数字信号处理实验教程/高等院校规划教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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高永清 编

图书标签:

• 数字信号处理
• 信号处理
• 实验教程
• 高等教育
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• 通信工程
• 电子工程
• MATLAB
• 算法实现
• 规划教材

出版社： 中国矿业大学出版社

ISBN：9787564625955

版次：1

商品编码：11637908

包装：平装

丛书名： 高等院校规划教材

开本：16开

出版时间：2014-12-01

用纸：胶版纸

页数：139

字数：230000

正文语种：中文

内容简介

　　《数字信号处理实验教程/高等院校规划教材》将MATLAB的应用和数字信号处理的基础知识有机地结合起来，在简要阐明实验基本原理的基础上，详细介绍了MATLAB应用函数的使用说明，然后通过具体的工程实例，进一步加深使用者对这些函数的应用方法及技巧的认识。
　　《数字信号处理实验教程/高等院校规划教材》从内容上可分为两部分：基础篇和应用篇。
　　基础篇主要介绍了MATLAB 2012b的入门基础；应用篇是《数字信号处理实验教程/高等院校规划教材》的重点，详细介绍了8个关于数字信号处理方面的具体实验设计内容。《数字信号处理实验教程/高等院校规划教材》在内容编排上，力求实验基本原理的介绍要简明扼要，对所用的MATLAB函数的讲解要通俗易懂。提供了大量的典型例题程序，并布置了相应的实验任务，便于实验教学和学生自学。
　　《数字信号处理实验教程/高等院校规划教材》可以作为高等院校电子信息类各专业数字信号处理课程的实验指导书，也可作为有关数字信号处理等相关专业课程的参考教材，并可为数字信号处理领域的科技工作者和理工科大学相关专业的本科生、研究生提供一定的参考。

目录

第1章 MATLAB基础
1.1 MATLAB简介
1.1.1 MATLAB的主要特点
1.1.2 MATLAB的系统组成
1.1.3 MATLAB的运行环境
1.1.4 MATLAB的工作界面
1.1.5 MATLAB的常用命令
1.1.6 MATLAB的帮助系统
1.2 MATLAB的数据类型
1.2.1 数值类型
1.2.2 字符与字符串
1.2.3 逻辑类型
1.2.4 函数句柄
1.2.5 结构类型
1.2.6 细胞数组类型
1.3 MATLAB的运算符
1.3.1 算术运算符
1.3.2 关系运算符
1.3.3 逻辑运算符
1.3.4 运算优先级
1.4 MATLAB的矩阵
1.4.1 矩阵的建立
1.4.2 矩阵的操作
1.4.3 矩阵运算相关函数
1.5 MATLAB控制语句
1.5.1 循环结构
1.5.2 选择结构
1.5.3 程序流程控制
1.6 MATLAB的m文件
1.6.1 m文件的分类
1.6.2 m文件的编写
1.6.3 m文件的调试
1.7 MATLAB图形可视化
1.7.1 MATLAB绘图步骤
1.7.2 二维图形绘制
1.7.3 图形的修饰
1.7.4 特殊图形的绘制
1.8 本章小结

第2章 时域离散信号的产生和运算
2.1 实验目的
2.2 基本原理
2.2.1 时域离散信号的基本概念
2.2.2 时域离散信号的基本运算
2.3 实验内容、要求及任务
2.3.1 实验内容
2.3.2 实验要求
2.3.3 实验任务
2.4 实验报告要求
2.5 实验用MATLAB语言工具函数简介

第3章 时域离散系统的时域分析
3.1 实验目的
3.2 基本原理
3.2.1 线性系统
3.2.2 时不变系统
3.2.3 常系数线性差分方程
3.3 实验内容、要求及任务
3.3.1 实验内容
3.3.2 实验要求
3.3.3 实验任务
3.4 实验报告要求
3.5 实验用MATLAB吾言工具函数简介

第4章 时域离散系统的频域分析
4.1 实验目的
4.2 基本原理
4.3 实验内容、要求及任务
4.3.1 实验内容
4.3.2 实验要求
4.3.3 实验任务
4.4 实验报告要求
4.5 实验用MlATLAB语言工具函数简介

第5章 线性卷积与循环卷积的计算
5.1 实验目的
5.2 基本原理
5.2.1 线性卷积
5.2.2 循环卷积
5.2.3 两个有限长序列的线性卷积
5.2.4 循环卷积与线性卷积的关系
5.3 实验内容、要求及任务
5.3.1 实验内容
5.3.2 实验要求
5.3.3 实验任务
5.4 实验报告要求
5.5 实验用MATLAB语言工具函数简介

