基本信息
书名：信号与系统实验教程
定价：30.00元
作者：高平
出版社：江苏大学出版社
出版日期：2014-09-01
ISBN：9787811307771
字数：
页码：232
版次：1
装帧：平装
开本：16开
商品重量：0.4kg
编辑推荐
内容提要
高平编写的《信号与系统实验教程》简要介绍了信号与系统实验必要的理论知识和基本原理，对信号与系统、数字信号处理中典型的分析和设计方法进行了说明，提供了信号与系统、数字信号处理的实验内容、步骤和要求，并针对每个实验涉及的理论知识，给出思考题。
目录
作者介绍
文摘
序言
《信号与系统分析：理论与实践》 一、本书概述 《信号与系统分析：理论与实践》旨在为读者提供一个全面、深入且实践性强的信号与系统学习平台。本书在系统地阐述信号与系统核心理论概念的基础上，着重强调理论与实际应用之间的紧密联系。通过清晰的逻辑结构、丰富的实例分析和详尽的实验指导，本书致力于培养读者扎实的理论功底、敏锐的分析能力以及独立解决问题的工程实践技能。本书内容涵盖了信号与系统的基本原理、时域分析、频域分析、离散时间信号与系统、以及重要的傅里叶变换、拉普拉斯变换和Z变换等，并将其融汇于一系列精心设计的实验环节中，使读者能够直观地理解抽象的数学模型，并将理论知识转化为实际操作能力。 二、核心内容详解 第一部分：连续时间信号与系统基础 第一章 连续时间信号的表示与分类 信号的定义与基本特性： 深入探讨信号作为信息载体的本质，介绍其幅值、时间、相位等基本特性。 信号的分类： 详细讲解信号的各种分类方法，包括周期信号与非周期信号、能量信号与功率信号、偶信号与奇信号、确定信号与随机信号等。通过具体例子，阐明不同类型信号的数学表示和物理含义，例如正弦波、方波、指数信号、冲激信号（狄拉克函数）和阶跃信号等。 信号的基本运算： 介绍信号的加法、减法、乘法、标量乘法、翻转、移位、伸缩等基本运算，并结合图示演示，帮助读者理解这些运算对信号波形的影响。 特殊信号的性质： 深入分析冲激信号和阶跃信号的性质及其相互关系，例如冲激信号是阶跃信号的导数，阶跃信号是冲激信号的积分。理解这些基本信号对于后续系统分析至关重要。 第二章 连续时间系统的描述与性质 系统的定义与模型： 从输入-输出关系的角度定义系统，介绍系统的数学模型，如微分方程和差分方程。 系统的分类： 详细介绍系统的各种分类方法，包括线性系统与非线性系统、时不变系统与时变系统、因果系统与非因果系统、稳定系统与不稳定系统。 线性时不变（LTI）系统的基本性质： 重点分析LTI系统的叠加性和时移不变性。解释为何LTI系统是信号与系统分析的核心，以及它们的数学表示。 系统的动态特性： 引入系统的“记忆”和“零输入响应”、“零状态响应”等概念，帮助读者理解系统对输入信号的响应机理。 系统稳定性分析： 介绍判断系统稳定性的基本条件，例如BIBO稳定性（有界输入，有界输出）的定义和判定方法，并联系系统参数与稳定性之间的关系。 第三章 卷积与系统响应 卷积的概念与运算： 深入讲解卷积在信号与系统中的核心地位，将其定义为 LTI 系统输出的计算方法。详细介绍连续时间卷积的数学公式和运算步骤，并辅以图示化的卷积过程，使抽象的积分运算变得直观。 冲激响应： 介绍 LTI 系统的冲激响应 $h(t)$ 的定义，强调冲激响应是表征 LTI 系统特性的基本要素。讲解如何通过冲激响应来计算系统对任意输入信号的响应。 系统输出的计算： 通过卷积积分 $y(t) = x(t) h(t)$，展示如何利用输入信号 $x(t)$ 和冲激响应 $h(t)$ 计算系统的零状态响应 $y(t)$。 卷积的性质： 探讨卷积的交换律、结合律和分配律，以及它们在系统级联和并联分析中的应用。 第二部分：频域分析 第四章 傅里叶级数 周期信号的频谱表示： 介绍傅里叶级数可以将周期信号分解为一系列正弦和余弦（或复指数）分量的叠加。 三角形式傅里叶级数： 详细讲解三角形式傅里叶级数的系数计算公式，包括直流分量、基波分量和各次谐波分量的计算。 复指数形式傅里叶级数： 介绍复指数形式傅里叶级数及其系数计算，强调其在理论分析中的简洁性和方便性。 傅里叶级数的收敛性： 讨论傅里叶级数存在的条件，例如狄利克雷条件，以及其在信号表示上的意义。 