數字信號處理實驗教程/高等院校規劃教材 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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高永清 編

圖書標籤:

• 數字信號處理
• 信號處理
• 實驗教程
• 高等教育
• 工科教材
• 通信工程
• 電子工程
• MATLAB
• 算法實現
• 規劃教材

齣版社： 中國礦業大學齣版社

ISBN：9787564625955

版次：1

商品編碼：11637908

包裝：平裝

叢書名： 高等院校規劃教材

開本：16開

齣版時間：2014-12-01

用紙：膠版紙

頁數：139

字數：230000

正文語種：中文

內容簡介

　　《數字信號處理實驗教程/高等院校規劃教材》將MATLAB的應用和數字信號處理的基礎知識有機地結閤起來，在簡要闡明實驗基本原理的基礎上，詳細介紹瞭MATLAB應用函數的使用說明，然後通過具體的工程實例，進一步加深使用者對這些函數的應用方法及技巧的認識。
　　《數字信號處理實驗教程/高等院校規劃教材》從內容上可分為兩部分：基礎篇和應用篇。
　　基礎篇主要介紹瞭MATLAB 2012b的入門基礎；應用篇是《數字信號處理實驗教程/高等院校規劃教材》的重點，詳細介紹瞭8個關於數字信號處理方麵的具體實驗設計內容。《數字信號處理實驗教程/高等院校規劃教材》在內容編排上，力求實驗基本原理的介紹要簡明扼要，對所用的MATLAB函數的講解要通俗易懂。提供瞭大量的典型例題程序，並布置瞭相應的實驗任務，便於實驗教學和學生自學。
　　《數字信號處理實驗教程/高等院校規劃教材》可以作為高等院校電子信息類各專業數字信號處理課程的實驗指導書，也可作為有關數字信號處理等相關專業課程的參考教材，並可為數字信號處理領域的科技工作者和理工科大學相關專業的本科生、研究生提供一定的參考。

目錄

第1章 MATLAB基礎
1.1 MATLAB簡介
1.1.1 MATLAB的主要特點
1.1.2 MATLAB的係統組成
1.1.3 MATLAB的運行環境
1.1.4 MATLAB的工作界麵
1.1.5 MATLAB的常用命令
1.1.6 MATLAB的幫助係統
1.2 MATLAB的數據類型
1.2.1 數值類型
1.2.2 字符與字符串
1.2.3 邏輯類型
1.2.4 函數句柄
1.2.5 結構類型
1.2.6 細胞數組類型
1.3 MATLAB的運算符
1.3.1 算術運算符
1.3.2 關係運算符
1.3.3 邏輯運算符
1.3.4 運算優先級
1.4 MATLAB的矩陣
1.4.1 矩陣的建立
1.4.2 矩陣的操作
1.4.3 矩陣運算相關函數
1.5 MATLAB控製語句
1.5.1 循環結構
1.5.2 選擇結構
1.5.3 程序流程控製
1.6 MATLAB的m文件
1.6.1 m文件的分類
1.6.2 m文件的編寫
1.6.3 m文件的調試
1.7 MATLAB圖形可視化
1.7.1 MATLAB繪圖步驟
1.7.2 二維圖形繪製
1.7.3 圖形的修飾
1.7.4 特殊圖形的繪製
1.8 本章小結

第2章 時域離散信號的産生和運算
2.1 實驗目的
2.2 基本原理
2.2.1 時域離散信號的基本概念
2.2.2 時域離散信號的基本運算
2.3 實驗內容、要求及任務
2.3.1 實驗內容
2.3.2 實驗要求
2.3.3 實驗任務
2.4 實驗報告要求
2.5 實驗用MATLAB語言工具函數簡介

第3章 時域離散係統的時域分析
3.1 實驗目的
3.2 基本原理
3.2.1 綫性係統
3.2.2 時不變係統
3.2.3 常係數綫性差分方程
3.3 實驗內容、要求及任務
3.3.1 實驗內容
3.3.2 實驗要求
3.3.3 實驗任務
3.4 實驗報告要求
3.5 實驗用MATLAB吾言工具函數簡介

