數字信號處理(贈授課用電子教案) 9787040202243 高等教育齣版社 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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唐嚮宏 著

圖書標籤:

• 數字信號處理
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齣版社： 高等教育齣版社

ISBN：9787040202243

商品編碼：29423567929

包裝：平裝

齣版時間：2006-12-01

基本信息

書名：數字信號處理(贈授課用電子教案)

定價：28.40元

作者：唐嚮宏

齣版社：高等教育齣版社

齣版日期：2006-12-01

ISBN：9787040202243

字數：420000

頁碼：349

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.409kg

編輯推薦

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內容提要

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本書係統討論數字信號處理的基本理論、基本算法和基本實現方法，注重基本概念、基本方法的講解，壓縮瞭繁瑣的理論推導，所列舉的大量典型示例注重理論聯係實際，例題、習題緊扣基本概念、基本原理、基本方法的應用，內容通俗易懂、易教易學。
全書共8章，主要涉及離散時間係統的基本特徵、連續時間信號的抽樣、離散時間係統的變換域分析方法、離散係統結構、快速傅裏葉變換（FFT） 以及IIR和FIR數字濾波器的理論和設計方法等內容。結閤各章節的內容，介紹瞭相應的MATLAB信號處理工具箱函數，給齣有關的仿真程序。
本書可作為大專院校電氣信息類專業的教材，也可作為在通信工程、電子信息工程、自動控製工程、圖像處理、語音處理等領域從事信號處理的科技工作者的參考書。

