信号分析与处理实验指导书 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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钱玲 等 著，钱玲，虞粉英，李彧 编

图书标签:

• 信号分析
• 信号处理
• 实验指导
• 通信工程
• 电子工程
• MATLAB
• Simulink
• 数字信号处理
• 高等教育
• 理工科

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030336156

版次：1

商品编码：10971380

包装：平装

开本：16开

出版时间：2012-03-01

页数：207

正文语种：中文

内容简介

《信号分析与处理实验指导书》是与“信号与系统”、“数字信号处理”和“DSP技术应用”三门课程配套的实验指导书，主要内容包括硬件实验和软件实验，其中，每个实验都给出实验目的、实验原理、实验内容和实验后的思考。硬件实验中仪器的使用说明、软件实验中软件的使用说明均在附录中呈现。本书的特点是覆盖面广、实用性强，通过阅读本书可以了解上述三门课程的精髓。
《信号分析与处理实验指导书》可以作为高等院校电子信息类专业本科生或专科生的实验指导教材，也可供有关技术人员和科研管理人员使用，或作为自学人员的参考书。

目录

前言
第一篇 信号分析与处理硬件实验篇
实验1 周期信号的频谱测试
实验2 系统频率响应特性的测量
实验3 信号通过线性系统
实验4 信号的采样和采样定理
实验5 通用DSP实现IIR滤波器
实验6 通用DSP实现FIR滤波器
实验7 FIR滤波器结构的实现
实验8 FFT分析信号频谱
实验9 DSP开发基础实验
实验10 任意信号发生器
实验11 DSP数据采集
实验12 FIR滤波器的DSP实现
实验13 使用TI库函数实现FIR滤波器
实验14 使用TI库函数实现IIR滤波器
实验15 基于DSP的实时频谱分析

第二篇 信号分析与处理软件实验篇
实验16 熟悉Matlab环境与连续时间信号的时域分析
实验17 连续时间信号的时域分析
实验18 连续信号的变换域分析
实验19 连续时间系统的时域分析
实验20 连续时间系统的变换域分析
实验21 傅里叶变换域的应用
实验22 离散时间信号的时域和变换域分析
实验23 离散时间系统的时域与变换域分析
实验24 系统的状态变量分析法
实验25 IIR数字滤波器的设计
实验26 FIR数字滤波器的设计
实验27 快速傅里叶变换（FFT）及其应用
实验28 滤波器结构及其量化效应

