信號與系統(tǒng)實驗教程

前言

“信號與系統(tǒng)”是電子與通信類專業(yè)的主要技術基礎課之一，該課程的任務是研究信號與系統(tǒng)理論的基本概念和基本分析方法，使學生初步認識如何建立信號與系統(tǒng)的數(shù)學模型，如何用適當?shù)臄?shù)學分析方法求解，并對所得的結果給予物理解釋，賦予物理意義。由于本學科內容的迅速更新與發(fā)展，它所涉及的概念和方法十分廣泛，而且還在不斷擴充。通過本課程的學習，可以激發(fā)起學生對信號與系統(tǒng)學科的學習興趣和熱情，逐步適應這一領域日新月異發(fā)展的需要。近20年來，隨著MATIAB的推出和日益完善，在歐美大學里，諸如“應用代數(shù)”、“數(shù)理統(tǒng)計”、“自動控制”、“信號與系統(tǒng)”、“數(shù)字信號處理”、“模擬與數(shù)字通信”、“時間序列分析”、“動態(tài)系統(tǒng)仿真”等課程的教科書中都引入了MATLAB，這幾乎成了20世紀90年代的教科書與傳統(tǒng)教材的區(qū)別性標志。M.ATIAB強大的計算和繪圖功能，使信號與系統(tǒng)中許多復雜的運算變得簡單。把學生從繁雜的計算中解脫出來，可以使他們把重點放在對結果的解析上，進一步搞清數(shù)學公式與物理概念的內在聯(lián)系，從而加深了對信號與系統(tǒng)的理解。本書是程耕國主編的《信號與系統(tǒng)》一書的姐妹篇，書中所有的實驗都是按照《信號與系統(tǒng)》教材的順序組織的，都是基于MATLAB編寫的，相當于把教材中的所有理論都用MATIAB進行了實現(xiàn)。全書分四部分，第一部分介紹MATLAB的基本知識；第二部分是信號分析與處理的實驗，包括連續(xù)信號的時域描述與運算、離散信號的時域描述與運算、連續(xù)信號的頻域分析、離散信號的頻域分析四個實驗；第三部分是系統(tǒng)分析與設計的實驗，包括連續(xù)線性時不變系統(tǒng)分析、離散線性時不變系統(tǒng)分析、IIR數(shù)字濾波器的設計、FIR數(shù)字濾波器的設計四個實驗；第四部分是綜合應用，該部分可以作為學期末的課程設計，包括信號的自然采樣與恢復、語音信號的采樣和頻譜分析、超外差接收機的設計、FDMA通信系統(tǒng)的設計、信號混響效果的設計、語音加密器的設計、自適應數(shù)字陷波器的設計七個實驗。全書的實驗按照先基礎性、驗證性實驗，再設計性實驗，最后綜合性實驗的順序安排，注重設計性、綜合性實驗，對提高學生的綜合能力和培養(yǎng)學生的科學探索精神有著十分重要的意義。本書由程耕國統(tǒng)稿，程耕國、陳華麗編寫。本書的編寫得到了武漢科技大學電子信息工程學院同仁們的大力支持和幫助，在此表示感謝。實驗教學是一項綜合性的集體活動，因此，編者期望在今后的教學實踐中，能得到使用本書的師生們的寶貴意見和指導，使“信號與系統(tǒng)”實驗教學的改革不斷深入，使本書日臻完善。由于編者水平有限，書中難免有錯誤與不妥之處，懇請讀者批評指正。

內容概要

《信號與系統(tǒng)實驗教程(Matlab版)》是“信號與系統(tǒng)”課程理論教材的延伸，著重培養(yǎng)學生綜合運用信號與系統(tǒng)的理論和技術以解決實際問題的能力?！缎盘柵c系統(tǒng)實驗教程(Matlab版)》按照“MATLAB的基本知識、信號分析與處理、系統(tǒng)分析與設計、綜合應用”4個層次展開，共有15個實驗。每個實驗包括實驗目的、實驗原理及方法、實驗內容及步驟、思考題和實驗報告要求等內容。
《信號與系統(tǒng)實驗教程(Matlab版)》可作為通信工程、電子信息工程、計算機科學與技術等專業(yè)在校本科生學習“信號與系統(tǒng)”課程的實驗教材，也可作為研究生學習“信號與系統(tǒng)”等相關課程的輔助教材。

