數字信號處理實驗與學習指導(高等學校應用型特色規劃教材) 宋宇飛 978730228412 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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宋宇飛 著

圖書標籤:

• 數字信號處理
• 信號處理
• 實驗指導
• 高等教育
• 應用型教材
• 宋宇飛
• 通信工程
• 電子工程
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• 高等院校

店鋪： 天樂圖書專營店

齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302284123

商品編碼：29301036814

包裝：平裝

齣版時間：2012-10-01

基本信息

書名：數字信號處理實驗與學習指導(高等學校應用型特色規劃教材)

定價：28.00元

作者：宋宇飛

齣版社：清華大學齣版社

齣版日期：2012-10-01

ISBN：9787302284123

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.459kg

編輯推薦

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　　安排瞭基本實驗與綜閤實驗，有助於加深理解數字信號處理的基本原理，並熟悉MATLAB的應用。
　　係統梳理瞭數字信號處理的基本概念和理論綫索，並詳細分析瞭典型例題和部分習題，方便課後的係統練習和鞏固基本知識。

內容提要

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　　本書是立足於工程應用型本科的教學實踐而編寫的數字信號處理實驗與學習指導教材。
　　《高等學校應用型特色規劃教材：數字信號處理實驗與學習指導》是主教材《數字信號處理》的教輔材料，分為實驗指導篇與學習指導篇。實驗指導篇根據數字信號處理的基本概念與原理、重要算法與應用，安排瞭基本實驗與綜閤實驗，方便學生上機練習，以加深理解數字信號處理的基本原理，並熟悉MATLAB的應用；學習指導篇貼近數字信號處理的基本知識點與理論體係，係統梳理數字信號處理的基本概念和理論綫索，並詳細分析典型例題和部分習題，方便學生進行課後的係統練習和鞏固基本知識。
　　本書可作為電子信息類本科專業的教材和其他相關專業的教學參考書，也可作為相關領域工程技術人員的參考書。

目錄

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實驗指導篇
章　基礎實驗
實驗一 時域離散信號的産生和基本運算
一、實驗目的
二、實驗原理與方法
三、實驗內容
四、實驗預習
五、實驗報告
六、實驗參考
實驗二 時域離散係統及係統響應
一、實驗目的
二、實驗原理與方法
三、實驗內容
四、實驗預習
五、實驗報告
六、實驗參考
實驗三 離散時間傅裏葉變換DTFT及IDTFT
一、實驗目的
二、實驗原理與方法
三、實驗內容
四、實驗預習
五、實驗報告
六、實驗參考
實驗四 離散傅裏葉變換DTFT及IDFT
一、實驗目的
二、實驗原理與方法
三、實驗內容
四、實驗預習
五、實驗報告
六、實驗參考
實驗五 用FFT做頻譜分析
一、實驗目的
二、實驗原理與方法
三、實驗內容
四、實驗預習
五、實驗報告
六、實驗參考
實驗六 時域采樣與信號的重建
一、實驗目的
二、實驗原理與方法
三、實驗內容
四、實驗預習
五、實驗報告
六、實驗參考
實驗七 頻域采樣與恢復
一、實驗目的
二、實驗原理與方法
三、實驗內容
四、實驗預習
五、實驗報告
實驗八 用脈衝響應不變法設計IIR數字濾波器
一、實驗目的
二、實驗原理與方法
三、實驗內容
四、實驗預習
五、實驗報告
六、實驗參考
實驗九 用雙綫性變換法設計IIR數字濾波器
一、實驗目的
二、實驗原理與方法
三、實驗內容
四、實驗預習
五、實驗報告
實驗十 用窗函數法設計FIR數字濾波器
一、實驗目的
二、實驗原理與方法
三、實驗內容
四、實驗預習
五、實驗報告
六、實驗參考
實驗十一 用頻率采樣法設計FIR數字濾波器
一、實驗目的
二、實驗原理與方法
三、實驗內容
四、實驗預習
五、實驗報告
實驗十二 用FDATool設計數字濾波器
一、實驗目的
二、實驗原理與方法
三、實驗內容
四、實驗預習
五、實驗報告

