数字信号处理(高等学校应用型特色规划教材) 沈卫康,宋宇飞,宋红梅 97873022506 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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沈卫康，宋宇飞，宋红梅 著

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出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302250685

商品编码：29372766533

包装：平装

出版时间：2011-06-01

基本信息

书名：数字信号处理(高等学校应用型特色规划教材)

定价：33.00元

作者：沈卫康,宋宇飞,宋红梅

出版社：清华大学出版社

出版日期：2011-06-01

ISBN：9787302250685

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.440kg

编辑推荐

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内容提要

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本书立足于工程应用型本科的教学实践，系统地讲授了数字信号处理的基本概念、基本原理、重要算法和实现应用。在讲授的过程中，先对离散时间信号和系统进行了时域和频域的分析，强调了DTFT、ZT、DFT等基本变换和性质，然后分析了FFT算法及其应用，另外还重点讲授了IIRDF和FIRDF两种数字滤波器的设计原理、设计方法，并分析了数字系统的结构与误差问题，后对其他特殊滤波器、多采样技术做了介绍。作为独立章节，本书介绍了MATLAB及其在数字信号处理中的应用，并给出了丰富的典型程序。另外，每章均针对各知识点安排了丰富的例题和习题供读者参考。
本书可以作为电子信息类本科专业教材和其他相近专业的教学参考，也可以作为相关领域工程技术人员的参考书。

