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潘仲明著 著

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出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118094534

商品编码：29367081165

包装：平装

出版时间：2014-05-01

基本信息

书名：信号与系统习题解答及仿真程序集

定价：40.00元

作者：潘仲明著

出版社：国防工业出版社

出版日期：2014-05-01

ISBN：9787118094534

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：大16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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为了学员通过课堂讲授和课外作业，使其初步具备应用正确的数学方法从实际问题中凝炼并解决科学问题的能力，作者潘仲明在《*信号与系统习题解答及仿真程序集》教材中，不仅编配了演绎计算和公式证明方面的习题，同时也编配了大量的算法实现与系统仿真习题，以进一步激发学员的创新思维、创新意识和创新观念。

内容提要

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潘仲明编著的《*信号与系统习题解答及仿真程序集》是研究生教材《*信号与系统》的配套参考书，由概率与*过程导论、多维高斯过程、参数估计理论、数学模型辨识、谱估计与小波分析、*滤波与状态估计等六章组成。每章由三部分组成，部分列出了教材《*信号与系统》的主要知识点，这部分內容可作为工具书或课堂笔记使用；第二部分给出了习题解答和MATLAB/simulink算法实现与系统仿真程序；第三部分补充了部分基本概念习题和相关数学公式证明。在培养初学者习惯性地应用正确的数学方法去分析和解决工程实际问题方面，本书必将起到抛砖引玉的作用。
　　《*信号与系统习题解答及仿真程序集》作为国防科技大学的研究生MOOC课程(Massive Open Online Courses)和国际研究生课程体系建设教材，可供从事工程测试、目标探测、无损检测、系统辨识、装备故障诊断、过程控制和*信号处理等技术专题研究的研究生、教师和科技人员进修参考。