目錄

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緒論
章 離散時間信號與係統
1.1 離散時間信號與序列運算
1.2 離散時間係統
1.3 連續時間信號的抽樣
1.4 本章相關的MATLAB命令及應用
小結
習題
第2章 離散係統的變換域分析——z變換
2.1 Z變換與Z逆變換
2.2 離散係統的係統函數與係統特性的描述
2.3 係統的頻率響應與係統濾波特性
2.4 Z變換和拉氏變換的關係
2.5 本章相關的MATLAB命令及應用
小結
習題
第3章 離散係統的頻域分析——傅裏葉變換
3.1 非周期序列的傅裏葉變換及性質
3.2 周期序列的離散傅裏葉級數（DFS）及性質
3.3 有限長序列的離散傅裏葉變換（DFT）
3.4 頻域抽樣理論
3.5 利用DFT對連續時間信號處理時應注意的問題
3.6 本章相關的 MATLAB命令及應用
小結
習題
第4章 數字濾波器的基本結構
4.1 數字濾波器類型及結構錶示訪求
4.2 無限長單位衝激響應（IIR）濾波器的基本結構與特點
4.3 有限長單位衝激響應（FIR）濾波器的基本結構與特點
4.4 數字濾波器的格型結構
4.5 本章相關的MATLAB命令及應用
小結
習題
第5章 快速傅裏葉變換
5.1 快速計算DFT的改進途徑
5.2 按時間抽選（DIT）的基-2FFT算法
5.3 按頻率抽選（DIF）的基-1FFT算法
5.4 離散傅裏葉逆變換（IDFT）的快速算法
5.5 數字信號處理的FFT實驗
5.6 綫性調叔Z變換（Chirp-z變換）算法
5.7 本章相關的MATLAB命令及應用
小結
習題
第6章 無限長單位衝激響應（IIR）數字濾波器的設計方法
6.1 數字濾波器的設計步驟
6.2 模擬濾波器的數字化設計IIR數字濾波器
6.3 頻率變換法設計IIR數字濾波器——模擬域頻率變換法
6.4 頻率變換法設計IIR數字濾波器——數字域頻率變換法
6.5 本章相關的MATLAB命令及應用
小結
習題
第7章 有限長單位衝激響應（FIR）數字濾波器的設計方法
第8章 離散信號處理係統設計分析及有限字長效應
附錄A 常用模擬低通濾波器設計方法
附錄B MATLAB使用簡介
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（贈授課用電子教案）》 內容簡介 本書是高等教育齣版社齣版的一本關於數字信號處理領域的專著。全書共分為十二章，以深入淺齣、循序漸進的方式，全麵係統地介紹瞭數字信號處理的基礎理論、核心算法以及實際應用。作者在撰寫過程中，力求內容嚴謹、邏輯清晰，並結閤豐富的工程實踐經驗，旨在為廣大讀者，特彆是高等院校的師生、從事相關領域研究與開發的工程師提供一本權威、實用的教材和參考書。 第一章 緒論 本章首先從宏觀角度闡述瞭信號處理在現代科技中的重要地位，引齣模擬信號處理與數字信號處理的根本區彆。通過對通信、控製、生物醫學、圖像處理等多個應用領域的簡要介紹，揭示瞭數字信號處理技術蓬勃發展的必然性和廣闊前景。接著，詳細定義瞭信號和係統的基本概念，包括信號的分類（連續/離散、周期/非周期、能量/功率等）、係統的基本性質（綫性、時不變、因果性、穩定性等）。在此基礎上，引入瞭離散時間信號及其基本運算，為後續章節的學習奠定堅實的基礎。最後，簡要迴顧瞭數字信號處理的發展曆程，梳理瞭其理論體係的形成和演進，使讀者對該學科有一個初步的、完整的認識。 第二章 離散時間信號與係統 本章是數字信號處理的基礎，對離散時間信號和係統的數學描述進行瞭深入探討。首先，詳細介紹瞭離散時間信號的錶示方法，包括序列錶示、單位抽樣序列、單位階躍序列、指數序列、正弦序列等基本信號。重點分析瞭周期信號的性質以及能量和功率信號的計算。隨後，引入瞭捲積運算，這是描述綫性時不變（LTI）係統輸入輸齣關係的基石。詳細講解瞭離散捲積的定義、計算方法及其在係統分析中的作用。此外，還討論瞭LTI係統的分類，包括因果係統、穩定係統等，並給齣瞭判斷係統性質的方法。本章還介紹瞭LTI係統的係統函數概念，以及如何利用係統函數來錶徵係統的特性。 第三章 離散時間傅裏葉變換（DTFT） 本章是數字信號處理的核心內容之一，著重介紹瞭離散時間傅裏葉變換（DTFT）及其性質。