信号与系统习题解答与实验指导 苏新红,等 9787563519422 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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苏新红 等 著

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• 苏新红
• 9787563519422

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出版社： 北京邮电大学出版社有限公司

ISBN：9787563519422

商品编码：29572575811

基本信息

书名：信号与系统习题解答与实验指导

定价：23.00元

作者：苏新红,等

出版社：北京邮电大学出版社有限公司

出版日期：

ISBN：9787563519422

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版次：1

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编辑推荐

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内容提要

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《信号与系统习题解答与实验指导》包括两部分：各章习题解答和18个实验。实验部分安排了硬件实验和软件仿真实验。其中前5个为硬件实验，分别为“50Hz非正弦周期信号的分解与合成”、“无源和有源滤波器”、“二阶网络函数的模拟”、“二阶网络状态轨迹的显示”和“采样定理”。后13个为软件仿真实验，分别为“熟悉MATLAB环境和基本信号的产生与运算”、“50Hz非正弦周期信号的分解与合成”、“信号的变换”、“信号的卷积”、“连续系统的时域分析”、“离散系统的时域分析”、“信号的采样与恢复”、“离散系统的频域分析”、“连续系统的频域分析”

目录

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部分习题解答
章概论习题解答
第2章LTI连续系统的时域分析习题解答
第3章LTI系统的频域分析习题解答
第4章LTI离散系统的时域分析习题解答
第5章LTI连续系统的复频域分析习题解答
第6章LTI离散系统的复频域分析习题解答
第7章系统函数习题解答
第8章离散傅里叶变换习题解答
第9章状态变量分析法习题解答

