信號處理原理與應用/高等學校電子信息類專業係列教材 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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謝平，林洪彬，劉永紅 等 著

圖書標籤:

• 信號處理
• 數字信號處理
• 電子信息
• 通信工程
• 模式識彆
• 圖像處理
• MATLAB
• 濾波器設計
• 傅裏葉變換
• 係統分析

齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302453680

版次：1

商品編碼：12091090

包裝：平裝

叢書名： 高等學校電子信息類專業係列教材

開本：16開

齣版時間：2016-12-01

用紙：膠版紙

頁數：257

字數：411000

內容簡介

　　信號處理原理與應用（高等學校電子信息類專業係列教材）以信號處理的基本原理和應用技術為主綫，將“離散時間信號與係統分析”和“連續時間信號與係統分析”融為一體，注重知識結構的對稱性和統一性，注重理論與實際的有機結閤。
　　全書共8章，所涵蓋的內容包括：緒論；連續時間信號與係統分析基礎；離散時間信號與係統的時域分析；離散時間信號與係統的頻域分析；離散時間信號與係統的Z變換；濾波器基礎；數字濾波器設計；數字信號處理常用方法及應用實例。
　　本書可作為大學本科測試計量、自動控製、電力電子、計算機等相關專業教材，還可供通信、雷達、聲納、工業測試、生物醫學等領域的科技工作者作為信號處理理論基礎參考書。

內頁插圖

目錄

第1章緒論
1.1信號
1.1.1信號的定義
1.1.2信號的描述
1.1.3信號的分類
1.2信號處理係統簡介
1.2.1信號處理的目的
1.2.2信號處理係統的分類
1.2.3數字信號處理係統的組成及實現
1.3本書的主要內容體係
習題
第2章連續時間信號與係統分析基礎
2.1連續時間信號的基本知識
2.1.1典型連續信號
2.1.2連續信號的運算
2.2連續時間信號與係統的時域分析
2.2.1連續信號的分解
2.2.2連續係統的數學模型——微分方程
2.2.3連續係統的響應形式
2.3連續時間信號與係統的頻域分析
2.3.1周期信號的傅裏葉級數分析
2.3.2非周期信號的傅裏葉變換
2.3.3周期信號的傅裏葉變換
2.3.4傅裏葉變換的性質
2.3.5連續係統的頻域分析方法
2.4連續時間信號與係統的復頻域分析
2.4.1從傅裏葉變換到拉普拉斯變換
2.4.2拉普拉斯變換的收斂域和基本性質
2.4.3拉普拉斯逆變換
2.4.4連續係統的復頻域分析方法
小結
習題
第3章離散時間信號與係統的時域分析
3.1時域采樣定理
3.1.1連續信號離散化與時域采樣定理
3.1.2采樣信號到連續信號的恢復與D/A轉換
3.2離散時間信號
3.2.1典型離散時間信號
3.2.2離散時間係統的定義與分類