目录

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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：理论精粹与实践探析》 本书旨在深入剖析现代信号与系统理论的精髓，并结合丰富的工程实践案例，为读者提供一套系统、严谨的学习路径。我们不局限于单一的理论阐述，而是将理论知识与实际应用紧密结合，力求让读者不仅理解“是什么”，更能掌握“怎么用”，最终具备独立解决复杂工程问题的能力。 第一章：信号的数学描述与分类 本章从最基础的信号概念入手，详细介绍了信号的数学模型。我们将探讨连续时间信号与离散时间信号的区别与联系，包括周期信号、非周期信号、能量信号、功率信号的定义及判别方法。常数信号、指数信号、正弦信号、方波信号、冲激信号（狄拉克冲激函数）、单位阶跃信号等基本信号的数学表达式、波形特征以及它们在时域和频域的性质将被细致讲解。此外，本书还将重点阐述信号的运算，如加法、乘法、时移、尺度变换、翻转等，并探讨这些运算对信号特性的影响。理解信号的基本属性和操作是后续学习的基石。 第二章：线性时不变（LTI）系统的基本性质与描述 线性时不变系统是信号与系统理论的核心。本章将系统地介绍LTI系统的定义及其四大基本性质：叠加性、时移不变性、因果性、稳定性。我们将深入分析系统响应的构成，并重点介绍LTI系统两种重要的描述方法：卷积积分（针对连续时间系统）和卷积和（针对离散时间系统）。通过大量的例题，读者将掌握如何计算LTI系统的零输入响应和零状态响应，并理解卷积在系统分析中的关键作用。此外，还将讨论系统的冲激响应和阶跃响应，以及它们与系统特性的关系。 第三章：傅里叶变换及其性质 傅里叶变换是分析信号频谱、揭示信号频率成分的强大工具。本章将从连续时间傅里叶变换（CTFT）出发，详细推导其定义、收敛条件以及各种性质，包括线性性、时移性、尺度变换性、对称性、卷积性质、微分性质、积分性质、帕塞瓦尔定理（能量守恒）等。我们将通过直观的图形演示和具体算例，展示不同类型信号（如矩形脉冲、指数衰减信号、冲激信号）的傅里叶变换结果，并分析其频谱特性。离散时间傅里叶变换（DTFT）也将被引入，并与CTFT进行对比，突出其在数字信号处理中的应用。 第四章：傅里叶级数与周期信号的频谱分析 周期信号的频谱分析是傅里叶变换的延伸。本章将重点讲解傅里叶级数的概念，包括指数形式和三角形式。我们将推导傅里叶级数的系数计算方法，并探讨周期信号的频谱特性，如离散谱、基波频率、谐波等。本书将通过分析方波、锯齿波、三角波等典型周期信号的傅里叶级数展开，帮助读者理解周期信号如何由一系列特定频率的正弦（或复指数）信号叠加而成。此外，还将讨论傅里叶级数与傅里叶变换之间的联系，以及它们在信号处理中的互补作用。 第五章：拉普拉斯变换及其性质 拉普拉斯变换是分析不稳定系统和更广泛信号（包括收敛性不确定的信号）的有力工具。本章将详细介绍单边拉普拉斯变换和双边拉普拉斯变换，并重点关注收敛域（ROC）的概念及其重要性。我们将推导拉普拉斯变换的各种性质，如线性性、时移性、尺度变换性、微分性质、积分性质、初值定理、终值定理等。本书将通过大量例题，演示如何计算常见信号的拉普拉斯变换，并着重讲解利用拉普拉斯变换来求解LTI系统微分方程的初边值问题。收敛域的分析将贯穿整个章节，帮助读者理解其对系统稳定性和因果性的判断意义。 第六章：Z变换及其性质 Z变换是离散时间信号与系统分析的核心工具，尤其在数字信号处理领域不可或缺。本章将深入讲解Z变换的定义、收敛域（ROC）以及重要的性质，如线性性、时移性、尺度变换性、乘法性质、卷积性质、初值定理、终值定理等。我们将通过具体的离散时间序列（如单位阶跃序列、单位冲激序列、指数序列）来计算其Z变换，并分析收敛域的确定方法。本书还将重点阐述利用Z变换来分析离散时间LTI系统，包括系统函数的概念、零极点分析、稳定性判别以及如何通过Z变换求解差分方程。 第七章：系统函数与框图表示 系统函数是描述LTI系统输入-输出关系的简洁数学工具。本章将深入讲解系统函数的定义、性质以及在时域和频域的意义。我们将重点介绍如何从系统的微分方程或差分方程中提取系统函数，以及如何利用系统函数的零极点来分析系统的特性，如稳定性、频率响应等。此外，本书还将引入框图表示法，通过信号流程图来直观地表示系统的组成结构，并讲解如何利用框图进行系统分析和综合。我们将展示如何根据系统框图求取系统函数，以及如何利用系统函数构建等效的框图。 第八章：频率响应与滤波器设计 频率响应是LTI系统在不同频率下的行为特征，对于理解系统的选择性和滤波作用至关重要。本章将详细阐述频率响应的定义，并推导其与系统函数之间的关系。我们将分析幅度响应和相位响应，并讲解它们如何影响输入信号的幅度和相位。本书将引入滤波器（Filter）的概念，并介绍不同类型的滤波器，如低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器等。通过具体的工程实例，读者将学习如何根据性能指标（如通带、阻带、截止频率、衰减等）设计简单的滤波器，并理解它们在信号去噪、信号分离等方面的应用。 第九章：状态空间分析 状态空间分析提供了一种描述和分析多输入多输出（MIMO）和复杂LTI系统的统一框架。本章将介绍状态向量、状态方程和输出方程的概念，并详细阐述如何从系统的框图或微分/差分方程中建立状态空间模型。我们将讲解如何通过求解状态方程来获得系统的零输入响应和零状态响应。本书还将深入探讨状态空间模型的性质，如能控性、能观性，并介绍它们在系统设计和控制器设计中的重要性。状态空间方法的引入将为读者提供一种更强大、更通用的系统分析工具。 第十章：采样定理与数字信号处理基础 采样是将连续时间信号转换为离散时间信号的关键步骤。本章将系统地介绍采样定理（奈奎斯特-香兰基本理），并深入分析采样频率、混叠现象及其解决方法（如抗混叠滤波器）。本书将重点讲解理想采样、阶梯采样、脉冲采样等不同采样方式的数学模型及其频谱特性。此外，还将引入离散傅里叶变换（DFT）和快速傅里叶变换（FFT）的概念，并阐述它们在实际数字信号处理中的应用，如频谱分析、滤波器实现等。本书将为读者搭建起深入学习数字信号处理的坚实基础。 本书的特色： 理论与实践并重： 每章理论讲解后，均配以大量精心设计的例题，帮助读者巩固理解。书中穿插了不同领域的工程应用案例，展现理论知识的实际价值。 逻辑清晰，循序渐进： 内容组织上，从基础概念到高级理论，层层递进，确保读者能够逐步掌握。 数学严谨，语言生动： 在保证数学严谨性的同时，力求语言通俗易懂，辅以图形和图示，增强理解的直观性。 强调思维方式： 不仅传授知识，更注重培养读者分析问题、解决问题的思维方式和工程素养。 本书适合于高等院校电子工程、通信工程、自动化、计算机科学等专业本科生、研究生，以及从事相关领域研究和开发的工程师阅读。通过本书的学习，读者将对信号与系统理论建立起深刻的认识，并能够运用所学知识分析和解决实际工程问题。