第二部分实验指导
实验一50Hz非正弦周期信号的分解与合成
实验二无源和有源滤波器
实验三二阶网络函数的模拟
实验四二阶网络状态轨迹的显示
实验五采样定理
实验六熟悉MATLAB环境和基本信号的产生与运算
实验七50Hz非正弦周期信号的分解与合成
实验八信号的变换
实验九信号的卷积
实验十连续系统的时域分析
实验十一离散系统的时域分析
实验十二信号的采样与恢复（采样定理）
实验十三离散系统的频域分析
实验十四连续系统的频域分析
实验十五模拟滤波器的设计
实验十六系统的零极点及频率响应
实验十七系统的稳定性分析
实验十八综合实验
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：理论精粹与实践探索 《信号与系统》作为电子信息科学、通信工程、自动化等众多领域的核心基础课程，其重要性不言而喻。它不仅是理解和分析现代电子系统、通信网络、信号处理算法的基石，更是连接理论与实际应用的关键桥梁。这门课程旨在帮助学习者深入理解信号的本质、系统的特性，并掌握分析和设计各类信号处理系统的基本方法和工具。 课程核心内容概览： 本课程的核心内容涵盖了信号与系统的两大基石——信号和系统，并在此基础上构建起一套完整的分析框架。 一、 信号的分类与描述： 信号是信息传递的载体，理解信号的特性是分析一切的基础。课程首先会深入探讨信号的各种分类方法，帮助学习者建立清晰的认知体系： 按自变量分类： 连续时间信号 (Continuous-Time Signals)： 信号的自变量（通常是时间）是连续的，例如模拟语音、温度随时间的变化等。我们将学习描述这类信号的数学工具，如单位冲激函数 ($delta(t)$)、单位阶跃函数 ($u(t)$) 等，以及如何通过积分和微分来分析它们的行为。 离散时间信号 (Discrete-Time Signals)： 信号的自变量是离散的，通常是采样后的结果，例如数字音频、股市数据等。我们将引入序列的概念，以及诸如单位采样序列 ($delta[n]$) 和单位阶跃序列 ($u[n]$) 等基本离散信号。 按能量/功率分类： 能量信号 (Energy Signals)： 信号在整个时间区间上的能量是有限的。例如，衰减的指数信号。我们将学习如何计算信号的能量，并理解其物理意义。 功率信号 (Power Signals)： 信号在单位时间上的平均功率是有限的。例如，周期信号。我们将学习如何计算信号的平均功率，并理解其在通信系统中的应用。 按奇偶性分类： 偶信号 (Even Signals)： 满足 $f(t) = f(-t)$ 或 $f[n] = f[-n]$ 的信号。 奇信号 (Odd Signals)： 满足 $f(t) = -f(-t)$ 或 $f[n] = -f[-n]$ 的信号。 任何信号都可以分解为一个偶信号和一个奇信号的和。 周期信号与非周期信号： 周期信号 (Periodic Signals)： 存在一个最小正时间间隔 $T$（或采样间隔 $N$），使得信号在每个周期内都重复出现。我们将深入研究周期信号的傅里叶级数展开，这是分析周期信号频率特性的关键工具。 非周期信号 (Aperiodic Signals)： 不具有周期性的信号。我们将学习傅里叶变换来分析非周期信号的频谱特性。 其他重要信号类型： 指数信号 (Exponential Signals)： 包括实指数信号和复指数信号，是描述系统响应和信号衰减/增长的重要模型。 正弦信号 (Sinusoidal Signals)： 具有周期性和平稳特性的信号，广泛应用于通信、振动等领域。 二、 系统的基本概念与分类： 系统是将输入信号转换为输出信号的“黑盒子”。理解系统的特性，才能预测其对不同信号的响应，并设计满足特定需求的系统。 系统的定义与建模： 我们将从数学模型的角度来理解系统，即输入输出之间的数学关系。 系统的分类： 线性系统 (Linear Systems)： 满足叠加原理（齐次性和可加性）的系统。这是分析的核心，许多复杂系统都可以近似或分解为线性系统来处理。 非线性系统 (Nonlinear Systems)： 不满足叠加原理的系统。虽然分析更复杂，但在实际中广泛存在。 时不变系统 (Time-Invariant Systems, LTI)： 系统的特性不随时间改变。即输入信号的时间延迟，输出信号也会相应地延迟相同的量。线性时不变系统 (LTI) 是信号与系统课程中最重要的研究对象，拥有强大的分析工具。 时变系统 (Time-Varying Systems)： 系统的特性随时间改变。 因果系统 (Causal Systems)： 系统的输出只依赖于当前和过去的输入，不依赖于未来的输入。这在实际系统中是普遍存在的，因为我们无法“预知未来”。 非因果系统 (Non-causal Systems)： 系统的输出依赖于未来的输入。在理论分析和某些特定应用（如离线信号处理）中可能出现。 稳定系统 (Stable Systems)： 对于有界的输入，输出也是有界的。稳定是系统能够可靠工作的基本要求。我们将学习不同类型的稳定性判据（如BIBO稳定性）。 不稳定系统 (Unstable Systems)： 对于有界输入，可能产生无界输出。 记忆系统 (Systems with Memory)： 输出不仅依赖于当前输入，还依赖于过去的输入。 