3.3綫性時不變係統的捲積關係
3.3.1單位采樣響應與綫性捲積的定義及計算
3.3.2綫性捲積的性質和作用
3.4離散時間係統的數學模型——差分方程
3.4.1綫性常係數差分方程
3.4.2差分方程的求解
小結
習題
第4章離散時間信號與係統的頻域分析
4.1序列的傅裏葉變換
4.1.1周期序列的離散傅裏葉級數
4.1.2非周期序列的傅裏葉變換
4.1.3周期序列的傅裏葉變換錶示
4.1.4X(ejω)和X(jΩ)的關係
4.2序列傅裏葉變換的性質
4.3離散係統的頻域模型及響應
4.4離散傅裏葉變換
4.4.1離散傅裏葉變換的引齣和定義
4.4.2離散傅裏葉變換的性質
4.4.3DFT的應用
4.5快速傅裏葉變換
4.5.1直接計算DFT的問題和改善DFT運算效率的基本途徑
4.5.2基2FFT時域抽取法
4.5.3按時間抽取的FFT算法的特點
4.5.4按頻率抽取FFT算法（DIF�睩FT）
4.5.5離散傅裏葉逆變換的快速算法
4.6不同形式傅裏葉變換的對比
4.7頻域取樣定理
小結
習題
第5章離散時間信號與係統的Z變換
5.1序列Z變換及其收斂域
5.1.1序列Z變換
5.1.2序列Z變換的收斂域
5.2Z逆變換及其求法
5.3Z變換的性質和定理
5.4利用Z變換求解差分方程
5.5利用Z變換分析信號與係統的頻率特性
5.5.1傳輸函數與係統函數
5.5.2用係統函數的極點分布分析係統的因果穩定性
5.5.3係統零極點分布分析係統的頻率響應特性
5.6Z變換與拉普拉斯變換、傅裏葉變換及離散傅裏葉變換的關係
5.6.1Z變換與拉普拉斯變換的關係
5.6.2Z變換與傅裏葉變換的關係
5.6.3Z變換與離散傅裏葉變換的關係
小結
習題
第6章濾波器基礎
6.1模擬濾波器的基本概念及設計方法
6.1.1模擬濾波器的基本概念
6.1.2巴特沃斯濾波器設計
6.1.3切比雪夫濾波器設計
6.1.4其他濾波器
6.2模擬濾波器的頻率變換
6.2.1低通到高通的頻率變換
6.2.2低通到帶通的頻率變換
6.2.3低通到帶阻的頻率變換
小結
習題
第7章數字濾波器設計
7.1數字濾波器的概念與分類
7.1.1按脈衝響應特性分類
7.1.2按幅度特性分類
7.1.3按相頻特性分類
7.2數字濾波器的網絡結構
7.2.1無限長脈衝響應基本網絡結構
7.2.2有限長脈衝響應基本網絡結構
7.2.3格型網絡結構
7.3數字濾波器的設計
7.3.1數字濾波器的技術要求
7.3.2IIR數字濾波器的設計
7.3.3FIR數字濾波器的設計
小結
習題
第8章數字信號處理常用方法及應用實例
8.1常用信號處理方法介紹
8.1.1多采樣率信號分析
8.1.2時域統計分析
8.1.3相關分析
8.1.4功率譜密度函數
8.2工程應用實例
8.2.1語音信號的時域分析和頻域分析
8.2.2心電信號的時域分析和頻域分析
8.2.3腦電信號的時域分析和頻域分析
8.2.4機械工程測試中的信號處理
小結
習題
參考文獻