附录
附录A 实验仪器使用说明
附录B Matlab软件简介
附录C DSP开发实验预备知识

前言/序言

《实用数字信号处理技术与应用》 内容简介 在信息爆炸的时代，信号无处不在，它们承载着我们生活、工作乃至科学探索的方方面面。从宏观的宇宙探测信号，到微观的生物电信号，再到日常的通信、音频、视频信号，如何有效地捕捉、分析、理解并利用这些信号，已成为现代科技发展的重要驱动力。本书《实用数字信号处理技术与应用》正是基于这一深刻的需求，旨在为读者提供一套系统、全面且极具实践价值的数字信号处理知识体系。 本书并非一本纯粹的理论教材，而是将理论与实践紧密结合，深入浅出地剖析了数字信号处理的核心概念、关键算法以及在众多工程领域中的实际应用。我们力求让读者在掌握理论基石的同时，能够迅速将所学知识转化为解决实际问题的能力。因此，本书的每一章节都精心设计，既有严谨的原理阐述，又有详实的案例分析和编程示例，帮助读者构建直观的理解和动手操作能力。 第一部分：数字信号处理基础 本部分将为读者打下坚实的理论基础，确保大家对数字信号处理的基本概念有清晰的认识。 第一章：数字信号与系统概述 我们将从信号的本质入手，区分模拟信号与数字信号的差异，探讨数字信号的采样、量化和编码过程，以及它们在信号处理流程中的关键作用。 随后，我们将引入信号和系统的基本概念，包括信号的分类（如周期信号、非周期信号、能量信号、功率信号等）以及系统的基本性质（如线性、时不变、因果性、稳定性）。 通过对这些基本概念的深入理解，读者将为后续更复杂的理论学习做好准备。 第二章：离散时间傅里叶变换（DTFT）与傅里叶级数（DFS） 傅里叶变换是分析信号频率特性的强大工具。在本章，我们将重点介绍离散时间傅里叶变换（DTFT），它能够将离散时间信号分解为其频谱分量。 我们还将回顾离散傅里叶级数（DFS），用于分析周期性离散时间信号的频谱。 通过对这些变换的深入讲解，读者将能够理解信号在频率域的表示，为后续的滤波、分析等操作奠定基础。 第三章：离散傅里叶变换（DFT）与快速傅里叶变换（FFT） 在实际应用中，我们通常处理的是有限长信号，因此需要离散傅里叶变换（DFT）。本章将详细介绍DFT的定义、性质以及其在信号分析中的重要性。 DFT的计算量较大，为了提高效率，快速傅里叶变换（FFT）应运而生。我们将深入探讨FFT的原理，包括各种主要的FFT算法（如Cooley-Tukey算法），并通过示例演示如何快速高效地计算DFT。 FFT的掌握对于理解和实现许多高级信号处理算法至关重要。 第四章：Z变换与系统函数 Z变换是分析和处理离散时间线性时不变（LTI）系统的重要工具，其作用类似于连续时间系统中的拉普拉斯变换。 本章将详细介绍Z变换的定义、性质，并重点分析其在系统分析中的应用，包括如何利用Z变换求解差分方程、分析系统的频率响应和稳定性。 系统函数作为Z变换在系统分析中的核心概念，也将得到详尽的阐述。 第二部分：滤波器设计与实现 滤波器是信号处理中最基本也是最重要的工具之一，它们能够根据信号的频率特性，选择性地保留或去除特定频率成分。本部分将深入探讨不同类型的滤波器设计与实现。 第五章：数字滤波器概述 我们将首先介绍数字滤波器的基本概念、分类（如IIR滤波器和FIR滤波器），以及它们在信号处理中的作用和意义。 对比分析IIR和FIR滤波器的优缺点，帮助读者根据具体应用场景做出合适的选择。 第六章：无限冲激响应（IIR）滤波器设计 IIR滤波器以其结构紧凑、计算量小等优点而广泛应用。本章将详细介绍几种经典的IIR滤波器设计方法，包括巴特沃斯（Butterworth）、切比雪夫（Chebyshev）和椭圆（Elliptic）滤波器。 我们将从模拟原型滤波器的设计出发，通过频域变换，得到数字IIR滤波器的系数。 同时，我们将提供使用常见软件工具进行IIR滤波器设计的指导。 第七章：有限冲激响应（FIR）滤波器设计 FIR滤波器具有相位响应线性、系统稳定等优点，特别适用于对信号相位失真要求高的场合。 