信号处理原理与应用/高等学校电子信息类专业系列教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

谢平，林洪彬，刘永红 等 著

图书标签:

• 信号处理
• 数字信号处理
• 电子信息
• 通信工程
• 模式识别
• 图像处理
• MATLAB
• 滤波器设计
• 傅里叶变换
• 系统分析

出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302453680

版次：1

商品编码：12091090

包装：平装

丛书名： 高等学校电子信息类专业系列教材

开本：16开

出版时间：2016-12-01

用纸：胶版纸

页数：257

字数：411000

内容简介

　　信号处理原理与应用（高等学校电子信息类专业系列教材）以信号处理的基本原理和应用技术为主线，将“离散时间信号与系统分析”和“连续时间信号与系统分析”融为一体，注重知识结构的对称性和统一性，注重理论与实际的有机结合。
　　全书共8章，所涵盖的内容包括：绪论；连续时间信号与系统分析基础；离散时间信号与系统的时域分析；离散时间信号与系统的频域分析；离散时间信号与系统的Z变换；滤波器基础；数字滤波器设计；数字信号处理常用方法及应用实例。
　　本书可作为大学本科测试计量、自动控制、电力电子、计算机等相关专业教材，还可供通信、雷达、声纳、工业测试、生物医学等领域的科技工作者作为信号处理理论基础参考书。

内页插图

目录

第1章绪论
1.1信号
1.1.1信号的定义
1.1.2信号的描述
1.1.3信号的分类
1.2信号处理系统简介
1.2.1信号处理的目的
1.2.2信号处理系统的分类
1.2.3数字信号处理系统的组成及实现
1.3本书的主要内容体系
习题
第2章连续时间信号与系统分析基础
2.1连续时间信号的基本知识
2.1.1典型连续信号
2.1.2连续信号的运算
2.2连续时间信号与系统的时域分析
2.2.1连续信号的分解
2.2.2连续系统的数学模型——微分方程
2.2.3连续系统的响应形式
2.3连续时间信号与系统的频域分析
2.3.1周期信号的傅里叶级数分析
2.3.2非周期信号的傅里叶变换
2.3.3周期信号的傅里叶变换
2.3.4傅里叶变换的性质
2.3.5连续系统的频域分析方法
2.4连续时间信号与系统的复频域分析
2.4.1从傅里叶变换到拉普拉斯变换
2.4.2拉普拉斯变换的收敛域和基本性质
2.4.3拉普拉斯逆变换
2.4.4连续系统的复频域分析方法
小结
习题
第3章离散时间信号与系统的时域分析
3.1时域采样定理
3.1.1连续信号离散化与时域采样定理
3.1.2采样信号到连续信号的恢复与D/A转换
3.2离散时间信号
3.2.1典型离散时间信号
3.2.2离散时间系统的定义与分类
3.3线性时不变系统的卷积关系
3.3.1单位采样响应与线性卷积的定义及计算
3.3.2线性卷积的性质和作用
3.4离散时间系统的数学模型——差分方程
3.4.1线性常系数差分方程
3.4.2差分方程的求解
小结
习题
第4章离散时间信号与系统的频域分析
4.1序列的傅里叶变换
4.1.1周期序列的离散傅里叶级数
4.1.2非周期序列的傅里叶变换
4.1.3周期序列的傅里叶变换表示
4.1.4X(ejω)和X(jΩ)的关系
4.2序列傅里叶变换的性质
4.3离散系统的频域模型及响应
4.4离散傅里叶变换
4.4.1离散傅里叶变换的引出和定义
4.4.2离散傅里叶变换的性质
4.4.3DFT的应用
4.5快速傅里叶变换
4.5.1直接计算DFT的问题和改善DFT运算效率的基本途径
4.5.2基2FFT时域抽取法
4.5.3按时间抽取的FFT算法的特点
4.5.4按频率抽取FFT算法（DIF�睩FT）
4.5.5离散傅里叶逆变换的快速算法
4.6不同形式傅里叶变换的对比
4.7频域取样定理
小结
习题
第5章离散时间信号与系统的Z变换
5.1序列Z变换及其收敛域
5.1.1序列Z变换
5.1.2序列Z变换的收敛域
5.2Z逆变换及其求法
5.3Z变换的性质和定理
5.4利用Z变换求解差分方程
5.5利用Z变换分析信号与系统的频率特性
5.5.1传输函数与系统函数
5.5.2用系统函数的极点分布分析系统的因果稳定性
5.5.3系统零极点分布分析系统的频率响应特性
5.6Z变换与拉普拉斯变换、傅里叶变换及离散傅里叶变换的关系
5.6.1Z变换与拉普拉斯变换的关系
5.6.2Z变换与傅里叶变换的关系
5.6.3Z变换与离散傅里叶变换的关系
小结
习题
第6章滤波器基础
6.1模拟滤波器的基本概念及设计方法
6.1.1模拟滤波器的基本概念
6.1.2巴特沃斯滤波器设计
6.1.3切比雪夫滤波器设计
6.1.4其他滤波器
6.2模拟滤波器的频率变换
6.2.1低通到高通的频率变换
6.2.2低通到带通的频率变换
6.2.3低通到带阻的频率变换
小结
习题
第7章数字滤波器设计
7.1数字滤波器的概念与分类
7.1.1按脉冲响应特性分类
7.1.2按幅度特性分类
7.1.3按相频特性分类
7.2数字滤波器的网络结构
7.2.1无限长脉冲响应基本网络结构
7.2.2有限长脉冲响应基本网络结构
7.2.3格型网络结构
7.3数字滤波器的设计
7.3.1数字滤波器的技术要求
7.3.2IIR数字滤波器的设计
7.3.3FIR数字滤波器的设计
小结
习题
第8章数字信号处理常用方法及应用实例
8.1常用信号处理方法介绍
8.1.1多采样率信号分析
8.1.2时域统计分析
8.1.3相关分析
8.1.4功率谱密度函数
8.2工程应用实例
8.2.1语音信号的时域分析和频域分析
8.2.2心电信号的时域分析和频域分析
8.2.3脑电信号的时域分析和频域分析
8.2.4机械工程测试中的信号处理
小结
习题
参考文献