第4章 時域離散係統的頻域分析
4.1 實驗目的
4.2 基本原理
4.3 實驗內容、要求及任務
4.3.1 實驗內容
4.3.2 實驗要求
4.3.3 實驗任務
4.4 實驗報告要求
4.5 實驗用MlATLAB語言工具函數簡介

第5章 綫性捲積與循環捲積的計算
5.1 實驗目的
5.2 基本原理
5.2.1 綫性捲積
5.2.2 循環捲積
5.2.3 兩個有限長序列的綫性捲積
5.2.4 循環捲積與綫性捲積的關係
5.3 實驗內容、要求及任務
5.3.1 實驗內容
5.3.2 實驗要求
5.3.3 實驗任務
5.4 實驗報告要求
5.5 實驗用MATLAB語言工具函數簡介

第6章 用FFT做頻譜分析
6.1 實驗目的
6.2 基本原理
6.2.1 利用DFT對信號進行頻譜分析
6.2.2 快速離散傅立葉變換（FFT）
6.3 實驗內容、要求及任務
6.3.1 實驗內容
6.3.2 實驗要求
6.3.3 實驗任務
6.4 實驗報告要求
6.5 實驗用MATLAB語言工具函數簡介
6.5.1 fft（）和ifft（）函數
6.5.2 fft2（）和ifft2（）函數
6.5.3 fftshift（）和ifftshift（）函數

第7章 利用FFT實現快速捲積
7.1 實驗目的
7.2 基本原理
7.3 實驗內容、要求及任務
7.3.1 實驗內容
7.3.2 實驗要求
7.3.3 實驗任務
7.4 實驗報告要求
7.5 實驗用MATLAB語言工具函數簡介

第8章 數字濾波器的結構
8.1 實驗目的
8.2 基本原理
8.3 實驗內容、要求及任務
8.3.1 實驗內容
8.3.2 實驗要求
8.3.3 實驗任務
8.4 實驗報告要求
8.5 實驗用MATLAB語言工具函數簡介

第9章 語音信號分析與處理綜閤實驗
9.1 實驗目的
9.2 基本原理
9.2.1 采樣定理
9.2.2 頻譜分析——離散傅立葉變換
9.2.3 IIR數字濾波器設計
9.2.4 FIR數字濾波器設計
9.3 實驗內容及要求
9.3.1 音頻信號的采集
9.3.2 原始信號的時域和頻域分析
9.3.3 信號加噪後的時域和頻域分析
9.3.4 設計IIR數字濾波器對加噪語音信號進行濾波處理
9.3.5 設計FIR數字濾波器對加噪語音信號進行濾波處理
9.4 實驗參考程序
9.4.1 語音信號的采集和時頻域分析
9.4.2 信號加入噪聲後的時頻域分析
9.4.3 IIR濾波器設計及濾波
9.4.4 FIR濾波器設計及濾波
9.5 實驗報告要求
9.6 實驗用MATLAB語言工具函數簡介
9.6.1 語音信號讀取與播放
9.6.2 信號的時域和頻域分析
9.6.3 IIR數字濾波器設計
9.6.4 FIR數字濾波器設計

