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内容简介

本书结合大学信号与系统课程，介绍了信号处理与系统分析的基础理论和基于MATLAB的实现方法。全书共7章，内容包括：MATLAB基础、信号的图形表示、信号变换、线性时不变系统、信号采样与重构、基于罗兰C信号的综合仿真和信号与系统MATLAB演示软件。前5章分别针对不同的具体内容，后两章则是属于综合提高。本书在给出各部分内容的原理和方法说明的同时，对学习中需要深刻理解的一些知识点有针对性地设计了MATLAB仿真和验证。读者通过编程实现和观察仿真结果可以加深对所学知识的掌握和理解，也为更深入地思考信号与系统的相关问题奠定基础。本书在仿真验证基本理论的同时，也为学生学习和利用软件仿真，提高编程验证能力提供了参考例程。

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ISBN：9787121340093

开本：16开

页数：204

字数：326.0

本书目录

目　　录
第1章  MATLAB基础	（1）
1.1  MATLAB简介	（1）
1.2  MATLAB基本操作	（2）
1.2.1  MATLAB运算模式	（2）
1.2.2  数据类型和算术运算	（4）
1.2.3  关系和逻辑运算符	（6）
1.2.4  数组及其操作	（10）
1.2.5  保存结果	（11）
1.2.6  使用“Help”选项	（12）
1.3  MATLAB常用函数	（14）
1.3.1  矩阵计算	（14）
1.3.2  矩阵分解	（15）
1.3.3  数学计算函数	（19）
1.3.4  复数与复矩阵	（19）
1.3.5  数组及其操作	（21）
1.4  MATLAB绘图	（22）
1.4.1  plot()绘制二维图形	（22）
1.4.2  stem()绘制离散数据	（24）
1.4.3  polar()极坐标图	（25）
1.4.4  图形标记和控制指令	（26）
1.4.5  图形生成与控制	（27）
1.4.6  坐标轴生成和控制	（27）
1.4.7  网格、边框、保持	（28）
1.4.8  图形注释	（29）
1.4.9  绘制嵌入窗口	（29）
1.4.10  三维图形绘制	（30）
1.5  M程序设计	（33）
1.5.1  M文件的启动	（34）
1.5.2  M文件形式	（35）
1.5.3  控制结构	（38）
第2章  信号的图形表示	（41）
2.1  常见信号的图形表示	（41）
2.1.1  常见连续信号	（41）
2.1.2  常见离散信号	（43）
2.1.3  仿真案例	（45）
2.1.4  仿真练习	（51）
2.2  信号的运算	（51）
2.2.1  原理和方法	（51）
2.2.2  仿真案例	（52）
2.2.3  仿真练习	（58）
第3章  信号变换	（59）
3.1  傅里叶级数	（59）
3.1.1  原理和方法	（59）
3.1.2  仿真案例	（63）
3.1.3  仿真练习	（71）
3.2  连续时间信号的傅里叶变换	（71）
3.2.1  原理和方法	（71）
3.2.2  仿真案例	（76）
3.2.3  仿真练习	（83）
3.3  连续时间信号的拉普拉斯变换	（83）
3.3.1  原理和方法	（83）
3.3.2  仿真案例	（85）
3.3.3  仿真练习	（92）
3.4  离散时间信号的Z变换	（93）
3.4.1  原理和方法	（93）
3.4.2  仿真案例	（94）
3.4.3  仿真练习	（98）
第4章  线性时不变系统	（99）
4.1  离散时间卷积	（101）
4.1.1  原理和方法	（101）
4.1.2  仿真案例	（103）
4.1.3  仿真练习	（112）
4.2  连续时间卷积	（112）
4.2.1  原理和方法	（112）
4.2.2  仿真案例	（114）
4.2.3  仿真练习	（122）
4.3  LTI系统频率响应	（122）
4.3.1  原理和方法	（122）
4.3.2  仿真案例	（123）
4.3.3  仿真练习	（133）
第5章  信号采样与重构	（135）
5.1  采样定理	（135）
5.1.1  原理和方法	（135）
5.1.2  仿真案例	（135）
5.1.3  仿真练习	（140）
5.2  信号重构	（140）
5.2.1  原理和方法	（140）
5.2.2  仿真案例	（141）
5.2.3  仿真练习	（149）
第6章  基于罗兰C信号的综合仿真	（150）
6.1  背景知识	（150）
6.1.1  罗兰C的背景知识	（150）
6.1.2  罗兰C导航系统	（152）
6.1.3  罗兰C系统接收信号分析	（154）
6.2  仿真设计与实现	（158）
6.2.1  仿真分析	（158）
6.2.2  罗兰C信号仿真参考程序	（163）
第7章  信号与系统MATLAB演示软件	（169）
7.1  演示软件简介	（169）
7.1.1  演示软件的使用说明	（169）
7.1.2  信号演示	（170）
7.1.3  奇异信号	（173）
7.1.4  信号变换	（175）
7.2  连续系统	（177）
7.2.1  连续时间信号卷积	（177）
7.2.2  傅里叶变换	（178）
7.2.3  冲激响应和阶跃响应	（182）
7.2.4  信号采样与恢复	（184）
7.2.5  S平面上的零极点图	（186）
7.3  离散系统	（188）
7.3.1  单位样值响应	（188）
7.3.2  离散卷积	（189）
7.3.3  Z平面上的零极点图	（190）
附录A	（192）