第6章 用FFT做频谱分析
6.1 实验目的
6.2 基本原理
6.2.1 利用DFT对信号进行频谱分析
6.2.2 快速离散傅立叶变换（FFT）
6.3 实验内容、要求及任务
6.3.1 实验内容
6.3.2 实验要求
6.3.3 实验任务
6.4 实验报告要求
6.5 实验用MATLAB语言工具函数简介
6.5.1 fft（）和ifft（）函数
6.5.2 fft2（）和ifft2（）函数
6.5.3 fftshift（）和ifftshift（）函数

第7章 利用FFT实现快速卷积
7.1 实验目的
7.2 基本原理
7.3 实验内容、要求及任务
7.3.1 实验内容
7.3.2 实验要求
7.3.3 实验任务
7.4 实验报告要求
7.5 实验用MATLAB语言工具函数简介

第8章 数字滤波器的结构
8.1 实验目的
8.2 基本原理
8.3 实验内容、要求及任务
8.3.1 实验内容
8.3.2 实验要求
8.3.3 实验任务
8.4 实验报告要求
8.5 实验用MATLAB语言工具函数简介

第9章 语音信号分析与处理综合实验
9.1 实验目的
9.2 基本原理
9.2.1 采样定理
9.2.2 频谱分析——离散傅立叶变换
9.2.3 IIR数字滤波器设计
9.2.4 FIR数字滤波器设计
9.3 实验内容及要求
9.3.1 音频信号的采集
9.3.2 原始信号的时域和频域分析
9.3.3 信号加噪后的时域和频域分析
9.3.4 设计IIR数字滤波器对加噪语音信号进行滤波处理
9.3.5 设计FIR数字滤波器对加噪语音信号进行滤波处理
9.4 实验参考程序
9.4.1 语音信号的采集和时频域分析
9.4.2 信号加入噪声后的时频域分析
9.4.3 IIR滤波器设计及滤波
9.4.4 FIR滤波器设计及滤波
9.5 实验报告要求
9.6 实验用MATLAB语言工具函数简介
9.6.1 语音信号读取与播放
9.6.2 信号的时域和频域分析
9.6.3 IIR数字滤波器设计
9.6.4 FIR数字滤波器设计