傅里叶级数的应用： 展示傅里叶级数在分析周期信号频谱特性、信号滤波等方面的应用。 第五章 傅里叶变换 非周期信号的频谱表示： 介绍傅里叶变换可以将非周期信号分解为连续的频谱。 傅里叶变换的定义： 详细推导傅里叶变换的积分定义，以及其逆变换公式。 傅里叶变换的性质： 重点讲解傅里叶变换的线性性、时移性、频率移性、尺度变换性、积分性、微分性、卷积性质等。这些性质是进行傅里叶分析的强大工具。 常用信号的傅里叶变换对： 列举并推导一系列基本信号（如矩形脉冲、指数衰减信号、三角信号、冲激信号）的傅里叶变换，帮助读者建立信号与频谱之间的对应关系。 傅里叶变换在系统分析中的应用： 讲解如何利用傅里叶变换分析 LTI 系统的频率响应，即系统对不同频率分量的放大或衰减作用。 第六章 频率响应与系统分析 频率响应的定义： 引入 LTI 系统的频率响应 $H(omega)$，定义为系统对单位振幅、单位角频率正弦信号的响应。 频率响应与冲激响应的关系： 阐述频率响应是冲激响应的傅里叶变换，即 $H(omega) = mathcal{F}{h(t)}$。 幅频特性与相频特性： 详细解释幅频特性 $|H(omega)|$ 和相频特性 $angle H(omega)$ 的物理含义，它们描述了系统对信号幅度和相位的调制情况。 系统函数： 介绍系统函数 $H(s)$（在拉普拉斯变换部分详细展开）作为频率响应的推广，以及其在复频域分析中的重要性。 滤波器设计基础： 结合频率响应的概念，初步介绍低通、高通、带通和带阻等基本滤波器的工作原理，以及如何通过调整系统参数来实现滤波功能。 第三部分：拉普拉斯变换与Z变换 第七章 拉普拉斯变换 拉普拉斯变换的定义与收敛域： 介绍双边拉普拉斯变换的定义，并引入收敛域（ROC）的概念。解释收敛域是保证拉普拉斯变换存在的区域。 单边拉普拉斯变换： 重点讲解单边拉普拉斯变换在电路分析和系统分析中的应用，尤其适用于因果系统。 拉普拉斯变换的性质： 详细讲解拉普拉斯变换的线性性、时移性、频率移性、尺度变换性、积分性、微分性、卷积性质、初值定理和终值定理等。 部分分式展开法： 介绍使用部分分式展开法求拉普拉斯逆变换，这是将有理函数形式的 $F(s)$ 转换为时域函数 $f(t)$ 的关键技术。 LTI 系统的系统函数 $H(s)$： 引入系统函数 $H(s)$，定义为输出的拉普拉斯变换与输入的拉普拉斯变换之比，$H(s) = Y(s)/X(s)$。 利用拉普拉斯变换分析 LTI 系统： 讲解如何利用拉普拉斯变换来求解微分方程描述的 LTI 系统的零输入响应和零状态响应。 系统稳定性与收敛域： 探讨系统函数的极点与系统稳定性的关系，以及收敛域对系统稳定性的影响。 第八章 Z变换 离散时间信号的表示： 介绍离散时间信号的采样、量化等概念，以及其数学表示形式（序列）。 Z变换的定义与收敛域： 介绍离散时间傅里叶变换（DTFT）的局限性，并引入 Z 变换作为更通用的分析工具。详细讲解 Z 变换的定义，以及其收敛域（ROC）。 Z变换的性质： 详细讲解 Z 变换的线性性、时移性、尺度变换性、乘积性质、卷积性质、微分性质、初值定理和终值定理等。 离散时间 LTI 系统的系统函数 $H(z)$： 引入离散时间 LTI 系统的系统函数 $H(z)$，定义为输出序列的 Z 变换与输入序列的 Z 变换之比，$H(z) = Y(z)/X(z)$。 利用 Z 变换分析离散时间 LTI 系统： 讲解如何利用 Z 变换来求解差分方程描述的离散时间 LTI 系统的零输入响应和零状态响应。 系统稳定性与收敛域： 探讨离散时间系统函数的极点与系统稳定性的关系，以及收敛域对系统稳定性的影响。 第四部分：离散时间信号与系统 第九章 离散时间信号与系统基础 离散时间信号的表示与分类： 介绍单位抽样序列、单位阶跃序列、单位斜坡序列、单位冲激序列（克罗内克 $delta$ 函数）等基本离散时间信号。分类方法与连续时间信号类似，包括周期/非周期、能量/功率、偶/奇序列等。 离散时间系统的描述： 介绍差分方程作为离散时间 LTI 系统的数学模型。 离散时间系统的性质： 讨论线性、时不变、因果、稳定等性质在离散时间系统中的定义和判别方法。 