數字信號處理(高等學校應用型特色規劃教材) 瀋衛康,宋宇飛,宋紅梅 97873022506 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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瀋衛康，宋宇飛，宋紅梅 著

圖書標籤:

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• 宋宇飛
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店鋪： 天樂圖書專營店

齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302250685

商品編碼：29372766533

包裝：平裝

齣版時間：2011-06-01

基本信息

書名：數字信號處理(高等學校應用型特色規劃教材)

定價：33.00元

作者：瀋衛康,宋宇飛,宋紅梅

齣版社：清華大學齣版社

齣版日期：2011-06-01

ISBN：9787302250685

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.440kg

編輯推薦

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內容提要

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本書立足於工程應用型本科的教學實踐，係統地講授瞭數字信號處理的基本概念、基本原理、重要算法和實現應用。在講授的過程中，先對離散時間信號和係統進行瞭時域和頻域的分析，強調瞭DTFT、ZT、DFT等基本變換和性質，然後分析瞭FFT算法及其應用，另外還重點講授瞭IIRDF和FIRDF兩種數字濾波器的設計原理、設計方法，並分析瞭數字係統的結構與誤差問題，後對其他特殊濾波器、多采樣技術做瞭介紹。作為獨立章節，本書介紹瞭MATLAB及其在數字信號處理中的應用，並給齣瞭豐富的典型程序。另外，每章均針對各知識點安排瞭豐富的例題和習題供讀者參考。
本書可以作為電子信息類本科專業教材和其他相近專業的教學參考，也可以作為相關領域工程技術人員的參考書。

目錄

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緒論
章　時域離散信號與係統
1.1 引言
1.2　時域離散信號——序列
1.2.1　序列的錶示方法
1.2.2　常用的典型序列
1.2.3　序列的運算
1.3　時域離散係統
1.3.1 綫性係統
1.3.2　時不變係統
1.3.3　綫性時不變係統及其輸入與輸齣之間的關係
1.3.4　係統的因果性和穩定性
1.4　時域離散係統的輸入與輸齣描述——綫性常係數差分方程
1.4.1 綫性常係數差分方程
1.4.2　綫性常係數差分方程的求解
1.5　模擬信號的數字處理方法
1.5.1　采樣定理及A／D轉換器
1.5.2　從離散信號恢復齣連續時間信號
本章小結
習題
第2章　時域離散信號與係統的頻域分析
2.1　序列的傅裏葉變換的定義和性質
2.1.1　序列的傅裏葉變換的定義
2.1.2　序列的傅裏葉變換的性質
2.2　周期序列的離散傅裏葉級數及傅裏葉變換
2.2.1 周期序列的離散傅裏葉級數
2.2.2　周期序列的傅裏葉變換錶示式
2.3　離散信號的傅裏葉變換與模擬信號的傅裏葉變換
2.4　序列的三變換
2.4.1　Z變換的定義及收斂域
2.4.2　逆Z變換
2.4.3　Z變換的性質和定理
2.5　利用Z變換分析信號和係統的頻域特性
2.5.1　傳輸函數和係統函數
2.5.2　用係統函數的極點分布分析係統的因果性和穩定性
2.5.3　利用係統的零、極點分布分析係統的頻率特性
本章小結
習題
第3章 離散傅裏葉變換
3.1　離散傅裏葉變換的基本問題
3.1.1　DFT和IDFT的定義
3.1.2　DFT與其他變換的關係
3.1.3　DFT和IDFT的矩陣錶示
3.2　離散傅裏葉變換的性質
3.2.1　DFT的基本性質
3.2.2　復共軛序列與共軛對稱性
3.3　頻域采樣與插值恢復
3.3.1　頻域采樣及其影響
3.3.2　頻域插值與信號恢復
3.4　DFT基本應用及影響
3.4.1　DFT基本應用
第4章　快速傅裏葉變換
第5章　無限長單位脈衝響應數字濾波器(IIR DF)設計
第6章　有限長單位脈衝響應數字濾波器(FIR DF)設計
第8章　其他類型的數字係統
第9章　數字信號處理的MATLAB實現
參考文獻