附录
附录A 三角函数和双曲函数表
附录B 指数函数表
附录C 常用图形函数库
附录D 信号处理工具箱常用函数
参考文献

《数字信号处理实验教程》：探索数字世界的奥秘，解锁信号处理的无限可能 在信息爆炸的时代，数字信号以其强大的表现力和广泛的应用，渗透到我们生活的方方面面，从高清影音到通信导航，从医疗影像到工业控制，无不闪耀着数字信号处理的光辉。而《数字信号处理实验教程》作为一本高等院校规划教材，正是为有志于深入理解并掌握这一核心技术的学子们量身打造的实践指南。本书旨在通过理论与实践相结合的方式，带领读者走进数字信号处理的奇妙世界，掌握其基本原理、核心算法以及在实际问题中的应用方法。 一、 理论基石：构建扎实的理论框架 数字信号处理的精髓在于对信号特性的深入理解和对信号进行有效处理的数学工具。本书从最基础的概念出发，循序渐进地构建起一个坚实的理论框架。 绪论：数字信号处理的魅力与应用。 开篇点明数字信号处理（DSP）的定义、重要性及其在当今科技发展中的核心地位。通过列举一系列生动鲜活的实例，例如手机通信中的语音编码、音乐播放器中的音频增强、医学影像诊断中的噪声去除、雷达和声纳系统中的目标检测等，展现DSP技术的广泛应用领域，激发读者的学习兴趣，明确学习目标。同时，介绍本书的学习路径和方法，强调理论与实践的紧密结合。 第一章：信号与系统基础。 这是DSP的基石。本章将系统地回顾并深入讲解连续时间信号与离散时间信号的定义、分类（如周期信号、非周期信号、能量信号、功率信号等）及其基本运算。重点阐述了信号的傅里叶级数和傅里叶变换，这是分析信号频谱特性的核心工具。读者将学习如何将时域信号转化为频域表示，从而揭示信号的频率成分。此外，本章还将深入探讨线性时不变（LTI）系统的概念、描述方法（如差分方程和冲激响应），以及其核心性质。理解LTI系统对于分析和设计数字滤波器至关重要。 第二章：离散傅里叶变换（DFT）与快速傅里叶变换（FFT）。 傅里叶变换在实际计算中存在计算量大的问题，而DFT是其离散化形式，FFT则是高效计算DFT的算法。本章将详细介绍DFT的定义、性质及其在信号分析中的作用，例如频谱分析、周期图估计等。随后，深入讲解FFT算法，包括其基本思想、蝶形运算以及不同FFT算法（如Cooley-Tukey算法）的实现原理。通过对FFT的学习，读者将掌握如何高效地获取信号的频谱信息，为后续的滤波设计和信号分析奠定基础。 第三章：数字滤波器基础。 滤波器是数字信号处理中最重要也是最常用的工具之一，用于去除噪声、提取有用信息或改变信号的频谱特性。本章将区分无限冲激响应（IIR）滤波器和有限冲激响应（FIR）滤波器，并分别介绍它们的特点、优点和缺点。读者将学习如何用差分方程描述数字滤波器，理解滤波器的频率响应（幅频特性和相频特性）的概念，以及如何设计满足特定要求的滤波器。 第四章：Z变换与系统函数。 Z变换是离散时间系统分析的有力数学工具，它在离散系统分析中扮演着类似于拉普拉斯变换在连续系统分析中的角色。本章将详细讲解Z变换的定义、性质，以及其在分析离散时间系统稳定性、频率响应和系统结构方面的应用。通过引入系统函数（传递函数），读者可以更清晰地理解LTI系统的输入-输出关系，并能方便地分析系统的极点和零点对系统性能的影响。 二、 实验实践：在动手操作中深化理解 理论知识的学习离不开实际的验证和巩固。《数字信号处理实验教程》将理论知识与动手实验紧密结合，通过一系列精心设计的实验，引导读者将抽象的数学概念转化为具体的程序代码和可视化的结果，从而达到“知其然，更知其所以然”的学习效果。 实验一：信号的产生与分析。 本实验旨在让读者熟悉数字信号的基本形式和生成方法。读者将学习如何利用编程工具（如MATLAB/Simulink）生成各种典型的离散时间信号，如正弦信号、方波信号、指数信号、冲激信号和阶跃信号等。通过对这些信号进行时域和频域的分析，如计算信号的均值、方差、能量、绘制时域波形和频谱图，读者将直观地理解信号的特性，为后续更复杂的信号处理打下基础。 实验二：傅里叶变换与频谱分析。 基于理论知识，本实验将引导读者动手实现和应用DFT与FFT。读者将学习如何利用FFT算法计算不同信号的频谱，并对频谱进行可视化展示。通过观察不同信号（如单频信号、多频信号、噪声信号）的频谱特性，理解频谱分析在识别信号组成、检测信号频率、判断信号能量分布等方面的作用。读者还将学习如何通过窗口函数处理截断信号，减小频谱泄漏效应。 实验三：数字滤波器设计与实现。 这是本书的核心实验部分之一。读者将亲手设计不同类型的数字滤波器，包括FIR滤波器和IIR滤波器。实验将涵盖滤波器的设计步骤，例如根据技术指标（通带截止频率、阻带截止频率、通带纹波、阻带衰减）选择合适的滤波器类型、确定滤波器阶数、计算滤波器系数。