附錄
附錄A 三角函數和雙麯函數錶
附錄B 指數函數錶
附錄C 常用圖形函數庫
附錄D 信號處理工具箱常用函數
參考文獻

《數字信號處理實驗教程》：探索數字世界的奧秘，解鎖信號處理的無限可能 在信息爆炸的時代，數字信號以其強大的錶現力和廣泛的應用，滲透到我們生活的方方麵麵，從高清影音到通信導航，從醫療影像到工業控製，無不閃耀著數字信號處理的光輝。而《數字信號處理實驗教程》作為一本高等院校規劃教材，正是為有誌於深入理解並掌握這一核心技術的學子們量身打造的實踐指南。本書旨在通過理論與實踐相結閤的方式，帶領讀者走進數字信號處理的奇妙世界，掌握其基本原理、核心算法以及在實際問題中的應用方法。 一、 理論基石：構建紮實的理論框架 數字信號處理的精髓在於對信號特性的深入理解和對信號進行有效處理的數學工具。本書從最基礎的概念齣發，循序漸進地構建起一個堅實的理論框架。 緒論：數字信號處理的魅力與應用。 開篇點明數字信號處理（DSP）的定義、重要性及其在當今科技發展中的核心地位。通過列舉一係列生動鮮活的實例，例如手機通信中的語音編碼、音樂播放器中的音頻增強、醫學影像診斷中的噪聲去除、雷達和聲納係統中的目標檢測等，展現DSP技術的廣泛應用領域，激發讀者的學習興趣，明確學習目標。同時，介紹本書的學習路徑和方法，強調理論與實踐的緊密結閤。 第一章：信號與係統基礎。 這是DSP的基石。本章將係統地迴顧並深入講解連續時間信號與離散時間信號的定義、分類（如周期信號、非周期信號、能量信號、功率信號等）及其基本運算。重點闡述瞭信號的傅裏葉級數和傅裏葉變換，這是分析信號頻譜特性的核心工具。讀者將學習如何將時域信號轉化為頻域錶示，從而揭示信號的頻率成分。此外，本章還將深入探討綫性時不變（LTI）係統的概念、描述方法（如差分方程和衝激響應），以及其核心性質。理解LTI係統對於分析和設計數字濾波器至關重要。 第二章：離散傅裏葉變換（DFT）與快速傅裏葉變換（FFT）。 傅裏葉變換在實際計算中存在計算量大的問題，而DFT是其離散化形式，FFT則是高效計算DFT的算法。本章將詳細介紹DFT的定義、性質及其在信號分析中的作用，例如頻譜分析、周期圖估計等。隨後，深入講解FFT算法，包括其基本思想、蝶形運算以及不同FFT算法（如Cooley-Tukey算法）的實現原理。通過對FFT的學習，讀者將掌握如何高效地獲取信號的頻譜信息，為後續的濾波設計和信號分析奠定基礎。 第三章：數字濾波器基礎。 濾波器是數字信號處理中最重要也是最常用的工具之一，用於去除噪聲、提取有用信息或改變信號的頻譜特性。本章將區分無限衝激響應（IIR）濾波器和有限衝激響應（FIR）濾波器，並分彆介紹它們的特點、優點和缺點。讀者將學習如何用差分方程描述數字濾波器，理解濾波器的頻率響應（幅頻特性和相頻特性）的概念，以及如何設計滿足特定要求的濾波器。 第四章：Z變換與係統函數。 Z變換是離散時間係統分析的有力數學工具，它在離散係統分析中扮演著類似於拉普拉斯變換在連續係統分析中的角色。本章將詳細講解Z變換的定義、性質，以及其在分析離散時間係統穩定性、頻率響應和係統結構方麵的應用。通過引入係統函數（傳遞函數），讀者可以更清晰地理解LTI係統的輸入-輸齣關係，並能方便地分析係統的極點和零點對係統性能的影響。 二、 實驗實踐：在動手操作中深化理解 理論知識的學習離不開實際的驗證和鞏固。《數字信號處理實驗教程》將理論知識與動手實驗緊密結閤，通過一係列精心設計的實驗，引導讀者將抽象的數學概念轉化為具體的程序代碼和可視化的結果，從而達到“知其然，更知其所以然”的學習效果。 實驗一：信號的産生與分析。 本實驗旨在讓讀者熟悉數字信號的基本形式和生成方法。讀者將學習如何利用編程工具（如MATLAB/Simulink）生成各種典型的離散時間信號，如正弦信號、方波信號、指數信號、衝激信號和階躍信號等。通過對這些信號進行時域和頻域的分析，如計算信號的均值、方差、能量、繪製時域波形和頻譜圖，讀者將直觀地理解信號的特性，為後續更復雜的信號處理打下基礎。 實驗二：傅裏葉變換與頻譜分析。 基於理論知識，本實驗將引導讀者動手實現和應用DFT與FFT。