作者簡介

程耕國，1947年生，男，安徽績溪人。1982年1月畢業(yè)于武漢鋼鐵學院自動化系，1984年在武漢鋼鐵學院獲得碩士學位并留校任教，1997年3月在日本東北大學獲得博士學位，武漢科技大學信息科學與工程學院教授、博士生導師。中國自動化學會專家咨詢工作委員會會員、南方九省電工理論學會常務理事、湖北自動化學會理事。近5年來，發(fā)表學術論文60余篇，獲省級科技進步獎6項。出版專著1部，主編并出版教材2部。主要研究領域：工業(yè)自動化、智能材料、故障檢測和數(shù)字信號處理等。

書籍目錄

前言 第一部分 MATLAB的基本知識第二部分 信號分析與處理實驗一 連續(xù)信號的時域描述與運算實驗二 離散信號的時域描述與運算實驗三 連續(xù)信號的頻域分析實驗四 離散信號的頻域分析第三部分 系統(tǒng)分析與設計實驗五 連續(xù)線性時不變系統(tǒng)分析實驗六 離散線性時不變系統(tǒng)分析實驗七 IIR數(shù)字濾波器的設計實驗八 FIR數(shù)字濾波器的設計第四部分 綜合應用實驗九 信號的自然采樣與恢復實驗十 語音信號的采樣和頻譜分析實驗十一 超外差接收機的設計實驗十二 FDMA通信系統(tǒng)的設計實驗十三 信號混響效果的設計實驗十四 語音加密器的設計實驗十五 自適應數(shù)字陷波器的設計附錄附錄A 武漢科技大學2009年7月“信號與系統(tǒng)”課程設計附錄B 常用的操作、字符和函數(shù)參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：MATLAB俗稱“矩陣實驗室”，是Matrix Laboratory的縮寫，1984年由美國Math works公司研制開發(fā)，是以矩陣計算為基礎的交互式的功能強大的科學及工程計算軟件。MATLAB的首創(chuàng)者是在數(shù)值線性代數(shù)領域頗有影響的Cleve Moler博士，他也是生產經營MATIAB產品的Math Works公司的創(chuàng)始人之一。MATLAB將高性能的數(shù)值計算和可視化集成在一塊，并提供了大量的內置函數(shù)，從而使其廣泛應用于數(shù)學計算和分析、自動控制、系統(tǒng)仿真、數(shù)字信號處理、圖形圖像分析、數(shù)理統(tǒng)計、人工智能、虛擬現(xiàn)實技術、通信工程、金融系統(tǒng)等領域。MATIAB給用戶帶來的是最直觀、最簡潔的程序開發(fā)環(huán)境。其主要特點如下：1）語言簡潔緊湊，使用方便靈活，庫函數(shù)極其豐富。2）運算符豐富。3）既具有結構化的控制語句（如for循環(huán)、while循環(huán)、break語句和if語句），又有面向對象編程的特性。4）程序限制不嚴格，程序設計自由度大。5）圖形功能強大。6）MATIAB缺點是：它和其他高級程序相比，程序的執(zhí)行速度較慢。這是由于MA3、LAB的程序不用編譯等預處理，也不生成可執(zhí)行文件，程序為解釋執(zhí)行，所以速度較慢。7）功能強大的工具箱是MAT[AB的另一特色。MATIAB包含兩個部分：核心部分和各種可選的工具箱。核心部分中有數(shù)百個核心內部函數(shù)。其工具箱又分為兩類：功能性工具箱和學科性工具箱。功能性工具箱主要用來擴充其符號計算功能、圖示建模仿真功能、文字處理功能以及與硬件實時交互功能，可用于多種學科；學科性工具箱是專業(yè)性比較強的，如control toolbox、signal processing toolbox、communication toolbox等，這些工具箱都是由該領域內學術水平很高的專家編寫的，所以用戶無需編寫自己學科范圍內的基礎程序，就能直接進行高、精、尖的研究。

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