前言/序言

　　随着科学技术的飞速发展，信号处理理论和分析方法已应用于许多领域和学科。信号处理方面的课程，如“信号与系统”“数字信号处理”等不仅是无线电、通信、电子工程等专业的主干课程，也成为相关工科专业非常实用的课程。
　　本书是在已有教材基础上的修订版。针对测控技术和仪器及相关专业培养计划和课程体系规范化建设需要，同时为体现OBE教学理念和人才培养需求，本次修订在保持原教材风格的基础上，对结构和内容进行了优化调整，将基础与应用、理论与实践有机结合，融入课程规范化教学改革成果，注重培养学生主动思考、分析问题、解决问题等综合能力。
　　全书以信号处理的基本原理和应用技术为主线，将“离散时间信号与系统分析”和“连续时间信号与系统分析”融为一体，注重知识结构的对称性和统一性，强调在讲授中引导学生进行知识衔接； 同时补充有关数字信号处理系统实现和工程应用内容，包括机械工程信号处理、语音信号处理和心电信号处理等领域的应用方法和实例，将理论方法、习题解答及项目指导内容合理地衔接整合，增强理论与实际的有机结合。
　　全书共8章，参考教学时数为48学时。第1章绪论，第2章连续时间信号与系统分析基础（包括连续时间信号与系统的时域分析、频域分析与复频域分析），第3章离散时间信号与系统的时域分析，第4章离散时间信号与系统的频域分析（包括离散傅里叶变换、快速傅里叶变换），第5章离散时间信号与系统的Z变换，第6章滤波器基础（重点讲述模拟滤波器的设计方法），第7章数字滤波器设计（包括IIR数字滤波器的设计和FIR数字滤波器的设计），第8章数字信号处理常用方法及应用实例，介绍了常用的数字信号时域分析方法和频域分析方法，并列举了数字信号处理在语音、心电、脑电、机械测试等领域的应用实例。每章均给出了例题的MATLAB程序，并在章后附有思考题和习题。
　　本书具有如下特色：
　　（1） 体现OBE教学理念： 依据专业人才培养目标，基于CDIO教学模式及项目式教学改革，将基础与应用、理论与实践有机结合，体现了OBE教学理念，融入了课程规范化教学改革成果，注重综合能力的培养。
　　（2） 系统性与对称性统一： 信号处理在发展过程中形成了完整的理论体系和基本方法，构成了学科的核心和基础，因此内容编写中注重阐明信号处理学科的理论框架，充分体现其系统性，帮助读者构建完整的知识体系。同时，注重不同信号处理方法在内容编排上的对称性，如连续和离散信号处理分析过程和手段的相似性和共通性，通过不同信号与系统分析方法相互关系的比较和衔接帮助读者加深理解。
　　（3） 理论性与实践性并重： 在论述学科基础理论知识的同时，很好地把握基础与应用、理论与实践、深度与广度的关系； 将知识进行系统的总结，结合学科发展和应用领域的变革，通过习题指南、应用案例和项目实践体现知识在工程中的应用方法，浓缩知识内容，提高课程教学计划学时的利用率，实现知识到能力的迁移，注重能力的培养。
　　（4） 满足多层次教学需求： 突出教学内容和课程体系改革，注重各部分内容的独立与统一，着力归纳共性规律，融入项目式教学新理念，启发和引导创新思维，培养综合能力和素质。配有电子课件、习题解答、程序实例、实践题目等教学辅助资料，将知识的系统性与内容的可裁减性统一起来，适合课堂讲授、课程实验和课程设计各环节灵活教学的需要。
　　本书可作为大学本科测试计量、自动控制、电力电子、计算机等有关专业教材，还可供通信、雷达、声纳、工业测试、生物医学等领域的科技工作者作为信号处理理论基础参考书。
　　第1章由谢平编写，第2章由吴晓光、杜义浩编写，第3、4章由王娜、刘永红编写，第5章由刘永红编写，第6章由李继猛编写，第7章由林洪彬编写，第8章由谢平、李继猛编写。全书由谢平、林洪彬主编定稿。
　　限于水平和工作的疏忽，书中难免有错误与不妥之处，诚恳欢迎读者批评指正。

