数字信号处理及应用 机械工业出版社 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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Newbold，Richard 著

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出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111513407

商品编码：29486588016

包装：平装

出版时间：2015-09-01

基本信息

书名：数字信号处理及应用

定价：119.00元

作者：Newbold, Richard

出版社：机械工业出版社

出版日期：2015-09-01

ISBN：9787111513407

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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本书着眼于数字信号处理过程中的实际应用，详细介绍了有限冲激响应数字滤波器、数字频率合成、信号调谐、数字锁相环、信道滤波器、数字自动增益控制等。另外，书末还附加了C/C 语言编写的FORTRAN程序。

目录

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出版者的话
译者序
前言
致谢
章 数字频率概述1
1.1 定义1
1.2 数字频率的定义1
1.3 数字频率的数学表示5
1.4 归一化频率7
1.5 数字频率的表征7
第2章 复变量概述9
2.1 复数的直角坐标形式10
2.2 复数的极坐标形式11
2.3 复数的根13
2.4 复数的值16
2.5 复数的指数形式17
2.6 复变量z的图形化表示18
2.7 极限18
2.8 解析函数19
2.9 奇点19
2.10 整函数19
2.11 复数∞20
2.12 复数微分20
2.13 柯西黎曼方程21
2.14 单连通区域23
2.15 围线23
2.16 线积分24
2.17 实线积分25
2.18 复线积分38
2.19 柯西定理43
2.20 常用积分表48
2.21 柯西积分49
2.22 留数定理54
2.23 参考文献57
第3章 傅里叶变换概述58
3.1 傅里叶级数简述58
3.2 傅里叶变换简述73
3.3 离散傅里叶变换概述88
3.4 DFT处理增益129
3.5 DFT信号处理应用举例133
3.6 离散时间傅里叶变换135
3.7 快速傅里叶变换137
3.8 参考文献138
第4章 z变换概述139
4.1 复数表示139
4.2 z变换的原理140
4.3 左边z变换142
4.4 右边z变换142
4.5 双边z变换142
4.6 z变换的收敛条件142
4.7 系统稳定性147
4.8 z变换的性质149
4.9 常见z变换对154
4.10 反z变换156
4.11 零极点标准形式168
4.12 z变换的应用177
4.13 重要公式的总结193
4.14 参考文献194
第5章 FIR数字滤波器195
5.1 数字滤波器的回顾195
5.2 FIR滤波器设计的Parks-McClellan法199
5.3 半带滤波器的PM实现221
5.4 参考文献225
第6章 多速率FIR滤波器设计226
6.1 多相滤波器226
6.2 半带滤波器243
6.3 级联的积分梳状滤波器245
6.4 参考文献280
第7章 复信号到实信号的转换281
7.1 一个典型的数字信号处理系统282
7.2 复信号到实信号的转换285
7.3 复信号到实信号的仿真结果295
7.4 参考文献304
第8章 数字频率合成305
8.1 NCO305
8.2 增强的NCO相位累加器323
8.3 NCO合成输出的频率误差327
8.4 对NCO输出加入一个可编程的相位偏移331
8.5 设计一个行业级的NCO335
8.6 NCO的相位抖动342
8.7 参考文献344
第9章 信号调谐345
9.1 连续时间（模拟）傅里叶变换345
9.2 离散时间（数字）傅里叶变换365
9.3 重要公式401
9.4 参考文献403
0章 弹性存储器404
10.1 弹性存储器的应用举例404
10.2 PCM多路复用分层结构405
10.3 DS-1C多路复用器设计概述409
10.4 弹性存储器的设计412
10.5 弹性存储器的硬件实现423
10.6 DS-1C多路复用器的总体设计框图429
10.7 附加信息431
10.8 参考资料431
1章 数字化的数据锁定环432
11.1 数字化的数据锁定设计432
11.2 数字化的数据锁定的稳态表现445
11.3 数字化的数据锁定的瞬态表现447
11.4 数据锁定环比特级仿真452
11.5 工程上的注意事项466
11.6 重要公式的总结466
11.7 参考文献467
2章 信道化滤波器组468
12.1 概述468
12.2 信道化器功能概述470
12.3 信道化器详细设计的概念494
12.4 信道化器的软件仿真结果519
12.5 信道化器的硬件设计实例523
12.6 重要公式的总结526
12.7 参考文献526
3章 数字自动增益控制527
13.1 设计1型RMS AGC电路529
13.2 设计2型RMS AGC电路566
13.3 参考文献568
索引569