作者介紹

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文摘

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序言

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數字信號處理：從理論到實踐的深度探索 本書旨在為讀者提供一個全麵而深入的數字信號處理知識體係，涵蓋從基礎概念到高級應用的各個方麵。我們期望通過理論講解、實例分析和習題練習，幫助讀者掌握數字信號處理的核心技術，並能夠將其靈活應用於解決實際問題。 第一部分：數字信號處理基礎 信號與係統的基本概念： 信號的分類：介紹連續時間信號與離散時間信號，周期信號與非周期信號，偶信號與奇信號，能量信號與功率信號等。通過對這些基本分類的理解，為後續學習打下堅實基礎。 係統的基本概念：闡述係統的定義、輸入輸齣關係、分類（綫性、時不變、因果、穩定等）。重點講解綫性時不變（LTI）係統的特性，這是數字信號處理中最重要的係統模型。 捲積和：詳細介紹離散捲積和的計算方法，以及其在LTI係統分析中的核心作用。通過公式推導和圖解，幫助讀者直觀理解捲積過程。 傅裏葉變換： 連續時間傅裏葉變換（CTFT）：介紹CTFT的定義、性質（綫性、時移、尺度變換、共軛對稱性、積分性質、帕斯瓦爾定理等）。分析其在信號頻譜分析中的重要性，以及傅裏葉級數與傅裏葉變換的關係。 離散時間傅裏葉變換（DTFT）：講解DTFT的定義、性質及其與CTFT的聯係。特彆強調DTFT的周期性，以及它在分析無限長離散信號頻譜時的作用。 離散傅裏葉變換（DFT）：介紹DFT的定義，以及DFT與DTFT的關係。詳細闡述DFT在計算機處理中的重要性，以及其計算的復雜度。 快速傅裏葉變換（FFT）：講解FFT算法的基本思想，以及它如何顯著降低DFT的計算量。介紹常用的FFT算法，如蝶形運算和按時間/頻率抽取的算法，並討論其工程應用價值。 Z變換： Z變換的定義與性質：介紹Z變換的定義，以及其收斂域（ROC）的概念。詳細講解Z變換的綫性、時移、乘法、微分、捲積等重要性質，以及這些性質在係統分析中的應用。 逆Z變換：介紹求解逆Z變換的常用方法，包括部分分式展開法、長除法和留數定理法，並給齣具體的計算步驟和實例。 係統函數與係統響應：定義係統函數H(z)，並闡述其與係統零、極點以及係統頻率響應的關係。講解係統函數在LTI係統穩定性分析、頻率響應計算和係統設計中的作用。 第二部分：數字濾波器的設計與實現 數字濾波器概述： 濾波器的作用與分類：介紹濾波器在信號處理中的基本作用，如去除噪聲、提取有用信息、改變信號特性等。將濾波器分為無限衝激響應（IIR）濾波器和有限衝激響應（FIR）濾波器兩大類，並討論它們各自的特點和適用範圍。 濾波器性能指標：詳細介紹濾波器設計中常用的性能指標，如通帶、阻帶、過渡帶、通帶紋波、阻帶衰減、截止頻率、采樣頻率等，並給齣計算公式和含義解釋。 有限衝激響應（FIR）濾波器設計： FIR濾波器的特點：強調FIR濾波器具有綫性相位特性、穩定性等優點，以及其設計靈活性。 直接設計法：介紹基於理想濾波器頻率響應的逼近方法，如窗函數法。詳細講解不同窗函數（矩形窗、 Hanning窗、 Hamming窗、 Blackman窗、 Kaiser窗）的形狀、性質、旁瓣衰減和主瓣寬度，並分析它們對濾波器性能的影響。 頻率采樣法：闡述通過直接指定濾波器頻率響應上的點來設計FIR濾波器的思路。 優化設計法：介紹基於最小均方誤差準則的優化設計方法，如Parks-McClellan算法（Remez交換算法），並討論其在設計最優FIR濾波器中的應用。 FIR濾波器實現：介紹FIR濾波器的直接結構、級聯結構和並聯結構，並分析它們的計算量和硬件實現復雜度。 無限衝激響應（IIR）濾波器設計： IIR濾波器的特點：介紹IIR濾波器相對於FIR濾波器在濾波器階數和計算量方麵的優勢，以及其潛在的相位失真問題。 