无记忆系统 (Memoryless Systems)： 输出只依赖于当前输入。 因果系统 (Causal Systems)： 系统的输出只依赖于当前和过去的输入，不依赖于未来的输入。这在实际系统中是普遍存在的，因为我们无法“预知未来”。 非因果系统 (Non-causal Systems)： 系统的输出依赖于未来的输入。在理论分析和某些特定应用（如离线信号处理）中可能出现。 稳定系统 (Stable Systems)： 对于有界的输入，输出也是有界的。稳定是系统能够可靠工作的基本要求。我们将学习不同类型的稳定性判据（如BIBO稳定性）。 不稳定系统 (Unstable Systems)： 对于有界输入，可能产生无界输出。 记忆系统 (Systems with Memory)： 输出不仅依赖于当前输入，还依赖于过去的输入。 无记忆系统 (Memoryless Systems)： 输出只依赖于当前输入。 三、 信号与系统的分析工具： 为了有效地分析信号和系统，课程引入了一系列强大的数学工具： 卷积 (Convolution)： 这是分析 LTI 系统时域响应的“核心运算”。通过输入信号与系统冲激响应的卷积，可以得到系统的零状态响应。我们将学习连续时间卷积和离散时间卷积的计算方法，并理解其在系统分析中的作用。 傅里叶级数 (Fourier Series)： 用于分析周期信号的频率成分。将一个周期信号表示为一系列不同频率的正弦（或复指数）信号的叠加。这揭示了信号的频谱特性，对于理解信号的带宽、滤波等至关重要。 傅里叶变换 (Fourier Transform)： 用于分析非周期信号的频率成分。将一个信号从时域转换到频域，展示信号在不同频率上的能量分布。这对于理解信号的频谱、设计滤波器、进行频谱分析等至关重要。 拉普拉斯变换 (Laplace Transform)： 是一种更通用的变换，能够处理更广泛的信号（包括指数增长的信号），并且在分析 LTI 系统的稳定性和瞬态响应方面具有显著优势。它将信号从时域转换到复频域 $s$。 Z 变换 (Z-Transform)： 是离散时间信号的拉普拉斯变换的对应形式，用于分析离散 LTI 系统。它将离散信号从时域转换到复频域 $z$。 四、 系统分析与设计： 掌握了上述工具后，我们便能够深入分析 LTI 系统的特性，并进行系统设计。 时域分析： 通过冲激响应和卷积来预测系统的响应。 频域分析： 利用傅里叶变换和傅里叶级数来分析系统的频率响应，理解系统如何过滤或增强不同频率的信号。 复频域分析 (拉普拉斯变换和 Z 变换)： 分析系统的稳定性、瞬态响应和稳态响应，并为系统设计提供更为便捷的工具。 滤波器设计： 根据信号的特性和应用需求，设计各种类型的滤波器（低通、高通、带通、带阻等），以达到去除噪声、提取特定信息等目的。 系统稳定性分析： 运用不同的稳定性判据，判断系统是否稳定，以及如何通过修改系统参数来达到稳定。 学习的意义与价值： 深入学习《信号与系统》课程，将为学习者带来多方面的益处： 1. 构建扎实的理论基础： 掌握信号与系统的基本概念、原理和分析方法，为后续学习更高级的通信原理、数字信号处理、控制理论、机器学习等课程奠定坚实的基础。 2. 提升问题分析能力： 学习者能够运用数学工具和分析方法，将复杂的工程问题抽象化、模型化，并找到有效的解决方案。 3. 理解现代科技： 无论是智能手机的通信，还是高清电视的显示，亦或是医疗设备的成像，背后都离不开信号与系统的原理。理解这门课程，有助于更深刻地理解现代科技的运作方式。 4. 培养工程思维： 通过对系统进行分析和设计，学习者能够培养严谨的工程思维，注重系统的鲁棒性、效率和实用性。 5. 拓展职业发展空间： 信号与系统是许多技术岗位的核心技能要求，例如通信工程师、嵌入式系统开发工程师、算法工程师、软件工程师等，掌握这门课程将极大地提升就业竞争力。 这门课程的学习过程，不仅仅是知识的积累，更是思维方式的转变和问题解决能力的提升。通过理论学习和实践探索，学习者将能够更好地驾驭信息时代的浪潮，为未来的科技发展贡献力量。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计和排版风格给我留下了非常深刻的印象，简直是为长时间的阅读和查阅量身定制的。封面设计简洁大气，色彩搭配稳重而不失活力，让人一眼就能感受到这是一本经过精心打磨的专业教材。内页的纸张选择非常考究，触感细腻，即便是长时间在台灯下翻阅，眼睛也不会感到明显的疲劳，这对于需要反复对照和演算习题的理工科学生来说，无疑是一个巨大的加分项。更值得称赞的是，全书的字体选用和行距设置都非常合理，数学公式和图形的清晰度极高，即便是那些复杂的傅里叶变换、拉普拉斯逆变换的推导过程，也能看得一清二楚，没有出现任何因为排版模糊而导致的理解偏差。尤其是一些关键概念的定义和定理的表述部分，采用了加粗或不同的背景色块进行突出显示，这种细致的排版处理，极大地提高了学习效率，让读者在海量的信息中能够迅速抓住重点。每次合上书本，都能感觉到它厚重且实在的分量，这不仅仅是物理上的重量，更是知识密度和编辑用心程度的体现，让人在拿起它的时候，就带着一种“专业、可靠”的心理预期。这本书在细节上的处理，体现了出版方对学术严谨性和用户体验的双重重视，绝对是教科书排版的一个典范。