《信号处理原理与应用》是一部旨在为高等学校电子信息类专业的学生构建坚实信号处理理论基础并培养实际应用能力的教材。本书内容涵盖了信号处理领域的核心概念、关键技术和前沿进展，力求在理论的深度与应用的广度之间取得平衡，为读者打下坚实的学科根基。 第一部分：信号与系统基础 本书的开篇，我们首先回顾并系统梳理了信号与系统分析所必需的数学基础。这包括了必要的复数运算、微积分、线性代数等，确保读者在进入信号处理核心内容时，具备扎实的数学工具。 信号的分类与表示： 详细介绍了连续时间信号与离散时间信号、周期信号与非周期信号、能量信号与功率信号、偶信号与奇信号等基本概念。通过直观的图示和丰富的例题，帮助读者理解不同类型信号的特性及其在时域和频域的表现形式。特别强调了信号的数学表示方法，如指数形式、三角形式、冲激函数表示等，为后续的系统分析奠定基础。 系统模型与性质： 深入阐述了线性时不变（LTI）系统的概念、定义和重要性。系统作为处理信号的载体，其性质直接决定了信号的处理效果。我们详细介绍了LTI系统的因果性、稳定性、时变性、非线性等关键性质，并提供了判断系统性质的方法。通过卷积运算，深刻揭示了LTI系统对输入信号的响应机制，这是理解滤波器设计、系统分析的基础。 傅里叶变换及其性质： 傅里叶变换是信号分析的基石，本书对其进行了详尽的讲解。从傅里叶级数到傅里叶变换，逐步深入，涵盖了连续时间傅里叶变换（CTFT）、离散时间傅里叶变换（DTFT）、离散傅里叶变换（DFT）以及傅里叶级数（FS）等多种形式。详细推导并阐述了傅里叶变换的线性性、时移性、频移性、对称性、卷积性质、 Parseval 定理等重要性质。通过傅里叶变换，读者能够从频率域视角理解信号的构成和特点，这是理解频谱分析、滤波等技术的核心。 拉普拉斯变换与Z变换： 为了更全面地分析连续时间和离散时间系统，本书引入了拉普拉斯变换和Z变换。详细讲解了它们在求解微分方程和差分方程中的作用，以及它们与傅里叶变换的关系。通过这些变换，读者能够更方便地分析系统的稳定性、频率响应等特性，并为系统设计提供理论依据。 第二部分：离散时间信号处理 本部分将重点聚焦于数字信号处理（DSP）的核心内容，这是当前信号处理应用最广泛的领域。 离散时间傅里叶变换（DTFT）与离散傅里叶变换（DFT）： 在第一部分的基础上，本部分将进一步深入探讨DTFT和DFT。详细讲解了DFT的采样性质、周期性、线性性质、循环卷积等。特别强调了DFT在计算机实现的优势，并为后续的快速傅里叶变换（FFT）算法打下基础。 快速傅里叶变换（FFT）算法： 介绍了FFT算法的基本原理，包括蝶形运算和按位反转等核心思想。重点讲解了Cooley-Tukey算法（按时间抽取和按频率抽取两种基本形式），并分析了其复杂度以及与DFT计算量的对比。通过FFT，信号的频谱分析效率得到了极大的提升，这对于实时信号处理至关重要。 数字滤波器设计： 滤波器是信号处理中最重要的组成部分之一，用于选择或抑制特定频率范围的信号。本部分详细介绍了两种主要的数字滤波器类型：无限冲激响应（IIR）滤波器和有限冲激响应（FIR）滤波器。 IIR滤波器设计： 讲解了IIR滤波器设计的常用方法，如双线性变换法、脉冲不变法等，并介绍了Butterworth、Chebyshev、Elliptic等几种经典滤波器类型及其特性。 