随后，读者将学习如何在编程环境中实现滤波器的设计和仿真，并对滤波效果进行评估，例如观察滤波前后信号的波形和频谱，以及绘制滤波器的频率响应曲线，直观地感受滤波器对信号的改变。 实验四：滤波器性能评估与改进。 仅仅设计出滤波器是不够的，还需要评估其性能并进行优化。本实验将引导读者学习如何定量地评估滤波器的性能，例如通过信噪比（SNR）的提升来衡量滤波器的去噪效果，通过测量信号失真度来评估滤波器的保真度。读者还将学习如何根据实验结果，对滤波器设计参数进行调整，例如改变滤波器阶数、窗口类型、设计方法，以期获得更优的滤波效果。 实验五：实例应用：音频信号处理。 为了体现DSP技术的实际价值，本书设计了音频信号处理的实例应用实验。读者将学习如何对一段音频信号进行加载、分析和处理。这可能包括： 去噪： 利用设计的滤波器去除音频信号中的背景噪声，提升语音清晰度。 均衡（EQ）： 实现简单的音频均衡器，调整音频信号的高、中、低频成分，改变音色。 移频（Pitch Shifting）： 尝试实现简单的音高改变算法。 回声（Echo）/混响（Reverb）： 简单模拟音频中的回声或混响效果。 通过这些实例，读者能够将所学的理论知识和实验技能应用到真实的场景中，体会DSP的强大能力。 实验六：实例应用：图像信号处理初步。 图像也可以看作二维信号。本实验将初步介绍DSP技术在图像处理中的应用。读者将学习如何加载和显示数字图像，并尝试进行一些基本的图像处理操作，例如： 灰度化： 将彩色图像转换为灰度图像。 平滑滤波： 使用均值滤波或高斯滤波来平滑图像，减少噪声。 边缘检测： 应用Sobel算子或Prewitt算子来检测图像中的边缘。 这些实验将为读者打开DSP在图像和计算机视觉领域应用的大门。 三、 进阶拓展与资源推荐 《数字信号处理实验教程》不仅致力于打牢基础，也为读者提供了进一步学习和探索的广阔空间。 进阶主题简介。 在每个实验的最后，或者在教材的附录中，可能会对一些更高级的DSP主题进行简要介绍，例如： 自适应滤波器： 能够根据输入信号的特性自动调整自身参数的滤波器，广泛应用于噪声消除、信号跟踪等。 多速率信号处理： 涉及信号采样率的升降，在通信系统和数据压缩中非常重要。 小波变换： 一种与傅里叶变换不同但同样强大的信号分析工具，能够同时提供时间和频率信息，适用于非平稳信号的分析。 谱估计方法： 除了周期图法，还有更高级的谱估计方法，如AR模型谱估计、MUSIC算法等，用于更精确地估计信号的频谱。 语音信号处理： 深入探讨语音的产生机制、特征提取（如MFCC）和应用（如语音识别、语音合成）。 编程环境与工具。 本书鼓励使用业界主流的科学计算软件，如MATLAB/Simulink，因其强大的矩阵运算能力、丰富的函数库以及直观的可视化工具，非常适合DSP的学习和开发。同时，也可能提及Python等开源工具，为读者提供更多选择。 学习资源推荐。 教材中会推荐相关的参考文献、在线课程、学术期刊和知名DSP开发平台，引导读者在课外进行更深入的学习和研究。 总结 《数字信号处理实验教程》是一本理论严谨、实践性强的教材。它不仅为读者提供了数字信号处理的系统知识体系，更通过一系列精心设计的实验，让读者在动手操作中掌握核心技术。本书的学习过程将是一个充满挑战但也极富成就感的旅程，它将帮助读者建立扎实的理论基础，熟练掌握实验技能，培养解决实际问题的能力，为未来在通信、控制、多媒体、人工智能等领域的研究和工作打下坚实的基础，从而更好地理解和改造我们身处的数字世界。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，我之前对数字信号处理的印象就是抽象的数学公式和复杂的算法，一直觉得它离我们的生活很遥远。直到我开始接触这本《数字信号处理实验教程》，我的看法才有了巨大的转变。这本书就像一把钥匙，为我打开了数字信号处理世界的大门。最吸引我的是书中将各种复杂的概念可视化处理，通过实验，我能够“看见”信号的变化，“感受”算法的威力。比如，书中关于信号采样和重建的实验，让我深刻理解了奈奎斯特采样定理的重要性，也明白了为什么会有混叠现象。再比如，关于短时傅里叶变换的实验，让我学会了如何分析时变信号的频谱，这在很多实际应用中都非常关键。书中的实验设计非常巧妙，往往能够用一个简单的实验来解释一个复杂的原理，而且每一步都有详细的指导，即使我是完全零基础的读者，也能跟着操作，获得成就感。这本书最大的价值在于，它不仅仅是知识的传递，更是能力的培养，它让我相信，即使是像数字信号处理这样看起来很“硬核”的学科，也可以通过实践变得生动有趣，并且与我们的生活息息相关。