前言/序言

　　隨著科學技術的飛速發展，信號處理理論和分析方法已應用於許多領域和學科。信號處理方麵的課程，如“信號與係統”“數字信號處理”等不僅是無綫電、通信、電子工程等專業的主乾課程，也成為相關工科專業非常實用的課程。
　　本書是在已有教材基礎上的修訂版。針對測控技術和儀器及相關專業培養計劃和課程體係規範化建設需要，同時為體現OBE教學理念和人纔培養需求，本次修訂在保持原教材風格的基礎上，對結構和內容進行瞭優化調整，將基礎與應用、理論與實踐有機結閤，融入課程規範化教學改革成果，注重培養學生主動思考、分析問題、解決問題等綜閤能力。
　　全書以信號處理的基本原理和應用技術為主綫，將“離散時間信號與係統分析”和“連續時間信號與係統分析”融為一體，注重知識結構的對稱性和統一性，強調在講授中引導學生進行知識銜接； 同時補充有關數字信號處理係統實現和工程應用內容，包括機械工程信號處理、語音信號處理和心電信號處理等領域的應用方法和實例，將理論方法、習題解答及項目指導內容閤理地銜接整閤，增強理論與實際的有機結閤。
　　全書共8章，參考教學時數為48學時。第1章緒論，第2章連續時間信號與係統分析基礎（包括連續時間信號與係統的時域分析、頻域分析與復頻域分析），第3章離散時間信號與係統的時域分析，第4章離散時間信號與係統的頻域分析（包括離散傅裏葉變換、快速傅裏葉變換），第5章離散時間信號與係統的Z變換，第6章濾波器基礎（重點講述模擬濾波器的設計方法），第7章數字濾波器設計（包括IIR數字濾波器的設計和FIR數字濾波器的設計），第8章數字信號處理常用方法及應用實例，介紹瞭常用的數字信號時域分析方法和頻域分析方法，並列舉瞭數字信號處理在語音、心電、腦電、機械測試等領域的應用實例。每章均給齣瞭例題的MATLAB程序，並在章後附有思考題和習題。
　　本書具有如下特色：
　　（1） 體現OBE教學理念： 依據專業人纔培養目標，基於CDIO教學模式及項目式教學改革，將基礎與應用、理論與實踐有機結閤，體現瞭OBE教學理念，融入瞭課程規範化教學改革成果，注重綜閤能力的培養。
　　（2） 係統性與對稱性統一： 信號處理在發展過程中形成瞭完整的理論體係和基本方法，構成瞭學科的核心和基礎，因此內容編寫中注重闡明信號處理學科的理論框架，充分體現其係統性，幫助讀者構建完整的知識體係。同時，注重不同信號處理方法在內容編排上的對稱性，如連續和離散信號處理分析過程和手段的相似性和共通性，通過不同信號與係統分析方法相互關係的比較和銜接幫助讀者加深理解。
　　（3） 理論性與實踐性並重： 在論述學科基礎理論知識的同時，很好地把握基礎與應用、理論與實踐、深度與廣度的關係； 將知識進行係統的總結，結閤學科發展和應用領域的變革，通過習題指南、應用案例和項目實踐體現知識在工程中的應用方法，濃縮知識內容，提高課程教學計劃學時的利用率，實現知識到能力的遷移，注重能力的培養。
　　（4） 滿足多層次教學需求： 突齣教學內容和課程體係改革，注重各部分內容的獨立與統一，著力歸納共性規律，融入項目式教學新理念，啓發和引導創新思維，培養綜閤能力和素質。配有電子課件、習題解答、程序實例、實踐題目等教學輔助資料，將知識的係統性與內容的可裁減性統一起來，適閤課堂講授、課程實驗和課程設計各環節靈活教學的需要。
　　本書可作為大學本科測試計量、自動控製、電力電子、計算機等有關專業教材，還可供通信、雷達、聲納、工業測試、生物醫學等領域的科技工作者作為信號處理理論基礎參考書。
　　第1章由謝平編寫，第2章由吳曉光、杜義浩編寫，第3、4章由王娜、劉永紅編寫，第5章由劉永紅編寫，第6章由李繼猛編寫，第7章由林洪彬編寫，第8章由謝平、李繼猛編寫。全書由謝平、林洪彬主編定稿。
　　限於水平和工作的疏忽，書中難免有錯誤與不妥之處，誠懇歡迎讀者批評指正。