第2章　綜閤實驗
綜閤實驗一 利用FFT分析信號頻率成分和功率
一、實驗目的
二、實驗原理
三、實驗內容
四、實驗預習
五、實驗報告
綜閤實驗二 語音信號的采樣和頻譜分析
一、實驗目的
二、實驗原理
三、實驗內容
四、實驗預習
五、實驗報告
綜閤實驗三 用譜減法實現語音增強
一、實驗目的
二、實驗原理
三、實驗內容
四、實驗預習
五、實驗報告

學習指導篇
第3章　時域離散信號與係統
3.1 本章基本要求
3.2 學習要點與公式
3.2.1 信號與係統的類型
3.2.2 典型序列的特點
3.2.3 序列的運算
3.2.4 時域離散係統
3.2.5 時域離散係統的輸入輸齣描述——綫性常係數差分方程
3.2.6 模擬信號的數字處理方法
3.3 典型例題
3.4 習題選解

第4章 時域離散信號與係統的頻域分析
4.1 本章基本要求
4.2 學習要點與公式
4.2.1 DTFT和IDTFT
4.2.2 DTFT的基本性質
……
參考文獻

作者介紹

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文摘

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序言

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《數字信號處理》：洞悉信號的語言，掌握現代科技的脈搏 在信息爆炸的時代，我們無時無刻不被各種各樣的信號所包圍：從手機通信的語音、視頻，到醫療影像的診斷，再到工業生産的監測，乃至天體探索的遙遠迴響，所有這些都離不開“信號”這一核心概念。而“數字信號處理”（Digital Signal Processing, DSP）正是駕馭這些信號、從中提取寶貴信息、並對其進行操控的核心技術。本書並非僅僅是某一特定教材的介紹，而是旨在為讀者構建一個全麵、深入且富有實踐意義的數字信號處理知識體係，引領您領略信號的奧秘，掌握現代科技發展的強大驅動力。 一、 撥開迷霧：數字信號處理的基石 要理解數字信號處理，首先需要建立起堅實的理論基礎。本書將從最基本的概念入手，層層遞進，幫助您理解信號的本質及其數學描述。 信號的形態與分類： 我們將首先探討連續信號（如模擬語音）與離散信號（如數字化後的音頻）的區彆，以及周期信號、非周期信號、能量信號、功率信號等不同信號類型的特徵。理解這些基本分類，是後續深入學習的基礎。 信號的時域與頻域分析： 信號在時間維度上的變化固然直觀，但其蘊含的頻率成分更是揭示其內在規律的關鍵。本書將詳細介紹傅裏葉變換（Fourier Transform）的原理及其在信號分析中的核心作用。通過傅裏葉變換，我們可以將一個復雜的信號分解成一係列簡單的正弦波和餘弦波的疊加，從而清晰地看到信號在不同頻率上的能量分布。我們將從經典的傅裏葉級數（Fourier Series）和傅裏葉變換（Fourier Transform）齣發，逐步引入其在離散係統中的重要變種——離散時間傅裏葉變換（Discrete-Time Fourier Transform, DTFT）和離散傅裏葉變換（Discrete Fourier Transform, DFT）。特彆是DFT，由於其在計算機上的可計算性，是數字信號處理中最為基礎和核心的變換。 捲積： 信號的捲積是理解綫性時不變（Linear Time-Invariant, LTI）係統響應的關鍵。本書將深入講解捲積的定義、計算方法及其在係統分析中的意義，幫助讀者理解輸入信號經過係統後如何産生輸齣信號。 Z變換： 對於離散時間係統，Z變換扮演著類似復頻域中拉普拉斯變換的角色。它能夠將離散時間信號和係統從時域轉換到Z域，從而簡化係統的分析和設計過程，特彆是對於因果係統和穩定性分析，Z變換提供瞭強大的工具。 二、 深度挖掘：數字信號處理的核心理論與方法 在奠定瞭基礎之後，本書將深入探討數字信號處理中的核心理論和關鍵技術，這些技術是實現各種高級應用的基石。 離散時間係統： 我們將重點研究離散時間係統，尤其是綫性時不變（LTI）係統。通過分析係統的衝激響應，我們可以完全刻畫LTI係統的行為。本書將詳細講解如何利用差分方程來描述離散時間係統，並介紹係統分析的常用方法，如係統函數的概念。 抽樣定理： 連續信號如何轉化為離散信號？抽樣定理（Nyquist-Shannon sampling theorem）給齣瞭答案。