讀者將學習如何利用FFT算法計算不同信號的頻譜，並對頻譜進行可視化展示。通過觀察不同信號（如單頻信號、多頻信號、噪聲信號）的頻譜特性，理解頻譜分析在識彆信號組成、檢測信號頻率、判斷信號能量分布等方麵的作用。讀者還將學習如何通過窗口函數處理截斷信號，減小頻譜泄漏效應。 實驗三：數字濾波器設計與實現。 這是本書的核心實驗部分之一。讀者將親手設計不同類型的數字濾波器，包括FIR濾波器和IIR濾波器。實驗將涵蓋濾波器的設計步驟，例如根據技術指標（通帶截止頻率、阻帶截止頻率、通帶紋波、阻帶衰減）選擇閤適的濾波器類型、確定濾波器階數、計算濾波器係數。隨後，讀者將學習如何在編程環境中實現濾波器的設計和仿真，並對濾波效果進行評估，例如觀察濾波前後信號的波形和頻譜，以及繪製濾波器的頻率響應麯綫，直觀地感受濾波器對信號的改變。 實驗四：濾波器性能評估與改進。 僅僅設計齣濾波器是不夠的，還需要評估其性能並進行優化。本實驗將引導讀者學習如何定量地評估濾波器的性能，例如通過信噪比（SNR）的提升來衡量濾波器的去噪效果，通過測量信號失真度來評估濾波器的保真度。讀者還將學習如何根據實驗結果，對濾波器設計參數進行調整，例如改變濾波器階數、窗口類型、設計方法，以期獲得更優的濾波效果。 實驗五：實例應用：音頻信號處理。 為瞭體現DSP技術的實際價值，本書設計瞭音頻信號處理的實例應用實驗。讀者將學習如何對一段音頻信號進行加載、分析和處理。這可能包括： 去噪： 利用設計的濾波器去除音頻信號中的背景噪聲，提升語音清晰度。 均衡（EQ）： 實現簡單的音頻均衡器，調整音頻信號的高、中、低頻成分，改變音色。 移頻（Pitch Shifting）： 嘗試實現簡單的音高改變算法。 迴聲（Echo）/混響（Reverb）： 簡單模擬音頻中的迴聲或混響效果。 通過這些實例，讀者能夠將所學的理論知識和實驗技能應用到真實的場景中，體會DSP的強大能力。 實驗六：實例應用：圖像信號處理初步。 圖像也可以看作二維信號。本實驗將初步介紹DSP技術在圖像處理中的應用。讀者將學習如何加載和顯示數字圖像，並嘗試進行一些基本的圖像處理操作，例如： 灰度化： 將彩色圖像轉換為灰度圖像。 平滑濾波： 使用均值濾波或高斯濾波來平滑圖像，減少噪聲。 邊緣檢測： 應用Sobel算子或Prewitt算子來檢測圖像中的邊緣。 這些實驗將為讀者打開DSP在圖像和計算機視覺領域應用的大門。 三、 進階拓展與資源推薦 《數字信號處理實驗教程》不僅緻力於打牢基礎，也為讀者提供瞭進一步學習和探索的廣闊空間。 進階主題簡介。 在每個實驗的最後，或者在教材的附錄中，可能會對一些更高級的DSP主題進行簡要介紹，例如： 自適應濾波器： 能夠根據輸入信號的特性自動調整自身參數的濾波器，廣泛應用於噪聲消除、信號跟蹤等。 多速率信號處理： 涉及信號采樣率的升降，在通信係統和數據壓縮中非常重要。 小波變換： 一種與傅裏葉變換不同但同樣強大的信號分析工具，能夠同時提供時間和頻率信息，適用於非平穩信號的分析。 譜估計方法： 除瞭周期圖法，還有更高級的譜估計方法，如AR模型譜估計、MUSIC算法等，用於更精確地估計信號的頻譜。 語音信號處理： 深入探討語音的産生機製、特徵提取（如MFCC）和應用（如語音識彆、語音閤成）。 編程環境與工具。 本書鼓勵使用業界主流的科學計算軟件，如MATLAB/Simulink，因其強大的矩陣運算能力、豐富的函數庫以及直觀的可視化工具，非常適閤DSP的學習和開發。同時，也可能提及Python等開源工具，為讀者提供更多選擇。 學習資源推薦。 教材中會推薦相關的參考文獻、在綫課程、學術期刊和知名DSP開發平颱，引導讀者在課外進行更深入的學習和研究。 總結 《數字信號處理實驗教程》是一本理論嚴謹、實踐性強的教材。它不僅為讀者提供瞭數字信號處理的係統知識體係，更通過一係列精心設計的實驗，讓讀者在動手操作中掌握核心技術。本書的學習過程將是一個充滿挑戰但也極富成就感的旅程，它將幫助讀者建立紮實的理論基礎，熟練掌握實驗技能，培養解決實際問題的能力，為未來在通信、控製、多媒體、人工智能等領域的研究和工作打下堅實的基礎，從而更好地理解和改造我們身處的數字世界。

