数字信号处理(赠授课用电子教案) 9787040202243 高等教育出版社 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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唐向宏 著

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出版社： 高等教育出版社

ISBN：9787040202243

商品编码：29423567929

包装：平装

出版时间：2006-12-01

基本信息

书名：数字信号处理(赠授课用电子教案)

定价：28.40元

作者：唐向宏

出版社：高等教育出版社

出版日期：2006-12-01

ISBN：9787040202243

字数：420000

页码：349

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.409kg

编辑推荐

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内容提要

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本书系统讨论数字信号处理的基本理论、基本算法和基本实现方法，注重基本概念、基本方法的讲解，压缩了繁琐的理论推导，所列举的大量典型示例注重理论联系实际，例题、习题紧扣基本概念、基本原理、基本方法的应用，内容通俗易懂、易教易学。
全书共8章，主要涉及离散时间系统的基本特征、连续时间信号的抽样、离散时间系统的变换域分析方法、离散系统结构、快速傅里叶变换（FFT） 以及IIR和FIR数字滤波器的理论和设计方法等内容。结合各章节的内容，介绍了相应的MATLAB信号处理工具箱函数，给出有关的仿真程序。
本书可作为大专院校电气信息类专业的教材，也可作为在通信工程、电子信息工程、自动控制工程、图像处理、语音处理等领域从事信号处理的科技工作者的参考书。