单位抽样响应： 介绍离散时间 LTI 系统的单位抽样响应 $h[n]$，强调它是表征离散时间 LTI 系统特性的核心。 第十章 离散卷积与系统响应 离散卷积： 详细讲解离散卷积的定义公式 $y[n] = x[n] h[n] = sum_{k=-infty}^{infty} x[k] h[n-k]$，并提供图示化的运算过程，帮助读者理解求和过程。 利用单位抽样响应计算系统输出： 通过离散卷积，展示如何利用输入序列 $x[n]$ 和单位抽样响应 $h[n]$ 计算系统的零状态响应 $y[n]$。 卷积的性质： 探讨离散卷积的交换律、结合律和分配律，以及它们在离散时间系统分析中的应用。 第五部分：综合应用与实验指导 第十一章 信号与系统在工程中的应用 通信系统： 讲解信号调制、解调、滤波在通信系统中的作用，以及如何用信号与系统理论分析通信链路的性能。 控制系统： 介绍反馈控制系统的基本原理，如何利用系统稳定性分析和频率响应来设计和分析控制器。 图像处理： 讨论图像作为二维信号，其滤波、边缘检测等操作如何应用信号与系统的卷积、傅里叶变换等概念。 语音信号处理： 讲解语音信号的采样、编码、特征提取等环节，以及它们与信号与系统理论的联系。 第十二章 实验指导与实践 实验平台介绍： 介绍常用的信号与系统实验平台，如MATLAB/Simulink、Python（NumPy, SciPy, Matplotlib）、LabVIEW等。 基础信号生成实验： 练习生成各种连续和离散时间信号，如正弦波、方波、指数信号、冲激信号、单位阶跃序列等，并观察其波形。 系统性质验证实验： 通过编程或仿真，验证线性、时不变、因果、稳定等系统性质。 卷积运算实验： 仿真计算连续和离散系统的卷积，观察系统输出与输入及冲激响应的关系。 傅里叶变换与频谱分析实验： 分析不同信号的频谱特性，观察信号在频域的表现，理解频率分量。 系统频率响应分析实验： 通过仿真或实际测量，获取系统的幅频特性和相频特性，理解系统对不同频率信号的处理能力。 拉普拉斯变换与 Z 变换应用实验： 利用拉普拉斯变换和 Z 变换求解微分方程和差分方程，分析系统的动态行为。 滤波器设计与仿真实验： 设计并仿真实现不同类型的滤波器（低通、高通、带通、带阻），观察其滤波效果。 综合应用案例实验： 结合通信、控制、图像处理等领域的实际问题，设计实验进行分析和解决。 三、本书特色 理论与实践深度融合： 本书不仅提供严谨的理论推导，更将理论知识转化为实际可操作的实验步骤，让读者在动手实践中巩固和深化理解。 清晰的逻辑结构： 内容组织循序渐进，从基础概念到高级理论，再到综合应用，确保读者能够轻松跟随学习思路。 丰富的图示与实例： 大量使用图示来形象化抽象的数学概念，并通过贴近实际工程的例子来阐释理论的应用。 强大的实验指导： 提供详细的实验步骤、代码示例和数据分析方法，帮助读者高效完成实验并从中获益。 面向工程应用： 重点突出信号与系统在通信、控制、电子工程等领域的实际应用，培养读者的工程意识和解决实际问题的能力。 四、读者对象 本书适合于高等院校电子信息类、自动化类、通信工程类、计算机类等专业的本科生、研究生，以及从事相关领域研究和开发的工程师。对于希望系统学习信号与系统理论并将其应用于实践的读者，本书都将是宝贵的参考资料。
这本关于量子计算的书，绝对是颠覆了我对传统计算的认知！读之前，我对量子纠缠、叠加态这些词汇只停留在科幻电影的层面，觉得离我的实际生活遥不可及。然而，这本书以一种非常务实的态度，将这些看似虚无缥缈的概念，与实际的科学研究和未来科技发展紧密联系起来。它没有回避其中的数学原理，但又并非艰深晦涩，而是通过巧妙的比喻和清晰的图示，让复杂的量子现象变得更容易理解。我特别喜欢书中对量子比特（qubit）的讲解，它生动地描绘了量子比特如何在0和1之间叠加，以及这种叠加态如何带来指数级的计算能力提升。书中的案例分析也非常精彩，比如利用量子计算来加速新药研发、优化物流网络、破解现有的加密算法等，这些都让我看到了量子计算巨大的潜力和可能带来的社会变革。虽然我并非量子物理领域的专业人士，但通过这本书，我至少能够对这个前沿领域有一个初步但清晰的认识，并且能够理解它为何被称为“下一代计算革命”。这本书最大的价值在于，它不仅普及了知识，更激发了我对未来科技的无限遐想和探索欲望。