评分☆☆☆☆☆

我必须承认，这本书的配套实验指导部分，是其最让我惊喜且受益匪浅的环节。很多习题解答的书籍，往往只停留在理论的复述和答案的给出，对于“如何动手实践”这一点往往语焉不详，或者只是敷衍了事地给出一个简单的仿真思路。然而，这本书显然走出了这条“应试教育”的误区。它不仅提供了详尽的习题解析，更重要的是，针对书中的核心概念，设计了一系列贴合实际的实验项目。这些实验的描述非常详尽，从所需的软硬件环境、具体的搭建步骤，到预期的输出结果，都进行了近乎手把手的指导。例如，在讲解离散时间系统的卷积时，它不仅仅给出了数学公式的求解过程，还指导读者如何利用特定的编程环境（我猜测是MATLAB或类似的工具）来编写程序验证这个卷积的结果，这使得抽象的数学概念瞬间变得具象化、可触摸。通过这些实验，我对“信号”和“系统”之间那种微妙的、动态的关系有了更深层次的体会，而不是仅仅停留在“输入乘以核函数再积分”的死记硬背上。这种理论与实践紧密结合的编排方式，对于培养真正具备工程思维的人才来说，是无可替代的宝贵财富。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在理论学习上经常会遇到瓶颈的学生，我深切体会到这本书在“习题解答”的深度和广度上所展现出的非凡功力。许多同类参考书，对于那些晦涩难懂的典型例题，往往只给出最终答案，或者只是简单罗列几步关键计算，导致读者看完后仍然一头雾水。这本书则完全不同，它的解答逻辑清晰得仿佛有一位耐心的导师在你旁边亲自为你剖析每一个步骤的来龙去脉。它不仅展示了如何得到正确答案，更重要的是，它深入探讨了其他可能的解题路径，甚至会提前指出在计算过程中容易出现哪些“陷阱”或者概念混淆点。比如在处理频率响应的幅值和相位计算时，它会特别提醒读者注意主值范围的选取和三角函数的巧妙运用。这种详尽到近乎“过度服务”的解析，让我能够真正理解“为什么”要这么做，而不是仅仅学会了“怎么做”。通过反复研读这些深度解析，我感觉自己对信号与系统的基础定理的理解从“知道”升级到了“融会贯通”的境界，为后续更复杂的学习打下了极其坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书的整体内容组织结构，展现出一种教科书少有的、极强的系统性和渐进性。它并非简单地堆砌各种类型的习题，而是严格遵循了信号与系统这门学科知识体系的自然演进规律来编排习题和实验模块。从最基础的线性时不变系统定义、冲激响应，到中期的傅里叶变换及其性质，再到后期的Z变换和系统稳定性分析，每一章的习题都精确地对应着前一章所学知识点的巩固与深化。这种“步步为营”的编排策略，极大地减轻了学习曲线的陡峭感。当你完成某一章的理论学习后，立即就能找到对应章节的习题进行检验，发现薄弱环节，并立刻通过配套的解答进行修正，形成了一个完美的学习闭环。这种结构上的严谨性，使得整本书读起来非常连贯，不会让人在章节之间感到知识点的跳跃和脱节。对于自学者而言，这种内在的逻辑清晰度，比任何外部的辅导都来得更为重要和有效，它提供了一种内在的驱动力和学习路径图。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，在接触这本书之前，我对市面上大多数习题解析的印象是“枯燥”、“机械化”。然而，这本习题解答与实验指导成功地打破了这一刻板印象，它在保持学术严谨性的同时，注入了一种难得的“启发性”和“思辨性”。它不满足于提供标准答案，而是引导读者去思考，去探索不同的数学工具和物理直觉是如何共同作用于解决一个工程问题的。例如，在某些涉及时域和频域相互转化的习题中，它会并列展示使用积分方法和使用变换性质的方法，并点评各自的优缺点和适用场景。这种对比和反思性的讲解，极大地激发了我对这门学科的兴趣，让我不再将信号与系统视为一堆冷冰冰的数学公式，而是将其视为描述自然界和工程世界运行规律的强大语言。这种引导读者进行深入思考的教学设计，才是真正体现了一本优秀参考书的价值所在，它教会的不仅是知识点，更是科学思维的方法论，这一点让我受益匪浅。