本書將詳細闡述抽樣定理的原理，解釋為何需要以至少兩倍於信號最高頻率的速率進行抽樣，以及欠抽樣可能帶來的混疊（aliasing）現象，並提供避免混疊的有效手段。 濾波器設計： 濾波器是數字信號處理中最重要的應用之一。它們能夠選擇性地通過或阻止特定頻率範圍內的信號，從而實現信號的增強、去噪、分離等功能。本書將詳細介紹不同類型的數字濾波器： 無限衝激響應（IIR）濾波器： 利用反饋機製，IIR濾波器可以用較少的階數實現高階的濾波效果，具有計算效率高的優點。我們將學習Butterworth、Chebyshev、Elliptic等經典IIR濾波器的設計原理和方法。 有限衝激響應（FIR）濾波器： FIR濾波器具有相位失真小的優點，穩定性也易於保證。我們將學習窗函數法、頻率采樣法、最優逼近法（如Parks-McClellan算法）等FIR濾波器設計方法。 自適應濾波器： 在許多實際應用中，信號的特性會隨著時間發生變化，這時就需要使用能夠根據輸入信號自動調整自身參數的自適應濾波器。我們將介紹LMS（Least Mean Squares）算法等經典的自適應濾波原理及其在信號去噪、迴聲消除等領域的應用。 快速傅裏葉變換（FFT）： 盡管DFT在理論上很重要，但直接計算DFT的復雜度較高。FFT算法是計算DFT的一種高效算法，極大地加速瞭頻譜分析的過程，使得實時的信號處理成為可能。本書將詳細介紹FFT算法的基本原理，如Cooley-Tukey算法，幫助讀者理解其高效性的來源。 多速率信號處理： 在許多係統中，信號需要在不同的采樣率之間進行轉換，例如在通信係統中，信號可能需要在高采樣率下進行處理，然後降采樣到較低的采樣率進行傳輸。本書將介紹升采樣（upsampling）和降采樣（downsampling）的基本原理，以及相關的濾波器設計和應用。 三、 實踐齣真知：數字信號處理的應用領域 理論知識的掌握最終要服務於實際應用。本書將通過豐富的實例，展示數字信號處理在各個領域的廣泛應用，激發讀者的學習興趣和創新潛力。 通信係統： 從手機通信到無綫網絡，DSP是實現高效、可靠通信的基石。本書將探討數字調製解調、信道編碼、均衡等關鍵技術，以及DSP在其中的作用。 音頻與語音處理： 語音識彆、語音閤成、音頻壓縮（如MP3）、降噪、混響等，都離不開DSP。我們將分析人耳的聽覺特性，並介紹如何利用DSP技術對音頻信號進行處理，實現各種逼真的音效和高效的音頻壓縮。 圖像與視頻處理： 圖像增強、邊緣檢測、圖像壓縮、特徵提取、視頻編碼等，都是DSP的重要應用領域。我們將介紹圖像信號與一維信號的區彆，並探討二維離散傅裏葉變換、濾波等在圖像處理中的應用。 生物醫學信號處理： 心電圖（ECG）、腦電圖（EEG）、醫學影像（如CT、MRI）等生物醫學信號的分析和處理，對於疾病診斷和治療至關重要。本書將介紹如何利用DSP技術從復雜的生物信號中提取有用的信息，提高診斷的準確性。 控製係統： 數字控製器在現代工業自動化、機器人技術、航空航天等領域扮演著核心角色。DSP技術為實現高精度、實時的控製提供瞭強大的支持。 雷達與聲納： 雷達和聲納係統利用信號的發射與接收來探測目標。DSP技術在信號的生成、處理、目標檢測和跟蹤等方麵發揮著不可或缺的作用。 四、 學習方法與建議 掌握數字信號處理並非一日之功，需要理論與實踐相結閤，循序漸進。 紮實的數學功底： 信號與係統、綫性代數、復變函數等數學知識是理解DSP理論的基礎。 動手實踐： 利用MATLAB、Python等編程語言，結閤實際數據集進行仿真和實驗，是檢驗和深化理解的有效途徑。本書中的許多理論都將通過具體的計算示例來闡釋，鼓勵讀者親手復現這些計算過程。 融會貫通： DSP的各個分支並非孤立存在，它們之間相互關聯，相互促進。要學會將所學知識融會貫通，形成完整的知識體係。 關注前沿： 數字信號處理技術發展迅速，不斷有新的算法和應用湧現。保持對新知識的敏感性，關注相關領域的最新研究成果，是保持競爭力的關鍵。 結語 《數字信號處理》不僅僅是一門課程，更是理解現代科技運行機製的鑰匙，是解鎖無限創新可能性的工具。本書旨在為讀者提供一個係統、深入的學習路徑，幫助您從零開始，逐步掌握數字信號處理的核心理論、關鍵技術和廣泛應用。無論您是計算機科學、電子工程、通信工程、自動化還是其他相關領域的學生或從業者，學習數字信號處理都將極大地提升您的專業能力和解決問題的能力，讓您能夠更深刻地理解並駕馭這個由信號構成的精彩世界。

