信号与系统仿真教程及实验指导（面向新工科的电工电子信息基础课程系列教材）

图书标准信息

• 作者 安成锦、王雪莹、吴京 著
• 出版社 清华大学出版社
• 出版时间 2022-09
• 版次 1
• ISBN 9787302612124
• 装帧 平装
• 开本 16开
• 纸张 胶版纸
• 页数 324页
• 字数 471.000千字
• 丛书 面向新工科的电工电子信息基础课程系列教材

【内容简介】

本书采用篇章式结构，与理论课程紧密相关。本书分为仿真基础篇、仿真实现篇、基本实验篇和进阶实验篇四部分。仿真基础篇主要介绍MATLAB软件的编程原理和技巧，包括第1~3章。仿真实现篇主要介绍信号与系统课程重要知识点的仿真实现，包括第4～8章。基本实验篇主要介绍11个仿真实验和4个硬件实验，包括第9~11章。进阶实验篇主要介绍10个具有明确科研背景的综合及设计性实验，对应第12章。第13章为拓展阅读。

 

本书可作为“MATLAB编程与工程应用”课程的教材、“信号与系统”课程的配套实验教材，也可作为本科毕业设计和信号处理领域工程实践的参考书。

 

【作者简介】

安成锦，国防科技大学副教授。“信号处理系列课程”教学团队骨干成员、国防科技大学“信号与系统”“信号与系统基础”“MATLAB编程及工程应用”“信号与系统课程实验”等课程负责人，电子科学学院教学委专家、督导组专家、首批核心骨干教师。长期从事信号处理方面的教学和科研工作。获湖南省教学成果一等奖1项（排名1）。获全国高等学校青年教师“信号与系统”教学比赛一等奖、校教学能手比赛一等奖、校级教学质量新星、校级优秀教师（两次）。出版译著一部，教材两部，获软件著作权9项。主持和参与多项国家自然科学基金、军口863等科研项目，2次荣立三等功。

 

王雪莹，国防科技大学副教授。长期从事信号分析和处理相关的教学和科研工作，承担“信号与系统”“信号与系统课程实验”等课程教学。近5年来发表SCI源刊论文近10篇。承担/参与国家自然科学基金2项、装备预先研究类项目5项。获军队科技进步一等奖1项、二等奖1项，获电工电子基础课实验案例设计竞赛中南赛区二等奖1项、湖南省信息化教学比赛三等奖1项，2次荣立三等功。

 

吴京，国防科技大学教授、硕士生导师。长期从事信号与信息处理教学和科研工作，军队育才奖金奖获得者，校级教学名师。国防科技大学信号处理系列课程教学团队负责人，国家精品课程、国家精品资源共享课、湖南省线下一流课程、湖南省线上一流课程负责人。以第一作者出版教材6部，其中省优秀教材一部。

 

【目录】

仿真基础篇

 

 

第1章MATLAB入门及计算

 

 

1.1简介

 

 

1.2帮助系统

 

 

1.3变量、数据类型和显示

 

 

1.4标点符号和常用控制命令

 

 

1.5数组创建和编址寻访

 

 

1.5.1数组的创建

 

 

1.5.2数组元素编址

 

 

1.5.3数组元素寻访

 

 

1.6数组和矩阵运算

 

 

1.6.1运算符

 

 

1.6.2函数

 

 

1.7随机数产生和统计分析

 

 

1.8多项式计算

 

 

1.8.1多项式的表示和求值

 

 

1.8.2多项式求根

 

 

1.8.3多项式的乘除

 

 

1.8.4多项式拟合

 

 

1.9符号计算

 

 

1.9.1符号变量和符号表达式的创建

 

 

1.9.2符号表达式的计算

 

 

第2章MATLAB程序设计及绘图

 

 

2.1M文件

 

 

2.1.1脚本文件

 

 

2.1.2函数文件

 

 

2.2程序控制

 

 

2.2.1循环结构

 

 

2.2.2选择结构

 

 

2.2.3其他命令

 

 

2.3常见错误类型

 

 

2.4良好的编程习惯

 

 

2.5二维绘图

 

 

2.5.1绘图函数

 

 

2.5.2轴系形态和标识

 

 

2.5.3多次叠绘和多子图

 

 

2.6三维绘图

 

 

2.6.1曲线图

 

 

