内容的准确性和实用性。