目录

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绪论
章 离散时间信号与系统
1.1 离散时间信号与序列运算
1.2 离散时间系统
1.3 连续时间信号的抽样
1.4 本章相关的MATLAB命令及应用
小结
习题
第2章 离散系统的变换域分析——z变换
2.1 Z变换与Z逆变换
2.2 离散系统的系统函数与系统特性的描述
2.3 系统的频率响应与系统滤波特性
2.4 Z变换和拉氏变换的关系
2.5 本章相关的MATLAB命令及应用
小结
习题
第3章 离散系统的频域分析——傅里叶变换
3.1 非周期序列的傅里叶变换及性质
3.2 周期序列的离散傅里叶级数（DFS）及性质
3.3 有限长序列的离散傅里叶变换（DFT）
3.4 频域抽样理论
3.5 利用DFT对连续时间信号处理时应注意的问题
3.6 本章相关的 MATLAB命令及应用
小结
习题
第4章 数字滤波器的基本结构
4.1 数字滤波器类型及结构表示访求
4.2 无限长单位冲激响应（IIR）滤波器的基本结构与特点
4.3 有限长单位冲激响应（FIR）滤波器的基本结构与特点
4.4 数字滤波器的格型结构
4.5 本章相关的MATLAB命令及应用
小结
习题
第5章 快速傅里叶变换
5.1 快速计算DFT的改进途径
5.2 按时间抽选（DIT）的基-2FFT算法
5.3 按频率抽选（DIF）的基-1FFT算法
5.4 离散傅里叶逆变换（IDFT）的快速算法
5.5 数字信号处理的FFT实验
5.6 线性调叔Z变换（Chirp-z变换）算法
5.7 本章相关的MATLAB命令及应用
小结
习题
第6章 无限长单位冲激响应（IIR）数字滤波器的设计方法
6.1 数字滤波器的设计步骤
6.2 模拟滤波器的数字化设计IIR数字滤波器
6.3 频率变换法设计IIR数字滤波器——模拟域频率变换法
6.4 频率变换法设计IIR数字滤波器——数字域频率变换法
6.5 本章相关的MATLAB命令及应用
小结
习题
第7章 有限长单位冲激响应（FIR）数字滤波器的设计方法
第8章 离散信号处理系统设计分析及有限字长效应
附录A 常用模拟低通滤波器设计方法
附录B MATLAB使用简介
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（赠授课用电子教案）》 内容简介 本书是高等教育出版社出版的一本关于数字信号处理领域的专著。全书共分为十二章，以深入浅出、循序渐进的方式，全面系统地介绍了数字信号处理的基础理论、核心算法以及实际应用。作者在撰写过程中，力求内容严谨、逻辑清晰，并结合丰富的工程实践经验，旨在为广大读者，特别是高等院校的师生、从事相关领域研究与开发的工程师提供一本权威、实用的教材和参考书。 第一章 绪论 本章首先从宏观角度阐述了信号处理在现代科技中的重要地位，引出模拟信号处理与数字信号处理的根本区别。通过对通信、控制、生物医学、图像处理等多个应用领域的简要介绍，揭示了数字信号处理技术蓬勃发展的必然性和广阔前景。接着，详细定义了信号和系统的基本概念，包括信号的分类（连续/离散、周期/非周期、能量/功率等）、系统的基本性质（线性、时不变、因果性、稳定性等）。在此基础上，引入了离散时间信号及其基本运算，为后续章节的学习奠定坚实的基础。最后，简要回顾了数字信号处理的发展历程，梳理了其理论体系的形成和演进，使读者对该学科有一个初步的、完整的认识。 第二章 离散时间信号与系统 本章是数字信号处理的基础，对离散时间信号和系统的数学描述进行了深入探讨。首先，详细介绍了离散时间信号的表示方法，包括序列表示、单位抽样序列、单位阶跃序列、指数序列、正弦序列等基本信号。重点分析了周期信号的性质以及能量和功率信号的计算。随后，引入了卷积运算，这是描述线性时不变（LTI）系统输入输出关系的基石。详细讲解了离散卷积的定义、计算方法及其在系统分析中的作用。此外，还讨论了LTI系统的分类，包括因果系统、稳定系统等，并给出了判断系统性质的方法。本章还介绍了LTI系统的系统函数概念，以及如何利用系统函数来表征系统的特性。 第三章 离散时间傅里叶变换（DTFT） 本章是数字信号处理的核心内容之一，着重介绍了离散时间傅里叶变换（DTFT）及其性质。