评分☆☆☆☆☆

编程实践的催化剂，概念理解的加速器 作为一名对编程充满热情，但又在信号与系统学习中遇到瓶颈的学生，我发现这本书简直就是为我量身打造的。我一直认为，学习任何一门工程学科，如果不能与编程实践相结合，那其理解的深度和广度都会受到限制。这本《信号与系统习题解答及仿真程序集》恰恰在这方面提供了绝佳的平台。在学习过程中，我常常会发现自己能够理解书本上的公式推导，但当需要自己动手编写程序来实现这些算法时，却显得力不从心。书中提供的仿真程序，就像是一本生动的“代码说明书”，它不仅仅是展示了如何实现某个信号处理过程，更重要的是，它通过代码，将那些抽象的数学概念具象化。例如，在学习卷积定理时，我通过书中提供的程序，能够直观地看到连续时间信号的卷积是如何在离散时间系统中近似实现的，以及采样频率对结果的影响。这种通过编程获得的直观感受，比单纯阅读理论公式要深刻得多。更进一步，书中提供的各种仿真案例，也启发了我自己去设计和编写更多的程序。我开始尝试修改和扩展书中的代码，去探索不同参数和不同算法的差异。这本书不仅加速了我对信号与系统概念的理解，更重要的是，它极大地激发了我通过编程来学习和研究这门学科的兴趣。

评分☆☆☆☆☆

系统性与实用性的完美融合 我是一名在工作岗位上需要频繁接触信号处理的工程师，虽然我的专业背景并非直接与此相关，但多年来的实践经验让我深知扎实的理论基础和灵活的工具运用同等重要。在寻找一本既能巩固理论知识，又能提供实际操作指导的书籍时，我发现《信号与系统习题解答及仿真程序集》正好满足了我的需求。这本书最吸引我的地方在于它高度的系统性和极强的实用性。它并非零散的知识点集合，而是围绕信号与系统的核心概念，构建了一个逻辑严密的知识体系，从时域分析到频域分析，从傅里叶变换到Z变换，再到采样理论和滤波器设计，几乎涵盖了信号与系统领域的所有关键内容。每一章的习题解答都紧密围绕该章的理论知识，并且解答的详细程度恰到好处，既不会过于简略导致读者无法理解，也不会过于冗长而失去效率。而书中附带的仿真程序，更是将理论与实践紧密地联系起来。我曾经利用书中关于滤波器设计的例子，快速地在实际项目中实现了滤波器功能，大大缩短了开发周期。这些程序不仅提供了可运行的代码，更重要的是，它们展示了如何将复杂的理论概念转化为可执行的算法，对于我这样的实践者来说，这无疑是宝贵的财富。这本书让我既能温故知新，又能学以致用，是工程实践中不可多得的参考。