2.6.2曲面图

 

 

2.7图形窗编辑

 

 

第3章Simulink及GUI

 

 

3.1Simulink简介和启动

 

 

3.2Simulink基本模块

 

 

3.2.1Sources库

 

 

3.2.2Sinks库

 

 

3.3Simulink实例

 

 

3.4GUI简介

 

 

3.5GUI启动

 

 

3.6GUI设计步骤

 

 

3.6.1分析需求

 

 

3.6.2完成布局

 

 

3.6.3修改控件属性

 

 

3.6.4保存GUI

 

 

3.7回调函数编写

 

 

3.8GUI运行

 

 

仿真实现篇

 

 

 

第4章信号与系统的时域分析

 

 

4.1连续时间基本信号产生

 

 

4.1.1复指数信号

 

 

4.1.2单位阶跃信号

 

 

 

4.1.3单位冲激信号

 

 

4.1.4斜坡信号

 

 

4.1.5门信号

 

 

4.1.6三角信号

 

 

4.1.7抽样信号

 

 

4.1.8周期矩形脉冲信号

 

 

4.1.9周期三角信号

 

 

4.2离散时间基本信号产生

 

 

4.2.1复指数序列

 

 

4.2.2单位阶跃序列

 

 

4.2.3单位样值序列

 

 

4.2.4矩形序列

 

 

4.3信号的基本运算

 

 

4.3.1信号的相加和相乘

 

 

4.3.2信号的翻转、展缩和平移

 

 

4.3.3离散时间信号的差分与累加

 

 

4.3.4连续时间信号的微分与积分

 

 

4.3.5信号的奇偶分解

 

 

4.4系统的分类

 

 

4.4.1线性系统

 

 

4.4.2时不变系统

 

 

4.5连续时间系统的时域分析

 

 

4.5.1系统的表示

 

 

4.5.2连续时间系统的零状态响应

 

 

4.5.3连续时间系统的零输入响应

 

 

4.5.4连续时间系统的冲激响应与阶跃响应

 

 

4.5.5卷积积分

 

 

4.6离散时间线性时不变系统的时域分析

 

 

4.6.1离散时间系统的零状态响应

 

 

4.6.2离散时间系统的零输入响应

 

 

4.6.3离散时间系统的全响应

 

 

4.6.4离散时间系统的样值响应与阶跃响应

 

 

4.6.5卷积和与解卷积

 

 

第5章连续时间信号与系统的频域分析

 

 

5.1周期信号的傅里叶级数

 

 

5.1.1傅里叶级数的计算

 

 

 

5.1.2周期信号的频谱

 

 

5.1.3周期信号的分解

 

 

5.1.4周期信号的合成

 

 

5.2非周期信号的傅里叶变换

 

 

5.2.1傅里叶变换的符号函数求解

 

 

5.2.2傅里叶变换的数值计算

 

 

5.3傅里叶变换性质

 

 

5.3.1奇偶特性

 

 

5.3.2展缩特性

 

 

5.3.3时移特性

 

 

5.3.4频移特性

 

 

5.4连续时间系统的频率响应

 

 

5.5正弦信号通过系统的响应

 

 

5.6无失真传输

 

 

5.6.1无失真传输系统

 

 

5.6.2信号的无失真传输

 

 

5.7理想与实际滤波器

 

 

5.7.1理想滤波器

 

 

5.7.2实际滤波器

 

 

5.7.3利用Simulink实现信号的滤波

 

 

5.8时域抽样和恢复

 

 

5.8.1信号的时域抽样

 

 

5.8.2抽样信号的频谱

 

 

5.8.3时域抽样定理

 

 

5.8.4抽样信号的恢复

 

 

第6章离散时间信号与系统的频域分析

 

 

6.1周期序列的傅里叶级数

 

 

6.1.1傅里叶级数的计算

 

 

6.1.2快速傅里叶变换

 

 

6.1.3周期序列的频谱

 

 

6.2非周期序列的傅里叶变换

 

 

6.2.1离散时间傅里叶变换

 

 

6.2.2离散时间傅里叶反变换

 

 

6.2.3离散时间傅里叶变换的展缩性质

 

 

6.3几种傅里叶变换的关系

 

 

6.4离散时间系统的频域分析

 

 

6.4.1离散时间系统的频率响应

 

 