目录

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绪论
章　时域离散信号与系统
1.1 引言
1.2　时域离散信号——序列
1.2.1　序列的表示方法
1.2.2　常用的典型序列
1.2.3　序列的运算
1.3　时域离散系统
1.3.1 线性系统
1.3.2　时不变系统
1.3.3　线性时不变系统及其输入与输出之间的关系
1.3.4　系统的因果性和稳定性
1.4　时域离散系统的输入与输出描述——线性常系数差分方程
1.4.1 线性常系数差分方程
1.4.2　线性常系数差分方程的求解
1.5　模拟信号的数字处理方法
1.5.1　采样定理及A／D转换器
1.5.2　从离散信号恢复出连续时间信号
本章小结
习题
第2章　时域离散信号与系统的频域分析
2.1　序列的傅里叶变换的定义和性质
2.1.1　序列的傅里叶变换的定义
2.1.2　序列的傅里叶变换的性质
2.2　周期序列的离散傅里叶级数及傅里叶变换
2.2.1 周期序列的离散傅里叶级数
2.2.2　周期序列的傅里叶变换表示式
2.3　离散信号的傅里叶变换与模拟信号的傅里叶变换
2.4　序列的三变换
2.4.1　Z变换的定义及收敛域
2.4.2　逆Z变换
2.4.3　Z变换的性质和定理
2.5　利用Z变换分析信号和系统的频域特性
2.5.1　传输函数和系统函数
2.5.2　用系统函数的极点分布分析系统的因果性和稳定性
2.5.3　利用系统的零、极点分布分析系统的频率特性
本章小结
习题
第3章 离散傅里叶变换
3.1　离散傅里叶变换的基本问题
3.1.1　DFT和IDFT的定义
3.1.2　DFT与其他变换的关系
3.1.3　DFT和IDFT的矩阵表示
3.2　离散傅里叶变换的性质
3.2.1　DFT的基本性质
3.2.2　复共轭序列与共轭对称性
3.3　频域采样与插值恢复
3.3.1　频域采样及其影响
3.3.2　频域插值与信号恢复
3.4　DFT基本应用及影响
3.4.1　DFT基本应用
第4章　快速傅里叶变换
第5章　无限长单位脉冲响应数字滤波器(IIR DF)设计
第6章　有限长单位脉冲响应数字滤波器(FIR DF)设计
第8章　其他类型的数字系统
第9章　数字信号处理的MATLAB实现
参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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数字信号处理：从理论到实践的深度探索 本书旨在为读者提供一个全面而深入的数字信号处理知识体系，涵盖从基础概念到高级应用的各个方面。我们期望通过理论讲解、实例分析和习题练习，帮助读者掌握数字信号处理的核心技术，并能够将其灵活应用于解决实际问题。 第一部分：数字信号处理基础 信号与系统的基本概念： 信号的分类：介绍连续时间信号与离散时间信号，周期信号与非周期信号，偶信号与奇信号，能量信号与功率信号等。通过对这些基本分类的理解，为后续学习打下坚实基础。 系统的基本概念：阐述系统的定义、输入输出关系、分类（线性、时不变、因果、稳定等）。重点讲解线性时不变（LTI）系统的特性，这是数字信号处理中最重要的系统模型。 卷积和：详细介绍离散卷积和的计算方法，以及其在LTI系统分析中的核心作用。通过公式推导和图解，帮助读者直观理解卷积过程。 傅里叶变换： 连续时间傅里叶变换（CTFT）：介绍CTFT的定义、性质（线性、时移、尺度变换、共轭对称性、积分性质、帕斯瓦尔定理等）。分析其在信号频谱分析中的重要性，以及傅里叶级数与傅里叶变换的关系。 离散时间傅里叶变换（DTFT）：讲解DTFT的定义、性质及其与CTFT的联系。特别强调DTFT的周期性，以及它在分析无限长离散信号频谱时的作用。 离散傅里叶变换（DFT）：介绍DFT的定义，以及DFT与DTFT的关系。详细阐述DFT在计算机处理中的重要性，以及其计算的复杂度。 快速傅里叶变换（FFT）：讲解FFT算法的基本思想，以及它如何显著降低DFT的计算量。介绍常用的FFT算法，如蝶形运算和按时间/频率抽取的算法，并讨论其工程应用价值。 Z变换： Z变换的定义与性质：介绍Z变换的定义，以及其收敛域（ROC）的概念。详细讲解Z变换的线性、时移、乘法、微分、卷积等重要性质，以及这些性质在系统分析中的应用。 逆Z变换：介绍求解逆Z变换的常用方法，包括部分分式展开法、长除法和留数定理法，并给出具体的计算步骤和实例。 系统函数与系统响应：定义系统函数H(z)，并阐述其与系统零、极点以及系统频率响应的关系。讲解系统函数在LTI系统稳定性分析、频率响应计算和系统设计中的作用。 第二部分：数字滤波器的设计与实现 数字滤波器概述： 滤波器的作用与分类：介绍滤波器在信号处理中的基本作用，如去除噪声、提取有用信息、改变信号特性等。将滤波器分为无限冲激响应（IIR）滤波器和有限冲激响应（FIR）滤波器两大类，并讨论它们各自的特点和适用范围。 滤波器性能指标：详细介绍滤波器设计中常用的性能指标，如通带、阻带、过渡带、通带纹波、阻带衰减、截止频率、采样频率等，并给出计算公式和含义解释。 有限冲激响应（FIR）滤波器设计： FIR滤波器的特点：强调FIR滤波器具有线性相位特性、稳定性等优点，以及其设计灵活性。 直接设计法：介绍基于理想滤波器频率响应的逼近方法，如窗函数法。详细讲解不同窗函数（矩形窗、 Hanning窗、 Hamming窗、 Blackman窗、 Kaiser窗）的形状、性质、旁瓣衰减和主瓣宽度，并分析它们对滤波器性能的影响。 频率采样法：阐述通过直接指定滤波器频率响应上的点来设计FIR滤波器的思路。 