FIR滤波器设计： 讲解了FIR滤波器设计的常用方法，如窗函数法（矩形窗、Hanning窗、Hamming窗、Blackman窗等）和频率采样法。详细分析了不同窗函数的优缺点及其对滤波器性能的影响。 数字滤波器分析与性能评估： 讲解了如何对设计的数字滤波器进行性能评估，包括幅频响应、相频响应、群延迟、过渡带宽度、阻带衰减等指标。通过这些指标，读者能够客观地评价滤波器的性能，并根据实际需求进行优化。 第三部分：现代信号处理技术与应用 本部分将介绍一些更高级、更前沿的信号处理技术，并结合实际应用场景进行讲解。 自适应信号处理： 介绍了自适应滤波器的基本原理，如最小均方（LMS）算法和递归最小均方（RLMS）算法。讲解了自适应滤波器在噪声消除、回声消除、信道均衡等方面的应用，例如在通信系统中的应用。 多速率信号处理： 讲解了信号的升采样和降采样技术，以及其在数字通信、音频处理、图像处理等领域的应用。介绍了多速率滤波器的设计原则和应用，例如在变采样率系统中。 小波变换： 介绍了小波变换的基本概念，包括连续小波变换（CWT）和离散小波变换（DWT）。对比了小波变换与傅里叶变换的优势，尤其是在处理非平稳信号和局部特征提取方面的能力。讲解了小波变换在图像压缩、信号去噪、特征提取等方面的应用。 谱估计： 介绍了多种谱估计方法，包括经典谱估计（周期图法、修正周期图法）和现代谱估计（Yule-Walker方程法、Burg法）。分析了不同方法的优缺点和适用场景。 第四部分：信号处理的实际应用 本部分将通过具体的应用案例，展示信号处理技术在各个领域的强大威力。 通信系统中的信号处理： 讲解了信号处理在调制解调、信道编码、均衡、抗干扰等方面的作用。例如，在OFDM系统中，FFT的应用使得多载波传输成为可能。 语音信号处理： 介绍了语音信号的特点，以及信号处理在语音编码、语音识别、语音增强、语音合成等方面的应用。 图像与视频信号处理： 讲解了图像和视频信号的特性，以及信号处理在图像去噪、边缘检测、图像压缩、目标识别等方面的应用。 生物医学信号处理： 介绍了心电图（ECG）、脑电图（EEG）等生物医学信号的特点，以及信号处理在信号采集、特征提取、疾病诊断等方面的应用。 其他应用领域： 简要介绍了信号处理在雷达、声纳、地震勘探、金融数据分析等其他领域的应用，拓宽读者的视野。 教材特色： 本书在内容编排上，力求循序渐进，从基础概念到复杂技术，层层递进。在理论讲解上，注重数学推导的严谨性，同时辅以大量的图示和例子，帮助读者理解抽象的概念。在应用方面，本书不仅仅停留在理论层面，更注重将所学知识与实际工程问题相结合，通过具体的应用案例，引导读者思考如何运用信号处理技术解决实际问题。 本书的目标是使读者能够： 1. 深刻理解信号处理的核心理论： 掌握信号与系统分析、傅里叶变换、滤波器设计等基本原理。 2. 熟练运用数字信号处理技术： 能够进行数字滤波、频谱分析、自适应处理等操作。 3. 了解现代信号处理的前沿进展： 接触小波变换、多速率信号处理等先进技术。 4. 具备解决实际工程问题的能力： 能够将信号处理理论应用于通信、语音、图像等领域。 