《信號處理原理與應用》是一部旨在為高等學校電子信息類專業的學生構建堅實信號處理理論基礎並培養實際應用能力的教材。本書內容涵蓋瞭信號處理領域的核心概念、關鍵技術和前沿進展，力求在理論的深度與應用的廣度之間取得平衡，為讀者打下堅實的學科根基。 第一部分：信號與係統基礎 本書的開篇，我們首先迴顧並係統梳理瞭信號與係統分析所必需的數學基礎。這包括瞭必要的復數運算、微積分、綫性代數等，確保讀者在進入信號處理核心內容時，具備紮實的數學工具。 信號的分類與錶示： 詳細介紹瞭連續時間信號與離散時間信號、周期信號與非周期信號、能量信號與功率信號、偶信號與奇信號等基本概念。通過直觀的圖示和豐富的例題，幫助讀者理解不同類型信號的特性及其在時域和頻域的錶現形式。特彆強調瞭信號的數學錶示方法，如指數形式、三角形式、衝激函數錶示等，為後續的係統分析奠定基礎。 係統模型與性質： 深入闡述瞭綫性時不變（LTI）係統的概念、定義和重要性。係統作為處理信號的載體，其性質直接決定瞭信號的處理效果。我們詳細介紹瞭LTI係統的因果性、穩定性、時變性、非綫性等關鍵性質，並提供瞭判斷係統性質的方法。通過捲積運算，深刻揭示瞭LTI係統對輸入信號的響應機製，這是理解濾波器設計、係統分析的基礎。 傅裏葉變換及其性質： 傅裏葉變換是信號分析的基石，本書對其進行瞭詳盡的講解。從傅裏葉級數到傅裏葉變換，逐步深入，涵蓋瞭連續時間傅裏葉變換（CTFT）、離散時間傅裏葉變換（DTFT）、離散傅裏葉變換（DFT）以及傅裏葉級數（FS）等多種形式。詳細推導並闡述瞭傅裏葉變換的綫性性、時移性、頻移性、對稱性、捲積性質、 Parseval 定理等重要性質。通過傅裏葉變換，讀者能夠從頻率域視角理解信號的構成和特點，這是理解頻譜分析、濾波等技術的核心。 拉普拉斯變換與Z變換： 為瞭更全麵地分析連續時間和離散時間係統，本書引入瞭拉普拉斯變換和Z變換。詳細講解瞭它們在求解微分方程和差分方程中的作用，以及它們與傅裏葉變換的關係。通過這些變換，讀者能夠更方便地分析係統的穩定性、頻率響應等特性，並為係統設計提供理論依據。 第二部分：離散時間信號處理 本部分將重點聚焦於數字信號處理（DSP）的核心內容，這是當前信號處理應用最廣泛的領域。 離散時間傅裏葉變換（DTFT）與離散傅裏葉變換（DFT）： 在第一部分的基礎上，本部分將進一步深入探討DTFT和DFT。詳細講解瞭DFT的采樣性質、周期性、綫性性質、循環捲積等。特彆強調瞭DFT在計算機實現的優勢，並為後續的快速傅裏葉變換（FFT）算法打下基礎。 快速傅裏葉變換（FFT）算法： 介紹瞭FFT算法的基本原理，包括蝶形運算和按位反轉等核心思想。重點講解瞭Cooley-Tukey算法（按時間抽取和按頻率抽取兩種基本形式），並分析瞭其復雜度以及與DFT計算量的對比。通過FFT，信號的頻譜分析效率得到瞭極大的提升，這對於實時信號處理至關重要。 數字濾波器設計： 濾波器是信號處理中最重要的組成部分之一，用於選擇或抑製特定頻率範圍的信號。本部分詳細介紹瞭兩種主要的數字濾波器類型：無限衝激響應（IIR）濾波器和有限衝激響應（FIR）濾波器。 IIR濾波器設計： 講解瞭IIR濾波器設計的常用方法，如雙綫性變換法、脈衝不變法等，並介紹瞭Butterworth、Chebyshev、Elliptic等幾種經典濾波器類型及其特性。 FIR濾波器設計： 講解瞭FIR濾波器設計的常用方法，如窗函數法（矩形窗、Hanning窗、Hamming窗、Blackman窗等）和頻率采樣法。詳細分析瞭不同窗函數的優缺點及其對濾波器性能的影響。 數字濾波器分析與性能評估： 講解瞭如何對設計的數字濾波器進行性能評估，包括幅頻響應、相頻響應、群延遲、過渡帶寬度、阻帶衰減等指標。通過這些指標，讀者能夠客觀地評價濾波器的性能，並根據實際需求進行優化。 第三部分：現代信號處理技術與應用 本部分將介紹一些更高級、更前沿的信號處理技術，並結閤實際應用場景進行講解。 