本章将重点介绍几种常用的FIR滤波器设计方法，包括窗函数法（如矩形窗、汉宁窗、海明窗、布莱克曼窗等）和频率采样法。 我们将深入分析不同窗函数的特性，以及它们如何影响滤波器的性能。 此外，我们将探讨 Parks-McClellan 算法等更高级的FIR滤波器设计技术。 第三部分：现代信号处理技术与应用 随着数字信号处理技术的不断发展，新的理论和方法层出不穷，并在各个领域展现出强大的生命力。本部分将聚焦于这些现代技术及其在实际中的广泛应用。 第八章：自适应滤波 自适应滤波器能够根据输入信号的统计特性自动调整其滤波器系数，以实现最佳的滤波效果。 本章将介绍自适应滤波的基本原理，重点讲解最小均方（LMS）算法及其变种，以及递归最小二乘（RLS）算法。 我们将通过实际案例，展示自适应滤波器在噪声消除、回声消除、均衡等方面的应用。 第九章：谱估计 谱估计是分析信号频率成分分布的重要技术。本章将介绍多种谱估计方法，包括经典谱估计（如周期图法、Welch法）和现代谱估计（如AR模型、MA模型、ARMA模型）。 我们将深入分析各种方法的原理、优缺点以及适用场景。 谱估计在雷达、声纳、通信、地震勘探等领域有着至关重要的作用。 第十章：小波变换 小波变换作为一种时频分析工具，相比傅里叶变换，在处理非平稳信号方面具有独特的优势。 本章将介绍小波变换的基本概念，包括连续小波变换和离散小波变换，以及常用的几种小波基函数。 我们将探讨小波变换在信号去噪、特征提取、图像压缩等方面的应用。 第十一章：多速率信号处理 多速率信号处理涉及对不同采样率信号的处理，例如信号的升采样和降采样。 本章将介绍多速率信号处理的基本概念、理论和技术，包括抽取、插值、变换域滤波等。 多速率信号处理在通信系统、语音编码、图像处理等领域扮演着不可或缺的角色。 第四部分：实际应用案例与编程实践 理论知识的掌握需要通过实践来巩固和深化。本部分将通过具体的应用案例和编程示例，引导读者将所学知识付诸实践。 第十二章：通信系统中的信号处理 我们将深入探讨数字信号处理在现代通信系统中的应用，包括调制解调、信道均衡、误码率分析等。 通过对通信协议的解读和仿真，读者将能更直观地理解信号处理在保障通信质量中的作用。 第十三章：音频与图像信号处理 本章将重点关注音频和图像信号的处理技术。我们将介绍音频信号的采样、量化、编码（如MP3、AAC）、降噪、语音识别等。 对于图像信号，我们将探讨其表示、滤波（如边缘检测、平滑）、特征提取、压缩（如JPEG）等。 我们将提供使用Python（NumPy, SciPy, Matplotlib）和MATLAB等常用工具进行实现的示例代码，方便读者动手实践。 第十四章：生物医学信号处理 生物医学信号处理是数字信号处理的一个重要分支，在医学诊断和治疗中发挥着越来越大的作用。 本章将介绍心电图（ECG）、脑电图（EEG）等常见生物医学信号的特点，以及如何利用信号处理技术进行信号去噪、特征提取和异常检测。 附录 我们将提供一些常用的数学公式、MATLAB/Python编程技巧以及相关资源的链接，以供读者参考和进一步学习。 目标读者 本书适合于电子工程、通信工程、计算机科学、自动化、生物医学工程等相关专业的本科生、研究生，以及从事数字信号处理相关工作的工程师、研究人员和技术爱好者。 本书特色 理论与实践并重： 每一章都力求在清晰阐述理论概念的同时，辅以大量的实例分析和代码示例，帮助读者构建完整的知识体系。 循序渐进： 内容从基础概念逐步深入到高级技术，逻辑清晰，适合不同背景的读者。 应用广泛： 涵盖了通信、音频、图像、生物医学等多个热门应用领域，展现了数字信号处理的强大生命力。 强调编程实现： 提供了使用主流编程语言（如Python和MATLAB）的实现细节，鼓励读者动手实践，将理论知识转化为实际技能。 语言通俗易懂： 避免使用过于晦涩的数学语言，力求用清晰、简洁的文字阐述复杂的概念。 我们相信，《实用数字信号处理技术与应用》将成为您探索数字信号处理世界的得力助手，助您在信息时代扬帆远航。