評分☆☆☆☆☆

實驗的引入，讓我感受到瞭理論與實踐的完美融閤。 這本書最讓我興奮的部分，莫過於其精心設計的實驗環節。在學習完每一個理論章節後，立刻就能找到與之對應的實驗指導，這使得原本可能顯得枯燥的理論學習瞬間變得生動有趣。我特彆喜歡書中關於“FFT（快速傅裏葉變換）應用”的實驗，通過實際操作，我不僅理解瞭FFT的強大之處，更體會到瞭它在實際工程中的重要性。書中提供瞭詳細的實驗步驟和預期的結果，並鼓勵讀者根據自己的理解進行探索和創新。這種“做中學”的方式，比單純地閱讀教材效率高齣太多。我記得在做濾波器設計實驗時，最初遇到瞭一些睏難，但對照書中的指導，一步步調試，最終成功搭建齣瞭一個能夠濾除噪聲的濾波器，那一刻的成就感是難以言喻的。書中提供的實驗平颱選擇也很豐富，既有基於MATLAB/Simulink的仿真，也有推薦使用Python進行編程實現，這讓不同背景的學習者都能找到適閤自己的方式。我嘗試著用Python實現瞭其中一個信號重建的實驗，代碼清晰易懂，運行結果也與書中的預期一緻。這種將理論知識轉化為實際動手能力的過程，是任何純理論書籍都無法比擬的。

評分☆☆☆☆☆

初次翻閱，被其嚴謹的結構和清晰的脈絡深深吸引。 拿到這本書，首先映入眼簾的是其頗具分量的紙質和精美的裝幀，這在快節奏的數字時代顯得尤為可貴。打開目錄，立刻被其章節安排的邏輯性所摺服。從最基礎的信號與係統概念入手，層層遞進，逐步深入到傅裏葉變換、Z變換、數字濾波器設計等核心內容。每一章節的標題都精準地概括瞭該部分的核心，讓人一目瞭然。更令人驚喜的是，作者在每章開頭都設置瞭“學習目標”和“本章概述”，這對於初學者而言無疑是極大的福音。它像一位經驗豐富的老者，在你踏入未知領域前，為你指明方嚮，點亮燈塔。在閱讀過程中，我發現作者的語言風格非常嚴謹，學術氣息濃厚，但又不會過於晦澀難懂。許多概念的引入都伴隨著深入淺齣的解釋，並輔以直觀的類比，這極大地降低瞭理解門檻。即使是像離散傅裏葉變換這樣抽象的概念，也能通過作者的闡述，逐漸在腦海中形成清晰的圖像。每當遇到難點，我會嘗試去尋找書中相應的解釋，通常都能獲得豁然開朗的感受。這本書的“學習指導”部分也給我留下瞭深刻印象，它並非簡單的習題集，而是將理論與實踐緊密結閤，引導讀者通過動手實驗來鞏固所學知識。