評分☆☆☆☆☆

這本《數字信號處理實驗教程》是我近期在學習數字信號處理過程中偶然發現的一本寶藏。雖然我是一名初學者，但這本書的編排邏輯非常清晰，循序漸進，讓我能夠逐步理解抽象的理論概念。尤其是實驗部分，作者提供瞭非常詳實的操作步驟和代碼示例，即使是對編程不太熟悉的我也能很快上手。我印象最深刻的是關於傅裏葉變換的實驗，書中將理論與實踐完美結閤，通過實際的信號頻譜分析，我終於體會到瞭傅裏葉變換的神奇之處，它不再是冰冷的公式，而是真實可觸的現象。每一步實驗的設置都考慮到瞭可能遇到的問題，並且給齣瞭相應的解決方案，這種細緻入微的指導對於我這樣在校學生來說，無疑大大節省瞭摸索的時間，也增強瞭學習的信心。而且，書中還穿插瞭一些與實際應用相結閤的案例，比如音頻信號的處理、圖像壓縮等，這讓我看到瞭數字信號處理在現實世界中的巨大價值，也激發瞭我進一步深入學習的興趣。總的來說，這是一本非常適閤高校學生使用的實驗教材，它不僅傳授知識，更培養瞭動手能力和解決問題的能力，是我數字信號處理學習道路上不可多得的夥伴。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，我之前對數字信號處理的印象就是抽象的數學公式和復雜的算法，一直覺得它離我們的生活很遙遠。直到我開始接觸這本《數字信號處理實驗教程》，我的看法纔有瞭巨大的轉變。這本書就像一把鑰匙，為我打開瞭數字信號處理世界的大門。最吸引我的是書中將各種復雜的概念可視化處理，通過實驗，我能夠“看見”信號的變化，“感受”算法的威力。比如，書中關於信號采樣和重建的實驗，讓我深刻理解瞭奈奎斯特采樣定理的重要性，也明白瞭為什麼會有混疊現象。再比如，關於短時傅裏葉變換的實驗，讓我學會瞭如何分析時變信號的頻譜，這在很多實際應用中都非常關鍵。書中的實驗設計非常巧妙，往往能夠用一個簡單的實驗來解釋一個復雜的原理，而且每一步都有詳細的指導，即使我是完全零基礎的讀者，也能跟著操作，獲得成就感。這本書最大的價值在於，它不僅僅是知識的傳遞，更是能力的培養，它讓我相信，即使是像數字信號處理這樣看起來很“硬核”的學科，也可以通過實踐變得生動有趣，並且與我們的生活息息相關。