评分☆☆☆☆☆

初学者噩梦，资深救星 作为一名刚刚接触信号与系统这门学科的学生，我曾无数次在繁杂的理论和抽象的公式中迷失方向。那些定义、定理、变换，就像一道道高不可攀的山峦，让我望而却步。课本上的例题虽然写着“解”，但对我而言，那更像是某种神秘咒语，我能看到结果，却无法理解其中的逻辑推演。无数个夜晚，我对着习题冥思苦想，却始终找不到解题的钥匙，甚至开始怀疑自己是否适合学习这门课程。就在我几乎要放弃的时候，我无意间翻阅到了这本《信号与系统习题解答及仿真程序集》。坦白说，我最初是带着一丝怀疑的态度去尝试的。但仅仅是浏览了几页，我的眼睛就亮了。它不仅仅是简单地给出了习题的答案，而是以一种极其清晰、循序渐进的方式，将解题的思路、关键步骤以及背后的原理都剖析得淋漓尽致。那些我曾经觉得晦涩难懂的概念，在作者的讲解下，变得如同拨云见日般明朗。更让我惊喜的是，书中还提供了大量的仿真程序。这些程序不仅仅是代码的堆砌，更是将抽象的信号处理过程可视化，让我能够直观地看到不同系统对不同信号的处理效果，深刻理解理论与实践的联系。这对于我这样的初学者来说，简直是福音。它不仅拯救了我即将崩溃的学习信心，更让我对信号与系统这门学科产生了前所未有的兴趣。我迫不及待地想深入学习，去探索更多信号与系统的奥秘。

评分☆☆☆☆☆

深度挖掘，理论升华 作为一名已经掌握了信号与系统基本理论，但希望在理解深度上更进一步的研究者，我发现这本书带给我的惊喜远超预期。我常常觉得，仅仅理解课本上的推导过程是不够的，真正要掌握一门学科，需要能够从不同的角度去审视问题，并能够将其与实际应用场景联系起来。这本书在这一点上做得非常出色。它提供的习题解答，不仅仅是标准解法的罗列，更包含了对多种解题思路的探讨，甚至会分析不同方法在特定条件下的优劣。例如，在拉普拉斯变换的应用章节，作者不仅详细讲解了如何利用拉普拉斯变换求解微分方程，还深入讨论了收敛域的意义，以及它如何影响解的唯一性。这种“刨根问底”式的讲解，让我对原本熟悉的理论有了全新的认识。更重要的是，书中提供的仿真程序，让我能够将这些理论的细微之处，通过实际操作来验证。我曾利用书中提供的MATLAB代码，去模拟不同参数下FIR滤波器和IIR滤波器的频率响应，并与理论计算结果进行对比，发现了许多课堂上难以观察到的细节。这些仿真不仅加深了我对理论的理解，更激发了我对信号处理算法优化的思考。这本书就像一位博学的导师，它不仅仅教授知识，更重要的是，它引导我去思考，去探索，去不断地升华对信号与系统这门学科的认知。

评分☆☆☆☆☆

学习曲线的平滑器，问题解决的终点站 在信号与系统这门课的学习旅途中，我经历过无数次因为卡在某个习题上而产生的挫败感。那些看似简单的题目，一旦没有明确的思路，就会像一个黑洞，吞噬掉我宝贵的时间和精力。我曾尝试过多种方法，包括翻阅不同的教材、查找在线资源，但效果都不尽如人意。直到我接触到这本《信号与系统习题解答及仿真程序集》。这本书最让我感到惊艳的是它对于习题解答的处理方式。它不仅仅是提供了一个标准答案，而是将解题过程分解成了一系列清晰、逻辑分明的步骤，并且在关键步骤中，都会点出所使用的理论依据和重要的概念。这就像是为我提供了一个“解题地图”，让我能够清晰地看到整个解决问题的路径，并且知道每一步应该关注什么。更重要的是，书中提供的仿真程序，成为了我验证自己理解和解题思路的绝佳工具。当我通过书中的解答理清了思路，但仍然对某个细节不确定时，我就可以运行相应的仿真程序，通过观察程序的运行结果来确认我的理解是否正确。这种“理论+实践”的双重验证，极大地增强了我学习的信心。这本书就像是为我平滑了陡峭的学习曲线，让我能够更轻松、更高效地掌握信号与系统这门课程。它不仅是习题的解答，更是我学习道路上的一个可靠的“终点站”，让我能够找到答案，也能够找到解决问题的信心和方法。