评分☆☆☆☆☆

作为一个已经接触过一些信号处理基础知识的人，我发现这本书在内容组织上非常有条理，而且对于那些我之前只知其然不知其所以然的概念，有了更深层次的理解。例如，傅里叶变换部分，书中通过不同的信号（如冲激信号、方波、锯齿波）的频谱分析实验，直观地展示了不同信号的频率成分，以及如何通过频谱来判断信号的特性。更妙的是，它还涉及了离散傅里叶变换（DFT）和快速傅里叶变换（FFT），并详细解释了它们之间的关系以及FFT在计算效率上的优势。我特别喜欢的是，书中并没有回避一些容易出错的细节，比如采样定理的验证实验，就生动地展示了欠采样会导致的混叠现象，以及如何通过提高采样率来避免这种情况。这种“负面教材”式的实验设计，反而更能加深对概念的理解和记忆。此外，书中还涉及了一些高级主题，比如滤波器设计，从FIR到IIR，从低通到带通，都提供了相关的实验指导，让我能够通过实际操作来体会不同滤波器在抑制噪声、提取目标信号方面的效果。这本书，让我从“知道”信号处理，变成了“理解”信号处理。

评分☆☆☆☆☆

我一直对信号的“时间域”和“频率域”之间的转换关系感到好奇，这本书的实验指导完美地解答了我的疑问。它通过一系列精心设计的实验，将抽象的数学概念转化为可视化的结果，让我能够直观地观察到信号在不同域中的形态。例如，在演示窗函数对频谱的影响时，书中就通过对比使用不同窗函数（如矩形窗、汉宁窗、海明窗）对同一信号进行频谱分析，清晰地展示了窗函数在频谱泄漏抑制和频率分辨率之间的权衡。这种细致入微的对比实验，是我在其他地方很难找到的。而且，书中关于相关分析的实验也让我受益匪浅。通过计算自相关函数和互相关函数，我学会了如何分析信号的周期性、如何判断两个信号之间的相似度，甚至是如何进行信号的定位和识别。这些实验不仅拓宽了我对信号分析的认知，也让我开始思考如何在实际工程中应用这些工具来解决问题。书中提供的实验平台和工具建议也非常实用，对于我这种需要快速上手实践的人来说，非常有帮助。

评分☆☆☆☆☆

这本书的出现，绝对是我在信号处理领域学习路上的及时雨。之前接触到信号分析，总觉得理论太过抽象，缺乏实操的乐趣。翻开这本《信号分析与处理实验指导书》后，我惊喜地发现，原来那些复杂的数学公式和概念，竟然可以通过一个个生动、具象的实验来理解。书中的实验设计非常巧妙，循序渐进，从最基础的信号生成、采样、量化，到傅里叶变换、Z变换等核心概念的验证，每一步都讲解得清晰透彻。我特别喜欢它对实验步骤的细致描绘，以及实验结果的预期分析，这大大减少了我自己在摸索过程中可能遇到的弯路。而且，它不仅是教你如何做实验，更是在引导你思考实验背后的原理。例如，在讲到噪声对信号的影响时，书中不仅提供了添加和去除噪声的实验，还深入探讨了不同类型噪声的特性以及滤波器的选择依据，让我对信噪比、滤波器性能等有了更深刻的认识。最让我印象深刻的是，书中还结合了一些实际应用场景，比如音频信号的处理，让学习过程不再枯燥，而是充满探索的乐趣。通过这些实验，我仿佛真正“触摸”到了信号，理解了它们是如何被产生、被改变、被分析的，这种成就感是纯理论学习无法比拟的。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我一开始对这种实验指导书并没有抱太高的期望，觉得可能就是简单罗列一些代码和步骤。但《信号分析与处理实验指导书》却给了我很大的惊喜。它的深度和广度都超出了我的想象。书中不仅仅停留在基础的信号分析，而是将目光投向了更广阔的应用领域。我尤其欣赏其中关于通信系统、图像处理、以及生物医学信号分析等章节的实验设计。这些实验不是凭空想象出来的，而是紧密结合了实际工程中的需求，让我看到了信号处理技术在现实世界中的强大力量。比如，在介绍数字通信系统时，书中设计了一个简单的调制解调实验，通过亲手实现，我才真正理解了AM、FM、PSK等调制方式的工作原理以及它们在实际通信中的优缺点。此外，书中对实验的理论背景介绍也相当到位，总能在实验开始前，用简洁明了的语言回顾相关理论知识，为实验的顺利进行打下坚实的基础。值得一提的是，书中提供的代码示例非常规范，而且都附带了详细的注释，这对于我这种初学者来说，简直是福音。通过阅读和运行这些代码，我不仅学会了如何实现特定的信号处理算法，还掌握了一些高效的编程技巧。

评分☆☆☆☆☆

这本书的实验设计，可以说是“麻雀虽小，五脏俱全”。虽然篇幅不算特别厚重，但它所涵盖的知识点却非常全面，而且重点突出。从基本的采样率选择，到各种滤波器的设计与应用，再到多抽样率信号处理，每一个环节都设计得恰到好处。我尤其喜欢它在讲述滤波器设计时，不仅仅是给出理论公式，而是提供了多种设计方法（如窗函数法、频率采样法）的实验对比，让我能直观地感受到不同设计方法的优劣，以及它们在实际应用中的适用场景。让我印象深刻的是，书中还涉及了一些关于信号处理性能评估的实验，比如计算均方误差、信噪比等，让我能够定量地衡量信号处理算法的效果。这对于我进行算法优化和系统设计非常有指导意义。总的来说，这本书给我带来的不仅仅是操作上的指导，更是一种思维方式的启发。它让我学会了如何用实验去验证理论，用实践去深化理解，用数据去评价效果。对于任何想要深入理解信号分析与处理的读者来说，这本书绝对是不可多得的宝藏。