通过学习本书，相信读者将能够构建起扎实的信号处理知识体系，为未来在电子信息领域的学习和研究打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的整体感觉是，它在知识的广度和深度上都做到了一个非常好的平衡。它就像一个博学多才的导师，能够带领你探索信号处理的广阔天地，同时又能把你牢牢地固定在最核心、最实用的知识点上。我对它最深刻的印象是，它在介绍一些前沿概念时，并没有回避其复杂性，而是以一种循序渐进的方式，将它们拆解开来，让我们能够逐步理解。比如，在涉及到一些高级的变换和估计方法时，作者并没有直接抛出结论，而是先回顾了相关的基础知识，然后通过清晰的逻辑推理，一步一步地引导读者走向新的理论。这种扎实的“打地基”方式，让我在学习新知识时，能够非常有底气，不再感到恐慌。而且，这本书的语言风格也非常吸引人，虽然是技术类的书籍，但并没有枯燥的行话堆砌，而是充满了启发性和引导性，读起来反而有一种思考的乐趣。有时候，我甚至会因为对某个问题的深入探讨而停下阅读的脚步，陷入沉思，这种主动学习的体验，是很多教材所不具备的。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，我一开始拿到这本书的时候，对“高等学校电子信息类专业系列教材”这个定位是有些顾虑的。我担心它会过于学术化，充斥着晦涩难懂的理论，对于我这种更偏向工程实践的读者来说，可能有点“不接地气”。但当我真正沉浸其中后，这种担忧彻底打消了。这本书在理论深度上毋庸置疑，但它更出彩的地方在于，始终紧密围绕着“应用”二字。书中大量的案例分析和实际工程问题，让我看到了理论知识是如何在现实世界中大显身手的。比如，在讲到滤波器设计时，它并没有止步于各种滤波器类型和数学公式，而是详细介绍了在不同场景下，如何选择合适的滤波器，以及在实际电路中实现这些滤波器时会遇到哪些挑战，并给出了相应的解决方案。这种从理论到实践的无缝衔接，对我个人的学习和工作都非常有启发。它教会我，信号处理并非高高在上的象牙塔里的学问，而是渗透在我们生活方方面面，并且是解决实际工程问题的强大工具。每一章末尾的习题设计也很有匠心，既有巩固基础的理论题，也有考察综合应用能力的设计题，让我能够检验自己的学习成果，并进一步巩固知识。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和图示是我非常喜欢的部分。它并没有采用那种密密麻麻的文字堆砌，而是通过大量的图表、流程图和示意图，将复杂的概念和算法可视化。这对于我们这些视觉型学习者来说，简直是太友好了。很多时候，我只需要看一眼图，就能对某个算法的工作原理有一个大概的了解，然后再结合文字的解释，就能完全掌握。这种图文并茂的方式，极大地提高了我的学习效率。而且，书中对于公式的引用和注释也非常清晰，不会让人在阅读时感到困惑。作者在书中还会时不时地穿插一些“小贴士”或者“注意点”，提醒读者一些容易出错的地方，或者一些重要的理论边界。这些细节的设计，充分体现了作者的用心，也让我在学习过程中少走了很多弯路。总的来说，这本书不仅仅是一本教材，更像是一份精心打磨的学习指南，它能够引导我，让我更好地去理解和掌握信号处理的精髓。