DTFT是描述離散時間信號在頻率域特性的重要工具，它將無限長的離散時間信號分解為一係列復指數信號的疊加。本章詳細闡述瞭DTFT的定義、計算方法，以及其收斂條件。重點講解瞭DTFT的眾多重要性質，如綫性性、時移性、頻移性、對稱性、周期性、微分性質（差分）、捲積性質以及帕塞瓦爾定理等。通過對這些性質的深入理解，讀者可以更靈活地分析和處理離散時間信號。本章還通過實例演示瞭DTFT在信號分析中的應用，例如頻譜分析、濾波器設計等。 第四章 Z變換 Z變換是離散時間信號與係統分析的另一個強大工具，尤其適用於處理因果係統和穩定性分析。本章從DTFT的聯係齣發，引入瞭Z變換的定義，並詳細講解瞭其收斂域（ROC）的概念。收斂域是Z變換的關鍵，它決定瞭變換的唯一性以及係統的性質。本章詳細分析瞭各種情況下Z變換的收斂域，並重點討論瞭Z變換的性質，如綫性性、時移性、尺度變換性、時域捲積與頻域乘積的關係、微分性質等。此外，還介紹瞭反Z變換的方法，包括部分分式展開法、留數法等，使得能夠從Z域錶示恢復到時域信號。Z變換在係統穩定性判斷、頻率響應分析等方麵具有不可替代的作用。 第五章 離散傅裏葉級數（DFS）與離散傅裏葉變換（DFT） 本章聚焦於周期離散時間信號的傅裏葉分析，引入瞭離散傅裏葉級數（DFS）和離散傅裏葉變換（DFT）。DFS用於分析周期信號，而DFT則是有限長離散信號的傅裏葉變換，是數字信號處理算法實現的核心。本章詳細介紹瞭DFS的定義、性質及其與DTFT的關係。隨後，重點講解瞭DFT的定義、計算方法以及其與DFS的關係。強調瞭DFT的離散性和周期性特點。特彆地，本章對DFT的性質進行瞭深入分析，包括綫性性、時域/頻域移位性、對稱性、周期性、共軛對稱性、捲積性質以及帕塞瓦爾定理等。這些性質對於理解和應用DFT至關重要。 第六章 快速傅裏葉變換（FFT） 快速傅裏葉變換（FFT）是DFT的高效計算算法，極大地降低瞭DFT的計算復雜度，使得大規模信號處理成為可能。本章詳細介紹瞭FFT的基本原理，著重闡述瞭常用的蝶形運算和按時間抽選的基-2 DIT-FFT算法以及按頻率抽選的基-2 DIF-FFT算法。通過對算法結構的分解，揭示瞭FFT如何通過分治策略將N點DFT的計算量從O(N^2)降低到O(NlogN)。此外，本章還討論瞭FFT在各種變換長度下的應用，以及FFT的硬件實現和一些改進算法。FFT是現代數字信號處理技術的核心，廣泛應用於譜分析、濾波、捲積等各個領域。 第七章 捲積與相關 本章深入探討瞭捲積和相關運算在信號處理中的應用。首先，對離散捲積的定義、性質和計算方法進行瞭復習和深化，強調瞭其在LTI係統分析中的核心地位。隨後，詳細介紹瞭相關運算（自相關和互相關）的定義、性質和計算方法。分析瞭相關運算在信號檢測、模式識彆、同步以及係統辨識等方麵的應用。特彆地，本章將傅裏葉變換與捲積和相關運算相結閤，介紹瞭捲積定理和相關定理，展示瞭如何在頻域高效地計算捲積和相關。通過實例說明，讀者將能更深刻地理解這兩種運算在信號分析和處理中的重要性。 第八章 采樣定理與重構 采樣定理是數字信號處理的基石，它描述瞭將連續時間信號離散化的條件。本章詳細闡述瞭奈奎斯特-香農采樣定理，即要無失真地從離散信號中恢復原始連續信號，采樣頻率必須大於信號最高頻率的兩倍。本章深入分析瞭欠采樣和過采樣的情況，並解釋瞭采樣過程中的混疊現象。在此基礎上，詳細介紹瞭信號重構的方法，包括理想低通濾波器重構、Sinc函數插值等。還討論瞭實際係統中采樣和恢復過程中可能遇到的問題，以及如何通過抗混疊濾波器等手段來解決。本章為理解數字信號處理與模擬信號處理之間的聯係提供瞭理論基礎。 第九章 數字濾波器設計 數字濾波器是信號處理中最重要的工具之一，用於在頻率域選擇性地改變信號。本章詳細介紹瞭數字濾波器的基本類型：無限衝激響應（IIR）濾波器和有限衝激響應（FIR）濾波器。對於IIR濾波器，重點介紹瞭巴特沃斯、切比雪夫和橢圓濾波器的設計方法，以及如何從模擬濾波器原型進行雙綫性變換和脈衝不變法設計。對於FIR濾波器，詳細介紹瞭窗函數法（如矩形窗、漢寜窗、漢明窗、布萊剋曼窗等）和頻率采樣法。還介紹瞭最優FIR濾波器設計方法，如Parks-McClellan算法（也稱Remez交換算法）。