作者介绍

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文摘

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序言

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《数字信号处理基础与进阶》 简介 本书旨在为读者构建一个扎实的数字信号处理（DSP）理论框架，并深入探讨其在现代工程与科学领域中的广泛应用。我们力求内容详实、逻辑清晰，既能满足初学者快速入门的需求，也能为有一定基础的工程师和研究人员提供深入的洞察和进阶的学习路径。通过理论讲解、算法剖析和实例分析相结合的方式，本书将带您领略数字信号处理的强大魅力，并掌握运用其解决实际问题的核心能力。 第一章 数字信号处理概述 本章将对数字信号处理的定义、重要性及其发展历程进行全面介绍。我们将探讨为何需要从模拟信号转向数字信号，以及数字信号处理在通信、音频、图像、控制、医疗、金融等众多领域的关键作用。此外，本章还会初步介绍数字信号处理的基本流程，包括信号采样、量化、编码以及后续的处理过程，为后续章节的学习奠定基础。 第二章 信号与系统的基本概念 深入理解信号与系统的基本概念是掌握数字信号处理的前提。本章将系统介绍连续时间信号与离散时间信号的分类与特性，如周期信号、非周期信号、能量信号、功率信号等。同时，我们将详细阐述线性时不变（LTI）系统的基本性质，如叠加性、时不变性、因果性、稳定性等。通过对卷积运算的深入讲解，读者将理解LTI系统如何对输入信号进行响应，这是分析和设计DSP系统的核心工具。 第三章 离散时间傅里叶变换（DTFT） 傅里叶分析是理解信号频谱特性的关键。本章将重点介绍离散时间傅里叶变换（DTFT），它是将离散时间信号从时域映射到频域的有力工具。我们将详细推导DTFT的定义、性质，并探讨其在信号频谱分析中的应用，例如如何通过DTFT观察信号的频率成分。此外，本章还将介绍离散傅里叶级数（DFS），它是DTFT在周期信号上的应用，为后续的离散傅里叶变换（DFT）奠定基础。 第四章 离散傅里叶变换（DFT）与快速傅里叶变换（FFT） DFT是将无限长的离散时间信号频谱转换为有限长离散序列的关键。本章将详细介绍DFT的定义、性质及其在信号分析中的作用。然而，直接计算DFT的计算复杂度较高，因此，快速傅里叶变换（FFT）算法的发明是DSP领域的一项革命性进展。本章将深入剖析几种常见的FFT算法，如Cooley-Tukey算法，并分析其计算效率的提升。通过大量的例子，读者将掌握DFT/FFT在信号频谱分析、相关分析等方面的实际应用。 第五章 Z变换 Z变换是数字信号处理中分析离散时间系统和信号的另一种强大工具，与拉普拉斯变换在连续时间系统分析中的作用相对应。本章将详细介绍Z变换的定义、收敛域（ROC）以及Z变换的重要性质，如线性性、时移性、卷积性质等。我们将重点讲解如何利用Z变换来分析离散时间系统的频率响应、稳定性以及因果性。通过Z变换，可以更方便地理解和设计数字滤波器。 第六章 数字滤波器设计基础 数字滤波器是数字信号处理中最基本也是最重要的组成部分之一，用于选择性地保留或去除信号中的特定频率成分。本章将首先介绍数字滤波器的基本概念，包括滤波器的分类（如低通、高通、带通、带阻滤波器）以及滤波器的性能指标（如通带纹波、阻带衰减、过渡带宽度）。随后，我们将重点讲解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。 第七章 无限冲激响应（IIR）滤波器设计 IIR滤波器以其高效的计算性能和较小的阶数就能实现所需的滤波特性而著称。本章将系统介绍IIR滤波器设计的方法。我们将首先讲解模拟滤波器（如巴特沃斯、切比雪夫、椭圆滤波器）的设计，然后介绍几种将模拟滤波器转换为数字滤波器的双线性变换法等脉冲不变法。通过实例演示，读者将学会如何根据给定的滤波指标设计出满足要求的IIR滤波器。 第八章 有限冲激响应（FIR）滤波器设计 FIR滤波器具有线性相位特性，在音频信号处理、图像处理等对相位失真敏感的领域具有不可替代的优势。