6.4.2正弦序列通过系统的响应

 

 

6.4.3实际滤波器

 

 

第7章连续时间信号与系统的复频域分析

 

 

7.1信号的拉普拉斯变换

 

 

7.1.1符号函数求解单边拉普拉斯变换

 

 

7.1.2符号函数求解单边拉普拉斯反变换

 

 

7.1.3部分分式展开法求解拉普拉斯反变换

 

 

7.2连续时间系统的零极点分析

 

 

7.2.1连续时间系统函数的零极点

 

 

7.2.2零极点分布对因果系统单位冲激响应的影响

 

 

7.2.3零极点分布对稳定系统频率响应的影响

 

 

7.3连续时间系统的模拟

 

 

7.3.1级联实现

 

 

7.3.2并联实现

 

 

7.4连续时间系统的响应

 

 

7.4.1指数信号通过系统的响应

 

 

7.4.2利用状态方程求解系统全响应

 

 

第8章离散时间信号与系统的z域分析

 

 

8.1序列的z变换

 

 

8.1.1符号函数求解单边z变换

 

 

8.1.2符号函数求解单边z反变换

 

 

8.1.3部分分式展开法求解z反变换

 

 

8.2离散时间系统的零极点分析

 

 

8.2.1离散时间系统函数的零极点

 

 

 

8.2.2零极点分布对因果系统单位样值响应的影响

 

 

8.2.3零极点分布对稳定系统频率响应的影响

 

 

8.3离散时间系统的响应

 

 

8.3.1指数序列通过系统的响应

 

 

 

8.3.2利用z变换求解差分方程

 

 

基本实验篇

 

 

 

第9章仿真实验

 

 

9.1信号的产生与可视化

 

 

9.2信号的基本运算

 

 

9.3卷积积分与卷积和

 

 

9.4连续时间系统的时域分析

 

 

9.5离散时间系统的时域分析

 

 

9.6连续时间周期信号的频域分析

 

 

9.7连续时间非周期信号的频域分析

 

 

9.8连续时间系统的频域分析

 

 

9.9离散时间信号与系统的频域分析

 

 

9.10连续时间信号与系统的复频域分析

 

 

9.11离散时间信号与系统的z域分析

 

 

第10章实验箱及示波器

 

 

10.1实验箱总体介绍

 

 

10.2实验箱主要模块

 

 

10.2.1S2信号源及频率计模块

 

 

10.2.2S3抽样定理及滤波器模块

 

 

10.2.3S4数字信号处理模块

 

 

10.2.4S5模块

 

 

10.3双踪示波器总体介绍

 

 

10.3.1主要技术指标

 

 

10.3.2各按键用途及使用方法

 

 

10.4示波器的典型应用

 

 

 

 

第11章硬件实验

 

 

11.1周期矩形脉冲信号的分解与合成

 

 

11.2信号的无失真传输

 

 

11.3信号的滤波

 

 

11.4信号的抽样与恢复

 

 

进阶实验篇

 

 

 

第12章拓展实验

 

 

12.1音乐合成

 

 

12.2双音多频信号识别

 

 

12.3信号的短时傅里叶变换

 

 

12.4语音信号降噪

 

 

12.5回声消除

 

 

12.6幅度调制与解调

 

 

12.7雷达信号的发射与接收

 

 

12.8雷达测距

 

 

12.9雷达测速

 

 

12.10地杂波对消

 

 

第13章扩展阅读

 

 

13.1MATLAB的发展历程

 

 

13.2MATLAB的替代方案

 

 

13.2.1SCILAB

 

 

13.2.2Octave

 

 

13.3冲激信号背后的故事

 

 

13.3.1狄拉克生平

 

 

13.3.2狄拉克δ函数的诞生

 

 

13.4拉普拉斯变换的前世今生

 

 

13.5雷达发展简史

 

 

13.5.1雷达起源与发展

 

 

13.5.2中国雷达发展历程

 

 

13.6我国著名雷达专家

 

 

13.6.1申仲义： 我国雷达事业创始人之一

 

 

13.6.2保铮： “雷达裁判长”

 

 

13.6.3刘永坦： “海防长城”铸造者

 

 

13.6.4郭桂蓉： 精确制导武器自动目标识别领域的著名专家

 

 

附录本书用到的主要MATLAB函数

 

 

参考文献