本章通過大量的例子，指導讀者如何根據濾波器的性能指標（通帶、阻帶、截止頻率、阻帶衰減等）選擇閤適的濾波器類型和設計方法。 第十章 有限衝激響應（FIR）濾波器 本章對有限衝激響應（FIR）濾波器進行瞭更為深入的探討。首先，迴顧瞭FIR濾波器的定義和特點，例如其固有的穩定性、綫性相位以及易於設計的優點。詳細闡述瞭FIR濾波器的係統函數和衝激響應。隨後，重點講解瞭FIR濾波器的設計方法，包括： 1. 窗函數法： 深入分析瞭各種窗函數的特性（如矩形窗、三角窗、漢寜窗、漢明窗、布萊剋曼窗、凱澤窗等），以及它們對濾波性能（如過渡帶寬度、阻帶衰減）的影響。通過對比不同窗函數的優缺點，指導讀者如何選擇閤適的窗函數以滿足設計要求。 2. 頻率采樣法： 介紹瞭如何根據期望的頻率響應在離散頻率點上進行采樣，然後通過IDFT得到FIR濾波器的衝激響應。 3. 最優設計法（Parks-McClellan算法/Remez算法）： 詳細講解瞭Parks-McClellan算法的原理，該算法能夠設計齣在給定約束條件下具有最小最大誤差的最優FIR濾波器，即切比雪夫最優FIR濾波器。這是一種在工程中非常重要且性能優越的設計方法。 此外，本章還討論瞭FIR濾波器的綫性相位特性，以及如何設計具有特定相位響應的FIR濾波器，這在圖像處理、語音處理等領域非常重要。通過大量的圖示和算例，本章幫助讀者掌握FIR濾波器設計與實現的具體步驟。 第十一章 無限衝激響應（IIR）濾波器 本章聚焦於無限衝激響應（IIR）濾波器，這是另一類重要的數字濾波器。首先，闡述瞭IIR濾波器的定義、特點，包括其衝激響應無限長、以及可能存在的穩定性問題，但也具有相同阻帶衰減下階數較低、計算量較小的優勢。詳細介紹瞭IIR濾波器的係統函數錶示以及它們與模擬濾波器之間的關係。 本章重點介紹瞭IIR濾波器的主流設計方法： 1. 模擬濾波器原型法： 這是IIR濾波器設計最常用的方法。首先設計一個滿足要求的模擬濾波器（如巴特沃斯、切比雪夫I型、切比雪夫II型、橢圓濾波器），然後通過變量代換將模擬濾波器轉換為數字濾波器。詳細講解瞭兩種主要的轉換方法： 脈衝不變法： 將模擬濾波器的衝激響應進行采樣，然後進行Z變換得到數字濾波器的係統函數。討論瞭其適用範圍和潛在問題（如頻譜混疊）。 雙綫性變換法： 這是一種更常用的方法，它將模擬頻率和數字頻率進行非綫性映射，可以避免頻譜混疊，並保持係統的穩定性。詳細講解瞭該方法的原理、步驟以及如何處理模擬濾波器原型（如低通、高通、帶通、帶阻）到數字濾波器（如低通、高通、帶通、帶阻）的轉換。 2. 直接設計法（如頻率采樣法）： 介紹瞭一種更為直接但可能復雜的設計方法，通過在離散頻率點上采樣期望的頻率響應，然後利用特定的算法（如復指數逼近）來求解係統函數。 本章還討論瞭IIR濾波器的實現結構，如直接型、級聯型、並聯型等，並強調瞭數字濾波器設計中對穩定性的考量。通過實例分析，讀者將能夠理解IIR濾波器設計的原理和實際操作。 第十二章 數字信號處理的應用 本章將前述的理論知識應用於實際的工程領域，展示瞭數字信號處理的強大生命力和廣泛的應用前景。內容涵蓋但不限於： 語音信號處理： 包括語音的編碼、解碼、識彆、閤成、語音增強、迴聲消除等，闡述瞭如LPC（綫性預測編碼）、MFCC（梅爾頻率倒譜係數）等關鍵技術。 圖像處理： 介紹圖像的增強、去噪、邊緣檢測、圖像壓縮（如JPEG）、圖像重建等，例如二維傅裏葉變換、濾波等在圖像處理中的應用。 通信係統： 重點講解數字調製解調技術（如ASK、FSK、PSK、QAM），信道編碼與譯碼（如捲積碼、 BCH碼），以及現代通信係統中的均衡技術、自適應濾波器等。 生物醫學信號處理： 討論心電圖（ECG）、腦電圖（EEG）等生物信號的采集、分析、去噪和特徵提取，以及在醫學診斷中的應用。 其他應用： 簡要介紹在雷達、聲納、地震勘探、數據壓縮、機械振動分析等領域中的數字信號處理技術。 本章通過具體案例的分析，讓讀者深刻體會到數字信號處理理論在解決實際工程問題中的關鍵作用，並為讀者進一步深入研究相關領域提供指引。 本書的附錄部分提供瞭授課用電子教案，方便教師進行教學和學生進行學習。總而言之，《數字信號處理（贈授課用電子教案）》是一本理論與實踐相結閤、內容全麵、體係完整的數字信號處理教材，適閤於高等院校相關專業的本科生、研究生以及從事相關技術工作的工程師閱讀。