评分☆☆☆☆☆

让我感到惊喜的是，这本书不仅仅是一本技术手册，更像是一本思想的启蒙读物。它在讲解信号处理的基本原理时，并没有局限于单一的视角，而是巧妙地融入了信息论、统计学等多个学科的观点，让我们能够从更宏观、更系统的角度去理解信号的本质。我特别喜欢它在介绍离散时间傅里叶变换（DTFT）和离散傅里叶变换（DFT）时，那种对周期性、采样定理等关键概念的深入剖析。它不仅仅告诉我们公式是什么，更强调了这些概念背后的物理意义和数学原理，让我们真正理解为什么会有这些变换，以及它们在实际应用中的局限性。此外，书中对于信号的建模和分析方法，也给了我很多新的启发。它鼓励读者不仅仅是停留在数据的表层，而是要深入到数据背后所反映的物理过程，理解信号的生成机制，从而更好地进行处理和分析。这种“追根溯源”的学习方式，让我对信号处理这门学科有了更深刻的敬畏感。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计其实挺让人眼前一亮的，那种简洁又不失专业感的排版，一下子就抓住了我的注意力。翻开扉页，厚实而带着些许光泽的纸张，让人对内容的深度和严谨性有了初步的期待。我一直觉得，一本好的教材，不仅仅是知识的传递，更是一种思维方式的引导。这本书在这一点上，我觉得做得相当不错。它的章节安排非常合理，从最基础的概念讲起，逐步深入到复杂的理论和实际应用，逻辑链条清晰得就像一条顺滑的河流，不会让人在学习过程中感到突兀或迷茫。我尤其欣赏它在概念解释上的细致入微，很多我之前觉得难以理解的地方，在这本书里都得到了非常通俗易懂的阐述，并且还辅以大量形象的比喻和直观的图示，让那些抽象的数学模型瞬间变得生动起来。这对于我们这些非科班出身，但又对信号处理充满好奇的读者来说，简直是福音。而且，它在公式推导的过程中，也并没有一味地堆砌数学符号，而是会适时地穿插一些物理意义的解读，帮助我们理解公式背后代表的实际含义。这种“授人以渔”的教学方式，让我觉得不仅仅是在学习“是什么”，更是在学习“为什么”。