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前言

信号与系统是高等院校通信和电子类专业的一门重要专业基础课，该课程主要研究确定信号与线性时不变系统的基本概念和分析方法。信号与系统课程是学习通信原理、自动控制、数字信号处理等专业课程的基础，在课程体系中处于连接基础课与专业课的桥梁位置。正因如此，信号与系统课程是很多高校硕士研究生入学考试的科目之一。
信号与系统在内容上具有较强的系统性和抽象性，对问题分析的角度也跨越了时域、频域、复频域等多个域，具有多样性。另外，信号与系统模型的建立又包含了很多数学及物理问题，涉及的知识面很宽。在具体问题的解决过程中，很多时候并不采用直接性的方法，通常是通过与基本信号的关系来求解，这就存在处理方法和基本信号的选择问题。结合信号与系统课程的学习，对所涉及的信号问题和系统问题的理解和分析都需要不断拓宽思路，灵活采用多种方式来展现信号与系统的特点。作者近年来一直从事信号与系统课程的教学工作，在教学过程中，深感基础理论和基本方法对于掌握本课程的知识以及后续其他课程的学习，甚至对于以后参与科研和生产都有重要的影响。
MATLAB是一种可用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级计算语言。为科学研究、工程设计以及必须进行数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平，并在诸多领域的科学研究和仿真验证中得到了广泛的应用。利用MATLAB对信号与系统所涉及的关键知识点进行仿真和验证，一方面通过观察仿真结果可以加深对所学知识的掌握和理解，另一方面也为更深入地思考信号与系统的相关问题奠定基础。作者在教学中会利用MATLAB对课程中信号处理和系统分析的重要知识点进行演示，并通过仿真结果的对比和分析引导学生更深入地思考相关的问题，这种做法得到了学生的认可，结合多年来积累的课堂演示例程，并经过系统整理编写了本书。
目前信号与系统课程的教材有很多，部分术语的用法也不完全一致，在本书编写过程中，主要参考了由Alan V. Oppenheim和Alan S. Willsky编著，并由西安交通大学刘树棠教授翻译的《信号与系统》（西安交通大学出版社），以及北京航空航天大学熊庆旭教授等编著的《信号与系统》（高等教育出版社）的内容。本书的组织架构没有完全按照信号与系统教材的内容和讲授顺序来组织，而是从信号处理、线性时不变系统分析、综合应用几个方面来组织的。这主要是考虑到本书不是课堂教学的同步辅导，只是结合作者课堂教学的经验，抽取了部分知识点进行说明和仿真分析，本书中不同章节的知识点会存在一定的相关性，对于相关性较强的部分就在本书中组织到了一起，并进行了适当的延伸，以便于读者对比分析。
本书的第1章是MATLAB基础，已经具备该基础的读者可以略过该内容。第2章是信号的图形表示，是开展信号处理和系统分析的基础。第3章是信号变换，具体包括了傅里叶级数表示、连续信号的傅里叶变换、连续信号的拉普拉斯变换，这三部分都属于信号处理的范畴，尽管安排在同一章中，但它们位于不同的节中，内容相对独立；第3章还包括了离散时间信号的Z变换。第4章是线性时不变系统，具体包括离散系统的卷积、连续系统的卷积和线性时不变系统的频率响应，主要体现了系统分析的思路和方法。第5章是信号采样与重构，主要对采样定理进行分析和说明。第6章是基于罗兰C信号的综合仿真，结合罗兰C的特点，综合利用所学的信号处理与系统分析的知识开展仿真，增强解决实际问题的能力。第7章是MATLAB演示软件，供读者在学习过程中加强对所学知识的感性认识。 
本书在利用MATLAB进行仿真时，对于类似的问题，尽可能采用多种不同的实现方法，使读者通过对不同方法的对比更深入地理解基础理论，同时也为以后开展科学仿真提供借鉴和参考。
本书从准备到完稿，经过多次修改和完善，在编写过程中，一些硕士研究生和本科生也参与了部分工作，这些同学包括季彧、石家宁、刘凯琪、赵新芳、林晓霞、贺聪聪、杨吉煌等，部分同学目前已经毕业，作者在此对参与本书编写和校对工作的同学表示感谢。北京航空航天大学电子信息工程学院王俊老师、电子工业出版社的竺南直老师和底波老师都对本书提出了很多很好的建议，在此一并致谢。
由于作者水平有限，书中难免存在表达不严谨、不恰当，甚至错误的地方，恳请读者批评指正。

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