DTFT是描述离散时间信号在频率域特性的重要工具，它将无限长的离散时间信号分解为一系列复指数信号的叠加。本章详细阐述了DTFT的定义、计算方法，以及其收敛条件。重点讲解了DTFT的众多重要性质，如线性性、时移性、频移性、对称性、周期性、微分性质（差分）、卷积性质以及帕塞瓦尔定理等。通过对这些性质的深入理解，读者可以更灵活地分析和处理离散时间信号。本章还通过实例演示了DTFT在信号分析中的应用，例如频谱分析、滤波器设计等。 第四章 Z变换 Z变换是离散时间信号与系统分析的另一个强大工具，尤其适用于处理因果系统和稳定性分析。本章从DTFT的联系出发，引入了Z变换的定义，并详细讲解了其收敛域（ROC）的概念。收敛域是Z变换的关键，它决定了变换的唯一性以及系统的性质。本章详细分析了各种情况下Z变换的收敛域，并重点讨论了Z变换的性质，如线性性、时移性、尺度变换性、时域卷积与频域乘积的关系、微分性质等。此外，还介绍了反Z变换的方法，包括部分分式展开法、留数法等，使得能够从Z域表示恢复到时域信号。Z变换在系统稳定性判断、频率响应分析等方面具有不可替代的作用。 第五章 离散傅里叶级数（DFS）与离散傅里叶变换（DFT） 本章聚焦于周期离散时间信号的傅里叶分析，引入了离散傅里叶级数（DFS）和离散傅里叶变换（DFT）。DFS用于分析周期信号，而DFT则是有限长离散信号的傅里叶变换，是数字信号处理算法实现的核心。本章详细介绍了DFS的定义、性质及其与DTFT的关系。随后，重点讲解了DFT的定义、计算方法以及其与DFS的关系。强调了DFT的离散性和周期性特点。特别地，本章对DFT的性质进行了深入分析，包括线性性、时域/频域移位性、对称性、周期性、共轭对称性、卷积性质以及帕塞瓦尔定理等。这些性质对于理解和应用DFT至关重要。 第六章 快速傅里叶变换（FFT） 快速傅里叶变换（FFT）是DFT的高效计算算法，极大地降低了DFT的计算复杂度，使得大规模信号处理成为可能。本章详细介绍了FFT的基本原理，着重阐述了常用的蝶形运算和按时间抽选的基-2 DIT-FFT算法以及按频率抽选的基-2 DIF-FFT算法。通过对算法结构的分解，揭示了FFT如何通过分治策略将N点DFT的计算量从O(N^2)降低到O(NlogN)。此外，本章还讨论了FFT在各种变换长度下的应用，以及FFT的硬件实现和一些改进算法。FFT是现代数字信号处理技术的核心，广泛应用于谱分析、滤波、卷积等各个领域。 第七章 卷积与相关 本章深入探讨了卷积和相关运算在信号处理中的应用。首先，对离散卷积的定义、性质和计算方法进行了复习和深化，强调了其在LTI系统分析中的核心地位。随后，详细介绍了相关运算（自相关和互相关）的定义、性质和计算方法。分析了相关运算在信号检测、模式识别、同步以及系统辨识等方面的应用。特别地，本章将傅里叶变换与卷积和相关运算相结合，介绍了卷积定理和相关定理，展示了如何在频域高效地计算卷积和相关。通过实例说明，读者将能更深刻地理解这两种运算在信号分析和处理中的重要性。 第八章 采样定理与重构 采样定理是数字信号处理的基石，它描述了将连续时间信号离散化的条件。本章详细阐述了奈奎斯特-香农采样定理，即要无失真地从离散信号中恢复原始连续信号，采样频率必须大于信号最高频率的两倍。本章深入分析了欠采样和过采样的情况，并解释了采样过程中的混叠现象。在此基础上，详细介绍了信号重构的方法，包括理想低通滤波器重构、Sinc函数插值等。还讨论了实际系统中采样和恢复过程中可能遇到的问题，以及如何通过抗混叠滤波器等手段来解决。本章为理解数字信号处理与模拟信号处理之间的联系提供了理论基础。 第九章 数字滤波器设计 数字滤波器是信号处理中最重要的工具之一，用于在频率域选择性地改变信号。本章详细介绍了数字滤波器的基本类型：无限冲激响应（IIR）滤波器和有限冲激响应（FIR）滤波器。对于IIR滤波器，重点介绍了巴特沃斯、切比雪夫和椭圆滤波器的设计方法，以及如何从模拟滤波器原型进行双线性变换和脉冲不变法设计。对于FIR滤波器，详细介绍了窗函数法（如矩形窗、汉宁窗、汉明窗、布莱克曼窗等）和频率采样法。还介绍了最优FIR滤波器设计方法，如Parks-McClellan算法（也称Remez交换算法）。