优化设计法：介绍基于最小均方误差准则的优化设计方法，如Parks-McClellan算法（Remez交换算法），并讨论其在设计最优FIR滤波器中的应用。 FIR滤波器实现：介绍FIR滤波器的直接结构、级联结构和并联结构，并分析它们的计算量和硬件实现复杂度。 无限冲激响应（IIR）滤波器设计： IIR滤波器的特点：介绍IIR滤波器相对于FIR滤波器在滤波器阶数和计算量方面的优势，以及其潜在的相位失真问题。 模拟滤波器的设计： 巴特沃斯（Butterworth）滤波器：讲解巴特沃斯滤波器的幅度响应特性，以及其单调性特点。介绍其设计公式和求解方法。 切比雪夫（Chebyshev）滤波器：介绍Type I和Type II切比雪夫滤波器的幅度响应特性，包括通带或阻带的纹波。分析其设计特点和应用场景。 椭圆（Elliptic）滤波器：讲解椭圆滤波器的幅度响应特性，同时在通带和阻带内都存在纹波，具有最高的设计效率。 从模拟滤波器到数字滤波器： 脉冲响应不变法（Impulse Invariance Method）：介绍将模拟滤波器的脉冲响应直接采样得到数字滤波器的脉冲响应的方法。分析其优缺点，尤其是在处理高频时可能出现的混叠问题。 双线性变换法（Bilinear Transform Method）：详细讲解双线性变换的原理，以及它如何将连续频率映射到离散频率。分析其能够避免频率混叠的优点，以及它对频率轴的非线性压缩效应。 阶跃不变法（Step Invariance Method）：介绍将模拟滤波器的阶跃响应采样得到数字滤波器的阶跃响应的方法。 IIR滤波器实现：介绍IIR滤波器的直接型I、直接型II、级联型和并联型等结构，并分析它们的优缺点。 第三部分：离散傅里叶变换（DFT）的应用 相关性： 自相关函数：定义并计算信号的自相关函数，分析其在信号检测、模式识别和系统辨识中的作用。 互相关函数：定义并计算两个信号的互相关函数，阐述其在信号同步、匹配滤波和系统辨识中的应用。 卷积定理：详细阐述卷积定理在DFT中的应用，即时域卷积等于频域乘积，频域卷积等于时域乘积（带有尺度因子）。这为利用DFT加速卷积计算提供了理论基础。 相关与卷积的关系：分析相关运算与卷积运算在数学上的联系，以及它们在信号处理中的不同应用场景。 第四部分：数字信号处理的进阶话题 多速率信号处理： 抽样与插值：详细介绍采样定理在数字信号处理中的重要性。讲解上采样（插值）和下采样（抽取）的基本原理和实现方法。 多速率滤波器的设计与应用：介绍多速率滤波器在信号压缩、变采样率系统和软件无线电等领域的应用。 自适应信号处理： 自适应滤波器的基本原理：介绍自适应滤波器如何根据输入信号的统计特性自动调整其滤波器系数。 最小均方（LMS）算法：详细讲解LMS算法的原理、收敛性分析和实现。 递归最小二乘（RLS）算法：介绍RLS算法，并分析其相对于LMS算法的收敛速度优势，以及计算量的增加。 自适应滤波器的应用：讨论自适应滤波器在噪声消除、回声消除、信道均衡和系统辨识等方面的实际应用。 谱估计： 经典谱估计方法：介绍周期图法、改进周期图法（Welch法）等基于DFT的谱估计方法，并分析它们的优缺点。 现代谱估计方法：介绍参数模型法（如AR模型、MA模型、ARMA模型）和非参数模型法，以及它们在提高谱估计精度和分辨率方面的作用。 数字信号处理器（DSP）： DSP的体系结构：介绍DSP芯片的基本组成部分，如CPU、MAC单元、ALU、存储器、I/O接口等。 DSP的指令集与寻址方式：讲解DSP常用的指令类型和寻址方式，以及它们如何支持高效的信号处理运算。 DSP在实际应用中的优势：讨论DSP在实时性、低功耗和高性能方面的特点，以及它们在通信、音频、视频、医疗设备等领域的广泛应用。 第五部分：数字信号处理的应用实例 音频信号处理：讲解数字音频压缩（如MP3）、音频效果处理（如混响、均衡）、语音识别与合成等。 图像与视频信号处理：介绍图像去噪、边缘检测、图像压缩（如JPEG）、视频编码等。 通信信号处理：讨论调制解调、信道编码与解码、均衡技术、OFDM等。 生物医学信号处理：讲解心电图（ECG）、脑电图（EEG）等生物信号的分析与处理。 控制系统中的应用：介绍数字控制器设计、系统辨识等。 本书的编写力求深入浅出，理论联系实际。我们希望通过本书的学习，读者能够建立起扎实的数字信号处理理论基础，并掌握解决实际问题的关键技术。同时，我们鼓励读者积极动手实践，通过编程和仿真来加深对概念的理解，最终成为数字信号处理领域的优秀工程师和研究者。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我接触过好几本号称“应用型”的信号处理教材，但很多时候都名不副实，要么是理论讲得过于肤浅，导致实际工程中遇到问题抓瞎；要么就是为了凑应用案例，硬塞进来一些和核心算法关系不大的东西，反而冲淡了主线。然而，这本书的编排却给我带来了耳目一新的感觉。它在介绍完基础的采样定理、量化误差这些基石之后，并没有急着一头扎进复杂的FIR/IIR滤波器设计，而是非常巧妙地穿插了一些关于DSP硬件实现可行性的讨论。比如，在讲到FFT算法时，它不仅给出了推导，还顺带提到了定点运算的实现难点和溢出问题，这在很多同类教材中是绝无仅有的细节。这体现了编写者对“应用型”三个字的深刻理解——应用不仅仅是会用MATLAB仿真，更重要的是理解在有限精度、有限速度的真实世界中，理论是如何被扭曲和妥协的。这种对工程实际限制的提前预警和指导，极大地提升了教材的实战价值，让我的毕业设计在选择滤波器结构时少走了不少弯路，避免了许多后期调试的痛苦。