自適應信號處理： 介紹瞭自適應濾波器的基本原理，如最小均方（LMS）算法和遞歸最小均方（RLMS）算法。講解瞭自適應濾波器在噪聲消除、迴聲消除、信道均衡等方麵的應用，例如在通信係統中的應用。 多速率信號處理： 講解瞭信號的升采樣和降采樣技術，以及其在數字通信、音頻處理、圖像處理等領域的應用。介紹瞭多速率濾波器的設計原則和應用，例如在變采樣率係統中。 小波變換： 介紹瞭小波變換的基本概念，包括連續小波變換（CWT）和離散小波變換（DWT）。對比瞭小波變換與傅裏葉變換的優勢，尤其是在處理非平穩信號和局部特徵提取方麵的能力。講解瞭小波變換在圖像壓縮、信號去噪、特徵提取等方麵的應用。 譜估計： 介紹瞭多種譜估計方法，包括經典譜估計（周期圖法、修正周期圖法）和現代譜估計（Yule-Walker方程法、Burg法）。分析瞭不同方法的優缺點和適用場景。 第四部分：信號處理的實際應用 本部分將通過具體的應用案例，展示信號處理技術在各個領域的強大威力。 通信係統中的信號處理： 講解瞭信號處理在調製解調、信道編碼、均衡、抗乾擾等方麵的作用。例如，在OFDM係統中，FFT的應用使得多載波傳輸成為可能。 語音信號處理： 介紹瞭語音信號的特點，以及信號處理在語音編碼、語音識彆、語音增強、語音閤成等方麵的應用。 圖像與視頻信號處理： 講解瞭圖像和視頻信號的特性，以及信號處理在圖像去噪、邊緣檢測、圖像壓縮、目標識彆等方麵的應用。 生物醫學信號處理： 介紹瞭心電圖（ECG）、腦電圖（EEG）等生物醫學信號的特點，以及信號處理在信號采集、特徵提取、疾病診斷等方麵的應用。 其他應用領域： 簡要介紹瞭信號處理在雷達、聲納、地震勘探、金融數據分析等其他領域的應用，拓寬讀者的視野。 教材特色： 本書在內容編排上，力求循序漸進，從基礎概念到復雜技術，層層遞進。在理論講解上，注重數學推導的嚴謹性，同時輔以大量的圖示和例子，幫助讀者理解抽象的概念。在應用方麵，本書不僅僅停留在理論層麵，更注重將所學知識與實際工程問題相結閤，通過具體的應用案例，引導讀者思考如何運用信號處理技術解決實際問題。 本書的目標是使讀者能夠： 1. 深刻理解信號處理的核心理論： 掌握信號與係統分析、傅裏葉變換、濾波器設計等基本原理。 2. 熟練運用數字信號處理技術： 能夠進行數字濾波、頻譜分析、自適應處理等操作。 3. 瞭解現代信號處理的前沿進展： 接觸小波變換、多速率信號處理等先進技術。 4. 具備解決實際工程問題的能力： 能夠將信號處理理論應用於通信、語音、圖像等領域。 通過學習本書，相信讀者將能夠構建起紮實的信號處理知識體係，為未來在電子信息領域的學習和研究打下堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，我一開始拿到這本書的時候，對“高等學校電子信息類專業係列教材”這個定位是有些顧慮的。我擔心它會過於學術化，充斥著晦澀難懂的理論，對於我這種更偏嚮工程實踐的讀者來說，可能有點“不接地氣”。但當我真正沉浸其中後，這種擔憂徹底打消瞭。這本書在理論深度上毋庸置疑，但它更齣彩的地方在於，始終緊密圍繞著“應用”二字。書中大量的案例分析和實際工程問題，讓我看到瞭理論知識是如何在現實世界中大顯身手的。比如，在講到濾波器設計時，它並沒有止步於各種濾波器類型和數學公式，而是詳細介紹瞭在不同場景下，如何選擇閤適的濾波器，以及在實際電路中實現這些濾波器時會遇到哪些挑戰，並給齣瞭相應的解決方案。這種從理論到實踐的無縫銜接，對我個人的學習和工作都非常有啓發。它教會我，信號處理並非高高在上的象牙塔裏的學問，而是滲透在我們生活方方麵麵，並且是解決實際工程問題的強大工具。每一章末尾的習題設計也很有匠心，既有鞏固基礎的理論題，也有考察綜閤應用能力的設計題，讓我能夠檢驗自己的學習成果，並進一步鞏固知識。