本章通过大量的例子，指导读者如何根据滤波器的性能指标（通带、阻带、截止频率、阻带衰减等）选择合适的滤波器类型和设计方法。 第十章 有限冲激响应（FIR）滤波器 本章对有限冲激响应（FIR）滤波器进行了更为深入的探讨。首先，回顾了FIR滤波器的定义和特点，例如其固有的稳定性、线性相位以及易于设计的优点。详细阐述了FIR滤波器的系统函数和冲激响应。随后，重点讲解了FIR滤波器的设计方法，包括： 1. 窗函数法： 深入分析了各种窗函数的特性（如矩形窗、三角窗、汉宁窗、汉明窗、布莱克曼窗、凯泽窗等），以及它们对滤波性能（如过渡带宽度、阻带衰减）的影响。通过对比不同窗函数的优缺点，指导读者如何选择合适的窗函数以满足设计要求。 2. 频率采样法： 介绍了如何根据期望的频率响应在离散频率点上进行采样，然后通过IDFT得到FIR滤波器的冲激响应。 3. 最优设计法（Parks-McClellan算法/Remez算法）： 详细讲解了Parks-McClellan算法的原理，该算法能够设计出在给定约束条件下具有最小最大误差的最优FIR滤波器，即切比雪夫最优FIR滤波器。这是一种在工程中非常重要且性能优越的设计方法。 此外，本章还讨论了FIR滤波器的线性相位特性，以及如何设计具有特定相位响应的FIR滤波器，这在图像处理、语音处理等领域非常重要。通过大量的图示和算例，本章帮助读者掌握FIR滤波器设计与实现的具体步骤。 第十一章 无限冲激响应（IIR）滤波器 本章聚焦于无限冲激响应（IIR）滤波器，这是另一类重要的数字滤波器。首先，阐述了IIR滤波器的定义、特点，包括其冲激响应无限长、以及可能存在的稳定性问题，但也具有相同阻带衰减下阶数较低、计算量较小的优势。详细介绍了IIR滤波器的系统函数表示以及它们与模拟滤波器之间的关系。 本章重点介绍了IIR滤波器的主流设计方法： 1. 模拟滤波器原型法： 这是IIR滤波器设计最常用的方法。首先设计一个满足要求的模拟滤波器（如巴特沃斯、切比雪夫I型、切比雪夫II型、椭圆滤波器），然后通过变量代换将模拟滤波器转换为数字滤波器。详细讲解了两种主要的转换方法： 脉冲不变法： 将模拟滤波器的冲激响应进行采样，然后进行Z变换得到数字滤波器的系统函数。讨论了其适用范围和潜在问题（如频谱混叠）。 双线性变换法： 这是一种更常用的方法，它将模拟频率和数字频率进行非线性映射，可以避免频谱混叠，并保持系统的稳定性。详细讲解了该方法的原理、步骤以及如何处理模拟滤波器原型（如低通、高通、带通、带阻）到数字滤波器（如低通、高通、带通、带阻）的转换。 2. 直接设计法（如频率采样法）： 介绍了一种更为直接但可能复杂的设计方法，通过在离散频率点上采样期望的频率响应，然后利用特定的算法（如复指数逼近）来求解系统函数。 本章还讨论了IIR滤波器的实现结构，如直接型、级联型、并联型等，并强调了数字滤波器设计中对稳定性的考量。通过实例分析，读者将能够理解IIR滤波器设计的原理和实际操作。 第十二章 数字信号处理的应用 本章将前述的理论知识应用于实际的工程领域，展示了数字信号处理的强大生命力和广泛的应用前景。内容涵盖但不限于： 语音信号处理： 包括语音的编码、解码、识别、合成、语音增强、回声消除等，阐述了如LPC（线性预测编码）、MFCC（梅尔频率倒谱系数）等关键技术。 图像处理： 介绍图像的增强、去噪、边缘检测、图像压缩（如JPEG）、图像重建等，例如二维傅里叶变换、滤波等在图像处理中的应用。 通信系统： 重点讲解数字调制解调技术（如ASK、FSK、PSK、QAM），信道编码与译码（如卷积码、 BCH码），以及现代通信系统中的均衡技术、自适应滤波器等。 生物医学信号处理： 讨论心电图（ECG）、脑电图（EEG）等生物信号的采集、分析、去噪和特征提取，以及在医学诊断中的应用。 其他应用： 简要介绍在雷达、声纳、地震勘探、数据压缩、机械振动分析等领域中的数字信号处理技术。 本章通过具体案例的分析，让读者深刻体会到数字信号处理理论在解决实际工程问题中的关键作用，并为读者进一步深入研究相关领域提供指引。 本书的附录部分提供了授课用电子教案，方便教师进行教学和学生进行学习。总而言之，《数字信号处理（赠授课用电子教案）》是一本理论与实践相结合、内容全面、体系完整的数字信号处理教材，适合于高等院校相关专业的本科生、研究生以及从事相关技术工作的工程师阅读。