評分☆☆☆☆☆

深入研究，其對概念的闡述和例題的設計堪稱典範。 隨著學習的深入，我對這本書的敬意也油然而生。作者在講解一些核心概念時，展現齣瞭極高的專業水準和洞察力。例如，在講解“采樣定理”時，作者不僅給齣瞭嚴謹的數學推導，還詳細分析瞭欠采樣和過采樣的後果，並引用瞭實際的圖像模糊和混疊失真的例子，讓讀者直觀地感受到定理的重要性。書中對於“Z變換”的講解也尤為精彩，它不僅僅停留在數學工具的層麵，更深入地探討瞭Z變換在分析離散時間係統穩定性、頻率響應等方麵的關鍵作用。我特彆欣賞作者在例題設計上的獨到之處。每一道例題都緊密圍繞所學知識點，難度適中，解題過程詳細而透徹。更重要的是，許多例題都包含瞭對解題思路的剖析，以及對結果的深入解讀，這幫助我不僅僅是學會瞭“怎麼做”，更是理解瞭“為什麼這麼做”。這對於培養獨立解決問題的能力至關重要。我曾多次嘗試自己先做一遍例題，然後再對照書中的解答，這種對比學習的方式，極大地提升瞭我對知識的掌握程度。

評分☆☆☆☆☆

細節之處見真章，學習氛圍的營造令人稱贊。 這本書在細節處理上，也給我留下瞭深刻的印象。例如，在數學符號的運用上，作者始終保持一緻性，避免瞭因符號混淆而産生的閱讀障礙。圖錶的繪製也清晰美觀，能夠有效地輔助理解。更值得一提的是，這本書在“學習氛圍”的營造上做得非常齣色。作者在各個章節之間，通過一些過渡性的描述，巧妙地將各個知識點串聯起來，形成一個有機的整體。這種“連點成綫”的寫作方式，讓讀者在學習的過程中，不會感到知識的割裂，而是能夠體會到數字信號處理學科的係統性和整體性。書中還穿插瞭一些“思考題”和“拓展閱讀”的建議，這些都極大地激發瞭我的學習興趣和探索欲望。我嘗試著去思考那些“思考題”，並根據“拓展閱讀”的建議，去查找瞭一些相關的論文和資料，這使得我對數字信號處理的理解更加深入和全麵。總而言之，這是一本能夠真正引導讀者“學會”而非僅僅“學到”的書籍，它在細節處的用心，最終匯聚成瞭整體上的優秀體驗。

評分☆☆☆☆☆

篇幅適中，內容詳略得當，非常適閤作為入門或進階的參考。 在閱讀和學習的過程中，我深切感受到這本書在篇幅控製和內容取捨上的精妙之處。它不像某些巨著那樣包羅萬象，信息量巨大到令人望而生畏；也不像某些過於簡略的讀物那樣，將關鍵細節一筆帶過，讓人難以深入。這本書的長度恰到好處，既包含瞭數字信號處理領域最核心、最常用的知識點，又避免瞭過多冗餘的細節。這種“詳略得當”的風格，使得它無論是作為一本完整的學習教材，還是作為一本隨時翻閱的參考書，都顯得非常閤適。對於初學者來說，它能提供一個紮實的基礎，讓他們能夠快速入門，並對整個學科建立起清晰的認知。而對於已經有一定基礎的學習者而言，這本書也能作為一本寶貴的參考，幫助他們鞏固和深化對某些概念的理解，或者在遇到實際問題時，快速找到相關的理論指導。我經常會在遇到實際問題時，翻閱這本書的相關章節，往往能從中找到解決問題的靈感和方法。這種“按需查閱”的便捷性，也大大提升瞭它的實用價值。