數字信號處理及應用 機械工業齣版社 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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Newbold，Richard 著

圖書標籤:

• 數字信號處理
• 信號處理
• 機械工業齣版社
• 通信工程
• 電子工程
• MATLAB
• 算法
• 濾波
• 譜分析
• 係統分析

店鋪： 北京群洲文化專營店

齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111513407

商品編碼：29486588016

包裝：平裝

齣版時間：2015-09-01

基本信息

書名：數字信號處理及應用

定價：119.00元

作者：Newbold, Richard

齣版社：機械工業齣版社

齣版日期：2015-09-01

ISBN：9787111513407

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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本書著眼於數字信號處理過程中的實際應用，詳細介紹瞭有限衝激響應數字濾波器、數字頻率閤成、信號調諧、數字鎖相環、信道濾波器、數字自動增益控製等。另外，書末還附加瞭C/C 語言編寫的FORTRAN程序。

目錄

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齣版者的話
譯者序
前言
緻謝
章 數字頻率概述1
1.1 定義1
1.2 數字頻率的定義1
1.3 數字頻率的數學錶示5
1.4 歸一化頻率7
1.5 數字頻率的錶徵7
第2章 復變量概述9
2.1 復數的直角坐標形式10
2.2 復數的極坐標形式11
2.3 復數的根13
2.4 復數的值16
2.5 復數的指數形式17
2.6 復變量z的圖形化錶示18
2.7 極限18
2.8 解析函數19
2.9 奇點19
2.10 整函數19
2.11 復數∞20
2.12 復數微分20
2.13 柯西黎曼方程21
2.14 單連通區域23
2.15 圍綫23
2.16 綫積分24
2.17 實綫積分25
2.18 復綫積分38
2.19 柯西定理43
2.20 常用積分錶48
2.21 柯西積分49
2.22 留數定理54
2.23 參考文獻57
第3章 傅裏葉變換概述58
3.1 傅裏葉級數簡述58
3.2 傅裏葉變換簡述73
3.3 離散傅裏葉變換概述88
3.4 DFT處理增益129
3.5 DFT信號處理應用舉例133
3.6 離散時間傅裏葉變換135
3.7 快速傅裏葉變換137
3.8 參考文獻138
第4章 z變換概述139
4.1 復數錶示139
4.2 z變換的原理140
4.3 左邊z變換142
4.4 右邊z變換142
4.5 雙邊z變換142
4.6 z變換的收斂條件142
4.7 係統穩定性147
4.8 z變換的性質149
4.9 常見z變換對154
4.10 反z變換156
4.11 零極點標準形式168
4.12 z變換的應用177
4.13 重要公式的總結193
4.14 參考文獻194
第5章 FIR數字濾波器195
5.1 數字濾波器的迴顧195
5.2 FIR濾波器設計的Parks-McClellan法199
5.3 半帶濾波器的PM實現221
5.4 參考文獻225
第6章 多速率FIR濾波器設計226
6.1 多相濾波器226
6.2 半帶濾波器243
6.3 級聯的積分梳狀濾波器245
6.4 參考文獻280
第7章 復信號到實信號的轉換281
7.1 一個典型的數字信號處理係統282
7.2 復信號到實信號的轉換285
7.3 復信號到實信號的仿真結果295
7.4 參考文獻304
第8章 數字頻率閤成305
8.1 NCO305
8.2 增強的NCO相位纍加器323
8.3 NCO閤成輸齣的頻率誤差327
8.4 對NCO輸齣加入一個可編程的相位偏移331
8.5 設計一個行業級的NCO335
8.6 NCO的相位抖動342
8.7 參考文獻344
第9章 信號調諧345
9.1 連續時間（模擬）傅裏葉變換345
9.2 離散時間（數字）傅裏葉變換365
9.3 重要公式401
9.4 參考文獻403
0章 彈性存儲器404
10.1 彈性存儲器的應用舉例404
10.2 PCM多路復用分層結構405
10.3 DS-1C多路復用器設計概述409
10.4 彈性存儲器的設計412
10.5 彈性存儲器的硬件實現423
10.6 DS-1C多路復用器的總體設計框圖429
10.7 附加信息431
10.8 參考資料431
1章 數字化的數據鎖定環432
11.1 數字化的數據鎖定設計432
11.2 數字化的數據鎖定的穩態錶現445
11.3 數字化的數據鎖定的瞬態錶現447
11.4 數據鎖定環比特級仿真452
11.5 工程上的注意事項466
11.6 重要公式的總結466
11.7 參考文獻467
2章 信道化濾波器組468
12.1 概述468
12.2 信道化器功能概述470
12.3 信道化器詳細設計的概念494
12.4 信道化器的軟件仿真結果519
12.5 信道化器的硬件設計實例523
12.6 重要公式的總結526
12.7 參考文獻526
3章 數字自動增益控製527
13.1 設計1型RMS AGC電路529
13.2 設計2型RMS AGC電路566
13.3 參考文獻568
索引569