评分☆☆☆☆☆

这本书的体量看起来不小，但奇妙的是，它读起来一点都不觉得拖沓冗长。这得益于其高度凝练的文字和高度集中的信息密度。作者在组织内容时，显然对知识点的优先级做了精确的把控，哪些是核心骨架，哪些是辅助说明，界限划分得非常清晰。我发现自己可以非常高效地查阅特定知识点，因为它结构化的程度非常高，目录和章节标题都起到了极佳的导航作用。如果你是带着某个具体问题来寻找答案的读者，这本书的结构能让你迅速定位到目标区域，并且得到的解释往往是全面而深刻的。对于在时间压力下需要快速掌握某个细分领域的专业人士，这种高效的信息传递方式无疑是巨大的加分项。

评分☆☆☆☆☆

这本书的价值，绝不仅仅体现在知识的传授上，它更像是一份精心准备的“工具箱”。我尤其看重它在细节处理上的严谨性。在每一个关键算法的介绍后，往往会附带对算法优缺点、适用场景以及计算复杂度的深入剖析。这种批判性的思考角度，对于培养一个成熟的工程师至关感重要。它没有把任何一种方法奉为圭臬，而是鼓励读者去权衡利弊，根据具体需求选择最恰当的工具。此外，书中对离散时间系统和滤波器设计的阐述，深入浅出，既有理论基础的支撑，又有具体的实现思路指导，让人在掌握“是什么”的同时，也能理解“怎么做”以及“为什么这么做”。这种深度和广度的兼顾，使得这本书超越了一般教材的范畴，更像是一本实用的工程手册。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧和排版简直是教科书中的一股清流，拿到手里就觉得分量十足，内容编排的逻辑性非常强。从基础概念的引入到复杂算法的推导，每一步都衔接得天衣无缝，让人感觉学习过程是层层递进、水到渠成的。特别是那些关键公式的推导过程，作者似乎特别照顾初学者，将每一步的假设和转化都解释得清清楚楚，而不是那种直接跳到结论的晦涩写法。拿到一本好的教材，就像请了一位耐心的私人导师，这本书显然就是这样的角色。我特别欣赏它对理论与实际应用的结合，不会让人觉得学到的都是空中楼阁，而是能清晰地看到这些数学工具在实际工程中是如何大显身手的。翻阅过程中，我发现那些图示和示例都选取得非常经典且具有代表性，帮助理解抽象概念的效果拔群。对于希望系统性掌握这个领域的读者来说，这本书无疑提供了一个坚实而可靠的框架。

评分☆☆☆☆☆

我注意到这本书在数学符号的使用上非常规范和一致，这对任何涉及严谨学科的读者来说都是至关重要的。更难得的是，它在引入抽象概念的同时，并没有忘记提供直观的物理或工程意义的解释。比如在处理卷积这个核心操作时，它不仅仅是给出了公式，更是反复强调了“输入信号与系统冲激响应的翻转相乘再积分”这一物理过程的含义，这对于真正建立对信号处理直觉非常有帮助。整体阅读下来，我感受到的是一种作者对学科深厚的热爱和对教学严谨负责的态度。它成功地将一个看似冰冷的技术领域，通过清晰的逻辑和恰当的类比，变得既有深度又不失温度，让人在学习的过程中充满了探索的乐趣，而不是枯燥的记忆。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我一开始对数字信号处理这个科目是心存畏惧的，感觉充满了高深的数学公式，让人望而生畏。然而，这本书的叙述方式却出乎意料地“接地气”。作者似乎很懂得如何用最直观的方式去解释那些拗口的理论。比如在讲解Z变换和傅里叶变换的关系时，它并没有仅仅停留在数学定义上打转，而是通过类比和生动的例子，将两者在时域和频域上的映射关系描绘得活灵活现。阅读体验非常流畅，我甚至能感觉到作者在试图与读者进行一场耐心的对话，而不是冷冰冰地灌输知识点。那些章节的过渡处理得非常巧妙，读完一个单元，紧接着的下一个单元内容就自然而然地展开了，阅读的连贯性非常好，极大地提升了我攻克难关的信心。对于自学者来说，这种深入浅出的讲解风格简直是福音。