模擬濾波器的設計： 巴特沃斯（Butterworth）濾波器：講解巴特沃斯濾波器的幅度響應特性，以及其單調性特點。介紹其設計公式和求解方法。 切比雪夫（Chebyshev）濾波器：介紹Type I和Type II切比雪夫濾波器的幅度響應特性，包括通帶或阻帶的紋波。分析其設計特點和應用場景。 橢圓（Elliptic）濾波器：講解橢圓濾波器的幅度響應特性，同時在通帶和阻帶內都存在紋波，具有最高的設計效率。 從模擬濾波器到數字濾波器： 脈衝響應不變法（Impulse Invariance Method）：介紹將模擬濾波器的脈衝響應直接采樣得到數字濾波器的脈衝響應的方法。分析其優缺點，尤其是在處理高頻時可能齣現的混疊問題。 雙綫性變換法（Bilinear Transform Method）：詳細講解雙綫性變換的原理，以及它如何將連續頻率映射到離散頻率。分析其能夠避免頻率混疊的優點，以及它對頻率軸的非綫性壓縮效應。 階躍不變法（Step Invariance Method）：介紹將模擬濾波器的階躍響應采樣得到數字濾波器的階躍響應的方法。 IIR濾波器實現：介紹IIR濾波器的直接型I、直接型II、級聯型和並聯型等結構，並分析它們的優缺點。 第三部分：離散傅裏葉變換（DFT）的應用 相關性： 自相關函數：定義並計算信號的自相關函數，分析其在信號檢測、模式識彆和係統辨識中的作用。 互相關函數：定義並計算兩個信號的互相關函數，闡述其在信號同步、匹配濾波和係統辨識中的應用。 捲積定理：詳細闡述捲積定理在DFT中的應用，即時域捲積等於頻域乘積，頻域捲積等於時域乘積（帶有尺度因子）。這為利用DFT加速捲積計算提供瞭理論基礎。 相關與捲積的關係：分析相關運算與捲積運算在數學上的聯係，以及它們在信號處理中的不同應用場景。 第四部分：數字信號處理的進階話題 多速率信號處理： 抽樣與插值：詳細介紹采樣定理在數字信號處理中的重要性。講解上采樣（插值）和下采樣（抽取）的基本原理和實現方法。 多速率濾波器的設計與應用：介紹多速率濾波器在信號壓縮、變采樣率係統和軟件無綫電等領域的應用。 自適應信號處理： 自適應濾波器的基本原理：介紹自適應濾波器如何根據輸入信號的統計特性自動調整其濾波器係數。 最小均方（LMS）算法：詳細講解LMS算法的原理、收斂性分析和實現。 遞歸最小二乘（RLS）算法：介紹RLS算法，並分析其相對於LMS算法的收斂速度優勢，以及計算量的增加。 自適應濾波器的應用：討論自適應濾波器在噪聲消除、迴聲消除、信道均衡和係統辨識等方麵的實際應用。 譜估計： 經典譜估計方法：介紹周期圖法、改進周期圖法（Welch法）等基於DFT的譜估計方法，並分析它們的優缺點。 現代譜估計方法：介紹參數模型法（如AR模型、MA模型、ARMA模型）和非參數模型法，以及它們在提高譜估計精度和分辨率方麵的作用。 數字信號處理器（DSP）： DSP的體係結構：介紹DSP芯片的基本組成部分，如CPU、MAC單元、ALU、存儲器、I/O接口等。 DSP的指令集與尋址方式：講解DSP常用的指令類型和尋址方式，以及它們如何支持高效的信號處理運算。 DSP在實際應用中的優勢：討論DSP在實時性、低功耗和高性能方麵的特點，以及它們在通信、音頻、視頻、醫療設備等領域的廣泛應用。 第五部分：數字信號處理的應用實例 音頻信號處理：講解數字音頻壓縮（如MP3）、音頻效果處理（如混響、均衡）、語音識彆與閤成等。 圖像與視頻信號處理：介紹圖像去噪、邊緣檢測、圖像壓縮（如JPEG）、視頻編碼等。 通信信號處理：討論調製解調、信道編碼與解碼、均衡技術、OFDM等。 生物醫學信號處理：講解心電圖（ECG）、腦電圖（EEG）等生物信號的分析與處理。 控製係統中的應用：介紹數字控製器設計、係統辨識等。 本書的編寫力求深入淺齣，理論聯係實際。我們希望通過本書的學習，讀者能夠建立起紮實的數字信號處理理論基礎，並掌握解決實際問題的關鍵技術。同時，我們鼓勵讀者積極動手實踐，通過編程和仿真來加深對概念的理解，最終成為數字信號處理領域的優秀工程師和研究者。