評分☆☆☆☆☆

我是一名對通信工程領域充滿熱情的本科生，在學習數字信號處理過程中，一直在尋找一本能夠係統性地引導我進行實驗操作的教材。《數字信號處理實驗教程》無疑滿足瞭我的這一需求。這本書的優點在於其內容的係統性和實驗設計的實用性。書中從基本的信號分析入手，逐步深入到更復雜的濾波器設計和係統辨識。每個實驗都精心設計，緊密圍繞核心概念展開，並且提供瞭詳細的實驗步驟、預期的實驗結果以及對結果的分析指導。我特彆喜歡關於信道估計和均衡的實驗，這對於我理解通信係統的性能至關重要。通過這些實驗，我不僅鞏固瞭理論知識，更重要的是，我學會瞭如何運用MATLAB等工具進行仿真和分析，這對於未來從事通信工程相關工作非常有幫助。此外，書中還提供瞭不少課後思考題和拓展實驗，鼓勵讀者進行更深入的探索，這進一步激發瞭我的學習積極性。總的來說，這是一本集理論性、實踐性、指導性於一體的優秀實驗教材，對於有誌於從事數字信號處理和通信工程領域的學生來說，是不可多得的學習資源。

評分☆☆☆☆☆

作為一名已經接觸過一些數字信號處理基礎知識的研究生，我在尋找一本能夠幫助我鞏固理論、提升實踐能力的實驗教程時，偶然發現瞭《數字信號處理實驗教程》。這本書的設計理念非常契閤我的需求。它並沒有重復講解大量重復性的理論概念，而是將重點放在瞭如何通過實驗來驗證和深化這些理論。書中設計的實驗項目涵蓋瞭數字信號處理的許多核心內容，例如離散傅裏葉變換、Z變換、數字濾波器的設計與實現等。令人欣喜的是，實驗步驟清晰，代碼注釋詳細，並且提供瞭多種實現方式供參考，這為我提供瞭極大的靈活性。我特彆欣賞書中關於自適應濾波的實驗部分，它不僅展示瞭算法的原理，還通過模擬不同的噪聲環境，讓我能夠直觀地感受到自適應濾波器的強大性能。書中的數據分析部分也做得非常到位，指導讀者如何從實驗結果中提取有價值的信息，並與理論預測進行對比。總而言之，這本教程為我提供瞭一個絕佳的平颱，讓我能夠將課堂上學到的理論知識轉化為實際操作能力，為我後續的研究工作打下瞭堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

說實話，一開始拿到這本《數字信號處理實驗教程》時，我並沒有抱太高的期望，畢竟市麵上的教材琳琅滿目，想要找到一本真正適閤自己的並不容易。但是，當我翻開這本書，特彆是看到那些圖文並茂的實驗設計時，我眼前一亮。作者在實驗設計上花費瞭不少心思，不僅僅是簡單的“輸入—輸齣”模式，而是包含瞭對實驗原理的深刻剖析，以及對實驗結果的詳細解讀。我尤其喜歡其中關於濾波器設計的那幾個章節，通過實際操作，我能夠直觀地看到不同類型濾波器在去除噪聲、提取特定頻率成分方麵的差異，這種“眼見為實”的學習方式比單純的死記硬背公式要有效得多。此外，這本書的語言風格也很接地氣，沒有過多的學術術語堆砌，讀起來感覺很輕鬆，即使遇到不理解的地方，後麵的解釋也足夠詳盡，不會讓人産生畏難情緒。我曾經嘗試過其他一些號稱“易懂”的教材，但往往內容過於簡化，缺乏深度，而這本《數字信號處理實驗教程》則在易懂性和深度之間找到瞭一個絕佳的平衡點。它更像是一位經驗豐富的老師，一步一步引導你掌握數字信號處理的精髓。