本章将详细介绍FIR滤波器设计的方法。我们将讲解窗函数法，包括矩形窗、汉宁窗、海明窗、布莱克曼窗等不同窗函数的特性及其对滤波器性能的影响。此外，还将介绍更优化的Parks-McClellan算法（也称为最优等波纹法），它能设计出在通带和阻带上具有最小波纹的FIR滤波器。 第九章 采样理论与信号重建 采样是模拟信号转换为数字信号的关键步骤。本章将深入探讨采样理论，重点介绍奈奎斯特定理，它给出了无失真采样所需的最低采样频率。我们将分析欠采样和过采样现象及其后果。此外，本章还将详细介绍信号重建（也称为插值）的方法，如零阶保持、线性插值以及更精确的sinc插值，使得从采样后的离散序列中能够准确地重建原始连续信号。 第十章 有限字长效应 在实际的数字信号处理系统中，由于计算机存储和运算能力的限制，数字信号必须用有限的位数来表示，这就产生了有限字长效应。本章将深入分析量化误差、舍入误差、截断误差等对系统性能的影响，包括信噪比下降、振荡等问题。我们将介绍一些减小有限字长效应的常用技术，如抖动（dithering）、差分编码、截断补偿等。 第十一章 自适应信号处理 自适应信号处理是指信号处理系统能够根据输入信号的统计特性变化自动调整其自身参数，以达到最优性能。本章将介绍自适应滤波器的基本原理和常用算法，如最小均方（LMS）算法及其变种。我们将重点讲解LMS算法的收敛性、收敛速度和稳态误差等性能指标，并探讨其在噪声消除、回声消除、信道均衡等方面的广泛应用。 第十二章 多速率信号处理 多速率信号处理涉及对不同采样率信号进行处理，广泛应用于通信、音频和视频编解码等领域。本章将介绍多速率信号处理的基本概念，包括上采样（插值）和下采样（抽取）。我们将分析上采样和下采样过程中的频谱混叠和泄露问题，并介绍如何通过滤波器来解决这些问题，例如抽取滤波器和插值滤波器。 第十三章 应用案例分析 在掌握了数字信号处理的基本理论和算法后，本章将通过一系列实际应用案例，展示DSP的强大威力。我们将深入剖析以下领域的应用： 通信系统： 如数字调制解调、信道编码与解码、均衡技术等。 音频信号处理： 如音频压缩（MP3、AAC）、语音识别、音频特效（混响、均衡器）、降噪等。 图像与视频处理： 如图像压缩（JPEG、MPEG）、图像增强、边缘检测、目标识别、视频编码等。 生物医学信号处理： 如心电图（ECG）、脑电图（EEG）信号分析，医学成像（CT、MRI）的重建与处理。 控制系统： 数字PID控制器设计、状态估计等。 通过这些案例，读者将能够更直观地理解DSP理论在解决实际工程问题中的价值，并激发进一步探索的兴趣。 结论 本书系统地梳理了数字信号处理的核心理论知识，并结合丰富的应用实例，旨在为读者提供一个全面且深入的学习体验。通过对本书的学习，读者将能够熟练掌握数字信号处理的各种工具和技术，并将其有效地应用于解决复杂的工程问题，为在各自领域取得创新和进步奠定坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书的作者在图像处理领域有着深厚的造诣，对于如何利用数字信号处理的原理来优化图像的细节、增强对比度、去除噪声等方面，给出了非常系统且实用的指导。尤其是在边缘检测和特征提取部分，作者不仅详细阐述了Sobel、Laplacian、Canny等经典算子，还深入探讨了它们在不同复杂场景下的表现和适用性，并结合实际案例，展示了如何通过参数调整和组合使用，达到最佳的图像增强效果。书中的算法实现部分，提供了清晰的伪代码和MATLAB实现示例，对于初学者来说，这无疑是一份宝贵的学习资源。我特别欣赏作者在解释数学原理时，并没有一味地堆砌公式，而是通过直观的图示和生动的比喻，将抽象的概念具象化，使得即使是没有深厚数学背景的读者，也能轻松理解其中的奥妙。此外，书中还涉及了图像压缩的原理，如Huffman编码和DCT变换，并简要介绍了JPEG等常见压缩格式的实现思路，这对于理解数据存储和传输的效率优化非常有帮助。总的来说，这本书在图像处理的应用层面，给了我很大的启发。