评分☆☆☆☆☆

我尤其想强调一下这本书在习题设计上的独到之处。很多教材的课后习题要么过于简单，就是公式的直接代入，起不到巩固作用；要么就是超纲的、五花八门的“大作业”，让人无从下手。这本教材的习题设置显得非常考究，它似乎是按照认知难度和技能培养目标来精心挑选和编排的。开始是基础概念的验证，然后过渡到需要结合两个或三个不同知识点才能完成的综合计算题，最后在每章末尾设置了一些启发性的设计题目，要求读者思考在特定约束条件下，应该优先选择哪种滤波器结构，或者如何优化当前的算法以满足实时性要求。这些题目不仅仅是检验你是否记住了公式，更重要的是在训练你如何像一个工程师那样去分析问题、做出权衡。正是通过这些层层递进的习题，我才真正感觉自己不再只是一个“理论的搬运工”，而是开始具备了运用DSP知识解决实际问题的能力，这种能力的培养，是任何单纯的理论学习都无法替代的。

评分☆☆☆☆☆

对于我们这些自学者或者在职进修的人来说，最头疼的就是找不到可以信赖的参考书。很多名著翻译过来的版本，语言晦涩难懂，光是啃懂一个定义就要花费大量时间。这本书在语言组织上，展现出了极高的专业水准和中文表达的流畅性。它的文字简练，逻辑严密，但在需要解释复杂概念时，又会恰到好处地运用生动的比喻和类比。我记得我最头疼的“双线性变换法”在书中被解释得异常直观，作者用了一个非常形象的“折叠”概念来描述共轭极点的映射关系，瞬间就理解了它能将高通滤波器的某些特性映射到低通滤波器的设计中的原因。这种高级的修辞技巧，让抽象的数学过程变得具象化，极大地降低了理解门槛。我可以毫不夸张地说，这本书的文字质量，完全可以和一些顶尖的国外原版教材相媲美，它真正做到了让技术语言优雅而不失精确。

评分☆☆☆☆☆

这本《数字信号处理》的面世，真可谓是解了我大学时期的一大心头大患。想当年，面对傅里叶变换、Z变换这些概念，我常常感觉像在云里雾里摸索，书本上的推导过程跳跃得太快，总觉得少了那么一两步关键的衔接。我记得有一次为了理解卷积的本质，我硬是抱着教材在图书馆泡了整整一个下午，最后才模模糊糊地感觉到那么一丝“原来如此”的释然。这本书的优势在于它似乎真正抓住了初学者，尤其是工科应用型学生，在学习DSP时最容易卡壳的地方。它不是那种高深莫测、只适合研究人员翻阅的“圣经”，而更像是一位经验丰富、耐心细致的导师，把那些复杂的数学工具，一点一点地，掰开揉碎了呈现在你面前。特别是关于离散时间系统的稳定性分析那几章，作者的阐述逻辑清晰得令人赞叹，不再是那种干巴巴的公式堆砌，而是结合了大量的实际物理意义去解释，让人读起来心里踏实，觉得学的东西真能派上用场，而不是空中楼阁。这种将理论深度与应用广度完美结合的叙事方式，对于我们这些更注重“能做什么”的实践者来说，简直是雪中送炭。

评分☆☆☆☆☆

我一直对国内教材那种“填鸭式”的教学风格深感厌倦，习惯了把知识点生硬地塞进脑子里，考试一过就还给了老师。但这本《数字信号处理》在结构设计上显然下了不少功夫，它读起来有一种循序渐进的节奏感，仿佛作者在跟你进行一场平稳的对话，而不是单方面的灌输。我特别欣赏它在章节衔接上的处理。比如，当讲完连续时间信号的拉普拉斯变换后，它并没有立刻跳转到Z变换，而是用了一个小节来回顾和对比，明确指出Z变换是对拉普拉斯变换在离散系统中的映射和扩展，这种“回顾与展望”的连接方式，极大地强化了知识体系的连贯性，避免了各个知识点成为孤立的碎片。读完这一部分，我感觉之前学习控制论时那些模糊的印象一下子被串联起来了。这种精心的结构布局，让阅读体验从“任务驱动”转变成了“探索驱动”，使得学习过程本身就成了一种享受，而不是负担。