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我的整體感覺是，它在知識的廣度和深度上都做到瞭一個非常好的平衡。它就像一個博學多纔的導師，能夠帶領你探索信號處理的廣闊天地，同時又能把你牢牢地固定在最核心、最實用的知識點上。我對它最深刻的印象是，它在介紹一些前沿概念時，並沒有迴避其復雜性，而是以一種循序漸進的方式，將它們拆解開來，讓我們能夠逐步理解。比如，在涉及到一些高級的變換和估計方法時，作者並沒有直接拋齣結論，而是先迴顧瞭相關的基礎知識，然後通過清晰的邏輯推理，一步一步地引導讀者走嚮新的理論。這種紮實的“打地基”方式，讓我在學習新知識時，能夠非常有底氣，不再感到恐慌。而且，這本書的語言風格也非常吸引人，雖然是技術類的書籍，但並沒有枯燥的行話堆砌，而是充滿瞭啓發性和引導性，讀起來反而有一種思考的樂趣。有時候，我甚至會因為對某個問題的深入探討而停下閱讀的腳步，陷入沉思，這種主動學習的體驗，是很多教材所不具備的。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和圖示是我非常喜歡的部分。它並沒有采用那種密密麻麻的文字堆砌，而是通過大量的圖錶、流程圖和示意圖，將復雜的概念和算法可視化。這對於我們這些視覺型學習者來說，簡直是太友好瞭。很多時候，我隻需要看一眼圖，就能對某個算法的工作原理有一個大概的瞭解，然後再結閤文字的解釋，就能完全掌握。這種圖文並茂的方式，極大地提高瞭我的學習效率。而且，書中對於公式的引用和注釋也非常清晰，不會讓人在閱讀時感到睏惑。作者在書中還會時不時地穿插一些“小貼士”或者“注意點”，提醒讀者一些容易齣錯的地方，或者一些重要的理論邊界。這些細節的設計，充分體現瞭作者的用心，也讓我在學習過程中少走瞭很多彎路。總的來說，這本書不僅僅是一本教材，更像是一份精心打磨的學習指南，它能夠引導我，讓我更好地去理解和掌握信號處理的精髓。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計其實挺讓人眼前一亮的，那種簡潔又不失專業感的排版，一下子就抓住瞭我的注意力。翻開扉頁，厚實而帶著些許光澤的紙張，讓人對內容的深度和嚴謹性有瞭初步的期待。我一直覺得，一本好的教材，不僅僅是知識的傳遞，更是一種思維方式的引導。這本書在這一點上，我覺得做得相當不錯。它的章節安排非常閤理，從最基礎的概念講起，逐步深入到復雜的理論和實際應用，邏輯鏈條清晰得就像一條順滑的河流，不會讓人在學習過程中感到突兀或迷茫。我尤其欣賞它在概念解釋上的細緻入微，很多我之前覺得難以理解的地方，在這本書裏都得到瞭非常通俗易懂的闡述，並且還輔以大量形象的比喻和直觀的圖示，讓那些抽象的數學模型瞬間變得生動起來。這對於我們這些非科班齣身，但又對信號處理充滿好奇的讀者來說，簡直是福音。而且，它在公式推導的過程中，也並沒有一味地堆砌數學符號，而是會適時地穿插一些物理意義的解讀，幫助我們理解公式背後代錶的實際含義。這種“授人以漁”的教學方式，讓我覺得不僅僅是在學習“是什麼”，更是在學習“為什麼”。

評分☆☆☆☆☆

讓我感到驚喜的是，這本書不僅僅是一本技術手冊，更像是一本思想的啓濛讀物。它在講解信號處理的基本原理時，並沒有局限於單一的視角，而是巧妙地融入瞭信息論、統計學等多個學科的觀點，讓我們能夠從更宏觀、更係統的角度去理解信號的本質。我特彆喜歡它在介紹離散時間傅裏葉變換（DTFT）和離散傅裏葉變換（DFT）時，那種對周期性、采樣定理等關鍵概念的深入剖析。它不僅僅告訴我們公式是什麼，更強調瞭這些概念背後的物理意義和數學原理，讓我們真正理解為什麼會有這些變換，以及它們在實際應用中的局限性。此外，書中對於信號的建模和分析方法，也給瞭我很多新的啓發。它鼓勵讀者不僅僅是停留在數據的錶層，而是要深入到數據背後所反映的物理過程，理解信號的生成機製，從而更好地進行處理和分析。這種“追根溯源”的學習方式，讓我對信號處理這門學科有瞭更深刻的敬畏感。