评分☆☆☆☆☆

我是一名对通信工程领域充满热情的本科生，在学习数字信号处理过程中，一直在寻找一本能够系统性地引导我进行实验操作的教材。《数字信号处理实验教程》无疑满足了我的这一需求。这本书的优点在于其内容的系统性和实验设计的实用性。书中从基本的信号分析入手，逐步深入到更复杂的滤波器设计和系统辨识。每个实验都精心设计，紧密围绕核心概念展开，并且提供了详细的实验步骤、预期的实验结果以及对结果的分析指导。我特别喜欢关于信道估计和均衡的实验，这对于我理解通信系统的性能至关重要。通过这些实验，我不仅巩固了理论知识，更重要的是，我学会了如何运用MATLAB等工具进行仿真和分析，这对于未来从事通信工程相关工作非常有帮助。此外，书中还提供了不少课后思考题和拓展实验，鼓励读者进行更深入的探索，这进一步激发了我的学习积极性。总的来说，这是一本集理论性、实践性、指导性于一体的优秀实验教材，对于有志于从事数字信号处理和通信工程领域的学生来说，是不可多得的学习资源。

评分☆☆☆☆☆

说实话，一开始拿到这本《数字信号处理实验教程》时，我并没有抱太高的期望，毕竟市面上的教材琳琅满目，想要找到一本真正适合自己的并不容易。但是，当我翻开这本书，特别是看到那些图文并茂的实验设计时，我眼前一亮。作者在实验设计上花费了不少心思，不仅仅是简单的“输入—输出”模式，而是包含了对实验原理的深刻剖析，以及对实验结果的详细解读。我尤其喜欢其中关于滤波器设计的那几个章节，通过实际操作，我能够直观地看到不同类型滤波器在去除噪声、提取特定频率成分方面的差异，这种“眼见为实”的学习方式比单纯的死记硬背公式要有效得多。此外，这本书的语言风格也很接地气，没有过多的学术术语堆砌，读起来感觉很轻松，即使遇到不理解的地方，后面的解释也足够详尽，不会让人产生畏难情绪。我曾经尝试过其他一些号称“易懂”的教材，但往往内容过于简化，缺乏深度，而这本《数字信号处理实验教程》则在易懂性和深度之间找到了一个绝佳的平衡点。它更像是一位经验丰富的老师，一步一步引导你掌握数字信号处理的精髓。

评分☆☆☆☆☆

作为一名已经接触过一些数字信号处理基础知识的研究生，我在寻找一本能够帮助我巩固理论、提升实践能力的实验教程时，偶然发现了《数字信号处理实验教程》。这本书的设计理念非常契合我的需求。它并没有重复讲解大量重复性的理论概念，而是将重点放在了如何通过实验来验证和深化这些理论。书中设计的实验项目涵盖了数字信号处理的许多核心内容，例如离散傅里叶变换、Z变换、数字滤波器的设计与实现等。令人欣喜的是，实验步骤清晰，代码注释详细，并且提供了多种实现方式供参考，这为我提供了极大的灵活性。我特别欣赏书中关于自适应滤波的实验部分，它不仅展示了算法的原理，还通过模拟不同的噪声环境，让我能够直观地感受到自适应滤波器的强大性能。书中的数据分析部分也做得非常到位，指导读者如何从实验结果中提取有价值的信息，并与理论预测进行对比。总而言之，这本教程为我提供了一个绝佳的平台，让我能够将课堂上学到的理论知识转化为实际操作能力，为我后续的研究工作打下了坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本《数字信号处理实验教程》是我近期在学习数字信号处理过程中偶然发现的一本宝藏。虽然我是一名初学者，但这本书的编排逻辑非常清晰，循序渐进，让我能够逐步理解抽象的理论概念。尤其是实验部分，作者提供了非常详实的操作步骤和代码示例，即使是对编程不太熟悉的我也能很快上手。我印象最深刻的是关于傅里叶变换的实验，书中将理论与实践完美结合，通过实际的信号频谱分析，我终于体会到了傅里叶变换的神奇之处，它不再是冰冷的公式，而是真实可触的现象。每一步实验的设置都考虑到了可能遇到的问题，并且给出了相应的解决方案，这种细致入微的指导对于我这样在校学生来说，无疑大大节省了摸索的时间，也增强了学习的信心。而且，书中还穿插了一些与实际应用相结合的案例，比如音频信号的处理、图像压缩等，这让我看到了数字信号处理在现实世界中的巨大价值，也激发了我进一步深入学习的兴趣。总的来说，这是一本非常适合高校学生使用的实验教材，它不仅传授知识，更培养了动手能力和解决问题的能力，是我数字信号处理学习道路上不可多得的伙伴。