評分☆☆☆☆☆

說實話，我一開始對數字信號處理這個科目是心存畏懼的，感覺充滿瞭高深的數學公式，讓人望而生畏。然而，這本書的敘述方式卻齣乎意料地“接地氣”。作者似乎很懂得如何用最直觀的方式去解釋那些拗口的理論。比如在講解Z變換和傅裏葉變換的關係時，它並沒有僅僅停留在數學定義上打轉，而是通過類比和生動的例子，將兩者在時域和頻域上的映射關係描繪得活靈活現。閱讀體驗非常流暢，我甚至能感覺到作者在試圖與讀者進行一場耐心的對話，而不是冷冰冰地灌輸知識點。那些章節的過渡處理得非常巧妙，讀完一個單元，緊接著的下一個單元內容就自然而然地展開瞭，閱讀的連貫性非常好，極大地提升瞭我攻剋難關的信心。對於自學者來說，這種深入淺齣的講解風格簡直是福音。

評分☆☆☆☆☆

我注意到這本書在數學符號的使用上非常規範和一緻，這對任何涉及嚴謹學科的讀者來說都是至關重要的。更難得的是，它在引入抽象概念的同時，並沒有忘記提供直觀的物理或工程意義的解釋。比如在處理捲積這個核心操作時，它不僅僅是給齣瞭公式，更是反復強調瞭“輸入信號與係統衝激響應的翻轉相乘再積分”這一物理過程的含義，這對於真正建立對信號處理直覺非常有幫助。整體閱讀下來，我感受到的是一種作者對學科深厚的熱愛和對教學嚴謹負責的態度。它成功地將一個看似冰冷的技術領域，通過清晰的邏輯和恰當的類比，變得既有深度又不失溫度，讓人在學習的過程中充滿瞭探索的樂趣，而不是枯燥的記憶。

評分☆☆☆☆☆

這本書的體量看起來不小，但奇妙的是，它讀起來一點都不覺得拖遝冗長。這得益於其高度凝練的文字和高度集中的信息密度。作者在組織內容時，顯然對知識點的優先級做瞭精確的把控，哪些是核心骨架，哪些是輔助說明，界限劃分得非常清晰。我發現自己可以非常高效地查閱特定知識點，因為它結構化的程度非常高，目錄和章節標題都起到瞭極佳的導航作用。如果你是帶著某個具體問題來尋找答案的讀者，這本書的結構能讓你迅速定位到目標區域，並且得到的解釋往往是全麵而深刻的。對於在時間壓力下需要快速掌握某個細分領域的專業人士，這種高效的信息傳遞方式無疑是巨大的加分項。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀和排版簡直是教科書中的一股清流，拿到手裏就覺得分量十足，內容編排的邏輯性非常強。從基礎概念的引入到復雜算法的推導，每一步都銜接得天衣無縫，讓人感覺學習過程是層層遞進、水到渠成的。特彆是那些關鍵公式的推導過程，作者似乎特彆照顧初學者，將每一步的假設和轉化都解釋得清清楚楚，而不是那種直接跳到結論的晦澀寫法。拿到一本好的教材，就像請瞭一位耐心的私人導師，這本書顯然就是這樣的角色。我特彆欣賞它對理論與實際應用的結閤，不會讓人覺得學到的都是空中樓閣，而是能清晰地看到這些數學工具在實際工程中是如何大顯身手的。翻閱過程中，我發現那些圖示和示例都選取得非常經典且具有代錶性，幫助理解抽象概念的效果拔群。對於希望係統性掌握這個領域的讀者來說，這本書無疑提供瞭一個堅實而可靠的框架。

評分☆☆☆☆☆

這本書的價值，絕不僅僅體現在知識的傳授上，它更像是一份精心準備的“工具箱”。我尤其看重它在細節處理上的嚴謹性。在每一個關鍵算法的介紹後，往往會附帶對算法優缺點、適用場景以及計算復雜度的深入剖析。這種批判性的思考角度，對於培養一個成熟的工程師至關感重要。它沒有把任何一種方法奉為圭臬，而是鼓勵讀者去權衡利弊，根據具體需求選擇最恰當的工具。此外，書中對離散時間係統和濾波器設計的闡述，深入淺齣，既有理論基礎的支撐，又有具體的實現思路指導，讓人在掌握“是什麼”的同時，也能理解“怎麼做”以及“為什麼這麼做”。這種深度和廣度的兼顧，使得這本書超越瞭一般教材的範疇，更像是一本實用的工程手冊。