評分☆☆☆☆☆

說實話，我接觸過好幾本號稱“應用型”的信號處理教材，但很多時候都名不副實，要麼是理論講得過於膚淺，導緻實際工程中遇到問題抓瞎；要麼就是為瞭湊應用案例，硬塞進來一些和核心算法關係不大的東西，反而衝淡瞭主綫。然而，這本書的編排卻給我帶來瞭耳目一新的感覺。它在介紹完基礎的采樣定理、量化誤差這些基石之後，並沒有急著一頭紮進復雜的FIR/IIR濾波器設計，而是非常巧妙地穿插瞭一些關於DSP硬件實現可行性的討論。比如，在講到FFT算法時，它不僅給齣瞭推導，還順帶提到瞭定點運算的實現難點和溢齣問題，這在很多同類教材中是絕無僅有的細節。這體現瞭編寫者對“應用型”三個字的深刻理解——應用不僅僅是會用MATLAB仿真，更重要的是理解在有限精度、有限速度的真實世界中，理論是如何被扭麯和妥協的。這種對工程實際限製的提前預警和指導，極大地提升瞭教材的實戰價值，讓我的畢業設計在選擇濾波器結構時少走瞭不少彎路，避免瞭許多後期調試的痛苦。

評分☆☆☆☆☆

我尤其想強調一下這本書在習題設計上的獨到之處。很多教材的課後習題要麼過於簡單，就是公式的直接代入，起不到鞏固作用；要麼就是超綱的、五花八門的“大作業”，讓人無從下手。這本教材的習題設置顯得非常考究，它似乎是按照認知難度和技能培養目標來精心挑選和編排的。開始是基礎概念的驗證，然後過渡到需要結閤兩個或三個不同知識點纔能完成的綜閤計算題，最後在每章末尾設置瞭一些啓發性的設計題目，要求讀者思考在特定約束條件下，應該優先選擇哪種濾波器結構，或者如何優化當前的算法以滿足實時性要求。這些題目不僅僅是檢驗你是否記住瞭公式，更重要的是在訓練你如何像一個工程師那樣去分析問題、做齣權衡。正是通過這些層層遞進的習題，我纔真正感覺自己不再隻是一個“理論的搬運工”，而是開始具備瞭運用DSP知識解決實際問題的能力，這種能力的培養，是任何單純的理論學習都無法替代的。

評分☆☆☆☆☆

對於我們這些自學者或者在職進修的人來說，最頭疼的就是找不到可以信賴的參考書。很多名著翻譯過來的版本，語言晦澀難懂，光是啃懂一個定義就要花費大量時間。這本書在語言組織上，展現齣瞭極高的專業水準和中文錶達的流暢性。它的文字簡練，邏輯嚴密，但在需要解釋復雜概念時，又會恰到好處地運用生動的比喻和類比。我記得我最頭疼的“雙綫性變換法”在書中被解釋得異常直觀，作者用瞭一個非常形象的“摺疊”概念來描述共軛極點的映射關係，瞬間就理解瞭它能將高通濾波器的某些特性映射到低通濾波器的設計中的原因。這種高級的修辭技巧，讓抽象的數學過程變得具象化，極大地降低瞭理解門檻。我可以毫不誇張地說，這本書的文字質量，完全可以和一些頂尖的國外原版教材相媲美，它真正做到瞭讓技術語言優雅而不失精確。

評分☆☆☆☆☆

我一直對國內教材那種“填鴨式”的教學風格深感厭倦，習慣瞭把知識點生硬地塞進腦子裏，考試一過就還給瞭老師。但這本《數字信號處理》在結構設計上顯然下瞭不少功夫，它讀起來有一種循序漸進的節奏感，仿佛作者在跟你進行一場平穩的對話，而不是單方麵的灌輸。我特彆欣賞它在章節銜接上的處理。比如，當講完連續時間信號的拉普拉斯變換後，它並沒有立刻跳轉到Z變換，而是用瞭一個小節來迴顧和對比，明確指齣Z變換是對拉普拉斯變換在離散係統中的映射和擴展，這種“迴顧與展望”的連接方式，極大地強化瞭知識體係的連貫性，避免瞭各個知識點成為孤立的碎片。讀完這一部分，我感覺之前學習控製論時那些模糊的印象一下子被串聯起來瞭。這種精心的結構布局，讓閱讀體驗從“任務驅動”轉變成瞭“探索驅動”，使得學習過程本身就成瞭一種享受，而不是負擔。

評分☆☆☆☆☆

這本《數字信號處理》的麵世，真可謂是解瞭我大學時期的一大心頭大患。想當年，麵對傅裏葉變換、Z變換這些概念，我常常感覺像在雲裏霧裏摸索，書本上的推導過程跳躍得太快，總覺得少瞭那麼一兩步關鍵的銜接。我記得有一次為瞭理解捲積的本質，我硬是抱著教材在圖書館泡瞭整整一個下午，最後纔模模糊糊地感覺到那麼一絲“原來如此”的釋然。這本書的優勢在於它似乎真正抓住瞭初學者，尤其是工科應用型學生，在學習DSP時最容易卡殼的地方。它不是那種高深莫測、隻適閤研究人員翻閱的“聖經”，而更像是一位經驗豐富、耐心細緻的導師，把那些復雜的數學工具，一點一點地，掰開揉碎瞭呈現在你麵前。特彆是關於離散時間係統的穩定性分析那幾章，作者的闡述邏輯清晰得令人贊嘆，不再是那種乾巴巴的公式堆砌，而是結閤瞭大量的實際物理意義去解釋，讓人讀起來心裏踏實，覺得學的東西真能派上用場，而不是空中樓閣。這種將理論深度與應用廣度完美結閤的敘事方式，對於我們這些更注重“能做什麼”的實踐者來說，簡直是雪中送炭。