评分☆☆☆☆☆

在通信系统应用这部分，这本书让我对信号的传输和接收有了全新的视角。作者清晰地讲解了调制解调的基本原理，从最简单的ASK、FSK、PSK，到更复杂的QAM，都给出了详实的数学推导和图示解释。我尤其喜欢关于信道编码的内容，作者不仅介绍了汉明码、卷积码等纠错码的基本概念，还深入探讨了它们在提高通信可靠性方面的作用。通过书中的实例，我了解到这些编码技术是如何在信号传输过程中加入冗余信息，以便在接收端能够检测并纠正错误，这对于保障数据在有噪声环境下的传输至关重要。书中还涉及了数字滤波在通信接收端的作用，如匹配滤波器的设计思路，以及如何通过滤波器来抑制干扰，提高信号的信噪比。这部分内容对于理解无线通信、卫星通信等领域的工作机制非常有帮助，让我明白了信息能够在浩瀚的宇宙中准确无误地传输，背后有着多么精密的数学和工程设计。

评分☆☆☆☆☆

这本书在生物医学信号处理领域的切入点非常独特，它将抽象的信号处理理论与具体的医疗应用紧密结合。例如，在心电图（ECG）信号分析方面，作者详细介绍了如何利用数字滤波技术去除ECG信号中的基线漂移和工频干扰，如何通过QRS波群检测算法来提取心率信息，以及如何识别和分类不同类型的心律失常。书中对脑电图（EEG）信号的处理也给我留下了深刻印象，作者讲解了如何利用傅里叶变换和时频分析来研究不同脑电波段（如alpha、beta、theta波）的活动规律，以及如何将其应用于睡眠分期、癫痫检测等诊断领域。此外，书中还触及了肌电图（EMG）信号的分析，这对于理解肌肉运动的神经控制和康复治疗有着重要的指导意义。作者在解释这些复杂的生物信号时，始终坚持以信号处理的视角出发，将生理现象转化为可量化的数字信号，并利用相应的算法进行分析，这种跨学科的融合方式，极大地拓展了我的思路。

评分☆☆☆☆☆

这本书在音频信号处理方面的内容，让我对声音的本质有了更深刻的认识。作者从基础的采样理论、量化误差讲起，层层递进，深入剖析了傅里叶变换在时域和频域之间的转换，以及它在分析音频频谱特性中的关键作用。让我印象深刻的是关于短时傅里叶变换（STFT）的讲解，作者不仅清晰地解释了窗口函数对频谱分辨率和时间分辨率的权衡，还通过对不同窗口函数（如Hamming、Hanning、Blackman）的性能对比，帮助读者理解如何根据具体需求选择最合适的窗口。此外，书中关于音频去噪的章节，详细介绍了谱减法、维纳滤波等经典方法，并分析了它们在处理不同类型噪声（如白噪声、背景噪声）时的优缺点。书中还提及了音频信号的识别和分类，例如利用MFCC（梅尔频率倒谱系数）进行语音识别的基础原理，以及如何通过模式识别技术来实现音乐流派的自动分类。这些内容为我理解现代音频技术，如智能语音助手、音乐推荐系统等，打下了坚实的基础，让我看到了数字信号处理在改善用户听觉体验方面的巨大潜力。

评分☆☆☆☆☆

本书的最后一部分，关于信号处理在仪器仪表和测量技术中的应用，让我深刻体会到数字信号处理是如何贯穿于我们日常的科学测量活动中的。作者从传感器信号的采集和预处理讲起，详细阐述了如何利用数字滤波来消除测量过程中的噪声，提高测量的精度和稳定性。例如，在温度、压力等物理量的测量中，由于传感器本身或者环境因素，往往会引入各种干扰，通过书中介绍的数字滤波方法，可以有效地滤除这些干扰，得到更准确的测量结果。书中还讨论了如何利用数字信号处理技术来实现信号的放大、衰减、以及频率的转换，这对于设计各种精密测量仪器至关重要。我特别关注了关于数据采集卡和嵌入式系统在信号处理中的应用，这部分内容让我了解到，如何将复杂的信号处理算法集成到硬件系统中，从而实现实时的数据监测和控制。这本书让我看到，那些看似简单的仪器背后，其实蕴含着深奥的数字信号处理知识。