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信号与系统仿真教程及实验指导

入门引导避繁就简 案例设计深入浅出 能力培养循序渐进 源代码+大纲+课件+视频+动图+GUI+实验报告,咨询QQ:2301891038(仅限教师)。

作者:安成锦 王雪莹 吴京
丛书名:面向新工科的电工电子信息基础课程系列教材
定价:59
印次:1-4
ISBN:9787302612124
出版日期:2022.09.01
印刷日期:2024.06.21

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。

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前言 “信号与系统”是电子信息类、自动化类、计算机类等专业本科生必修的一门专业基础课程。学习者通过学习该课程,掌握确定性信号和线性时不变系统分析的时域、频域、复频域和z域分析方法,理解重要知识点的数学、物理以及工程含义,为后续专业课的学习打下坚实基础。由于该课程理论性、系统性强,因此需要配套相应的实验以加深学习者对知识的理解,搭建从理论到应用的桥梁,提升学习者利用所学知识分析问题和解决实际工程问题的能力,培养创新素质。 在构架上,本书采用篇章式结构,分为仿真基础篇、仿真实现篇、基本实验篇和进阶实验篇4部分,各篇章相对独立又不失统一,遵循了先易后难、循序渐进的原则。具体内容安排如下。 仿真基础篇主要介绍仿真实现和仿真实验用到的MATLAB软件的编程原理和技巧,包括第1~3章。第1章介绍MATLAB软件基本情况及基本的计算,第2章介绍MATLAB程序设计方法及常用的绘图命令,第3章介绍MATLAB的特色工具——Simulink及GUI。MATLAB新手可以借助本篇快速实现仿真入门。 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。第4章介绍时域分析方法的仿真实现,包括连续/离散信号的产生和运算,以及连续/离散系统响应的时域求解。第5章介绍连续频域分析方法的仿真实现,包括信号的傅里叶级数和傅里叶变换、系统的频率响应、无失真传输与滤波、抽样与恢复等。第6章介绍离散频域分析方法的仿真实现,包括序列的傅里叶级数和傅里叶变换、4种信号频域分析方法的关系以及系统的频域分析。第7章介绍复频域分析方法的仿真实现,包括信号的拉普拉斯变换、系统的零极点分析和模拟以及连续系统响应的复频域求解。第8章介绍z域分析方法的仿真实现,包括序列的z变换,系统的零极点分析,以及离散系统响应的z域求解。 基本实验篇主要介绍验证性实验,包括第9~11章。第9章是仿真实验,包括信号产生、信号的基本运算、卷积积分和卷积和、连续/离散系统的时域分析等11个实验项目。第10章和第11章是硬件实验,第10章介绍硬件实验需要的实验箱和示波器,第11章介绍周期矩形脉冲信号的分解与合成、信号的无失真传输、信号的滤波以及信号抽样与恢复4个硬件实验。 进阶实验篇主要介绍综合及设计性实验,对应第12章,包含音乐合成、双音多频信号识别、雷达测速/测距等10个信号处理案例,所有案例均有明确的科研背景,在兼顾可操作性的原则下尽可能还原实际工程应用。 第13章为扩展阅读,包括MATLAB的发展历程及替代方案、拉普拉斯变换的提出者另有其人、雷达发展简史、我国著名雷达专家等。本章内容一部分来源于网络,另一部分则源于作者学习和工作中与各位前辈专家的接触,仅供大家参考。 总体来说,本书具有以下特色: (1) 比较完整、系统地介绍了仿真原理和技巧。仿真基础篇介绍工作学习中需要用到的编程知识,突出Simulink、GUI等特色内容; 仿真实现篇和“信号与系统”教材紧密结合,展示所有重要知识点的实现过程。对于同一知识点,尽量提供不同角度的编程实现方法,并从运算时间、编程复杂度、精度等多方面进行比较。针对易错问题,给出错误表现、分析原因并提出解决方案。 (2) 兼顾理论、仿真和实验的平衡。本书不是MATLAB学习手册,因此只介绍仿真基础,力求简洁直观,配合 教学视频,协助学习者在短时间内掌握编程知识; 本书也不是“信号与系统”理论教材,因此很多知识点都是直接给出结论,借助仿真进行实现或验证; 本书还给出了很多仿真和硬件实验,通过原理说明、实验视频及部分源代码,快速提高学习者在信号处理方面的创新实践能力。 (3) 软件仿真与硬件实现相结合。借助软件仿真快速理解概念、熟悉原理编程,再配套一定的硬件实验,通过对比分析,以点带面展示仿真与硬件实现的区别,将软件仿真的灵活性和可扩展性与硬件实现的实践性结合,做到优势互补。 (4) 基础实验和进阶实验相结合。在通过验证性实验提高学习兴趣、巩固基础的同时,配以10个拓展性实验。拓展性实验来源于科研实践,是多个知识点的综合应用,通过补充其中的关键代码、对实验结果进行比较分析等,提高学习深度和挑战性。 (5) 配套资源完善。提供了MATLAB教学视频、硬件实验演示视频、课件、源代码、动图、信号与系统交互式演示程序等特色资源。 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。 本书由安成锦副教授主编,负责全书的组织编排和文字撰写工作; 王雪莹副教授负责部分实验内容设计 ,并完成了配套视频录制等工作; 吴京教授对全书进行了重要指导。 周剑雄教授、范崇祎副教授提供了丰富的科研素材,冯飞、乔木、计一飞老师参与了资料搜集、程序验证等工作,万建伟教授、程永强教授、许可副教授、杨威副教授、户盼鹤老师提出了大量宝贵建议, 本科生周钰行、方仲豪参与了文稿校对工作, 国防科技大学电子科学学院有关领导和同事提供了工作上的帮助,清华大学出版社文怡编辑与作者进行了大量的沟通并提出了非常专业的建议,在此一并致以诚挚的感谢。 由于编者水平有限且时间比较仓促,书中难免有欠妥之处,恳请广大同行和读者批评指正。 作者 于长沙国防科技大学 2022年8月 大纲+课件+GUI+源代码+实验

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  • 安成锦,国防科技大学副教授。“信号处理系列课程”国家级教学团队骨干成员、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。
  • 1、 内容完整系统。介绍信号与系统理论课程的所有重要知识点的仿真实现,通过仿真结果分析常见问题,比较不同实现方法的运算效率等。
    2、软件和硬件结合。借助编程快速验证原理,再配套一定的硬件实验,将软件仿真的灵活性、可扩展性与硬件实现的实践性结合,优势互补。
    3、基础和拓展结合。既提供一般验证性实验加深知识点理解,也提供进阶方案,携手科研团队打造10个典型信号处理综合实验。
    4、读者体验友好。精心制作17个教学视频,包括编程讲解(Simulink、GUI等)、硬件实验演示和结果分析等,以及20个动图、38个GUI程序。
    5、开放源代码。提供仿真实现的所有源代码,以及基本实验、进阶实验的原始数据和完整实现代码。
    6、配套资源丰富。提供教学大纲、教学课件、GUI、源代码、实验报告模板、等教学资源,可扫描前言下方二维码下载。

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  • 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...

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