作者介紹

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文摘

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序言

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《數字信號處理基礎與進階》 簡介 本書旨在為讀者構建一個紮實的數字信號處理（DSP）理論框架，並深入探討其在現代工程與科學領域中的廣泛應用。我們力求內容詳實、邏輯清晰，既能滿足初學者快速入門的需求，也能為有一定基礎的工程師和研究人員提供深入的洞察和進階的學習路徑。通過理論講解、算法剖析和實例分析相結閤的方式，本書將帶您領略數字信號處理的強大魅力，並掌握運用其解決實際問題的核心能力。 第一章 數字信號處理概述 本章將對數字信號處理的定義、重要性及其發展曆程進行全麵介紹。我們將探討為何需要從模擬信號轉嚮數字信號，以及數字信號處理在通信、音頻、圖像、控製、醫療、金融等眾多領域的關鍵作用。此外，本章還會初步介紹數字信號處理的基本流程，包括信號采樣、量化、編碼以及後續的處理過程，為後續章節的學習奠定基礎。 第二章 信號與係統的基本概念 深入理解信號與係統的基本概念是掌握數字信號處理的前提。本章將係統介紹連續時間信號與離散時間信號的分類與特性，如周期信號、非周期信號、能量信號、功率信號等。同時，我們將詳細闡述綫性時不變（LTI）係統的基本性質，如疊加性、時不變性、因果性、穩定性等。通過對捲積運算的深入講解，讀者將理解LTI係統如何對輸入信號進行響應，這是分析和設計DSP係統的核心工具。 第三章 離散時間傅裏葉變換（DTFT） 傅裏葉分析是理解信號頻譜特性的關鍵。本章將重點介紹離散時間傅裏葉變換（DTFT），它是將離散時間信號從時域映射到頻域的有力工具。我們將詳細推導DTFT的定義、性質，並探討其在信號頻譜分析中的應用，例如如何通過DTFT觀察信號的頻率成分。此外，本章還將介紹離散傅裏葉級數（DFS），它是DTFT在周期信號上的應用，為後續的離散傅裏葉變換（DFT）奠定基礎。 第四章 離散傅裏葉變換（DFT）與快速傅裏葉變換（FFT） DFT是將無限長的離散時間信號頻譜轉換為有限長離散序列的關鍵。本章將詳細介紹DFT的定義、性質及其在信號分析中的作用。然而，直接計算DFT的計算復雜度較高，因此，快速傅裏葉變換（FFT）算法的發明是DSP領域的一項革命性進展。本章將深入剖析幾種常見的FFT算法，如Cooley-Tukey算法，並分析其計算效率的提升。通過大量的例子，讀者將掌握DFT/FFT在信號頻譜分析、相關分析等方麵的實際應用。 第五章 Z變換 Z變換是數字信號處理中分析離散時間係統和信號的另一種強大工具，與拉普拉斯變換在連續時間係統分析中的作用相對應。本章將詳細介紹Z變換的定義、收斂域（ROC）以及Z變換的重要性質，如綫性性、時移性、捲積性質等。我們將重點講解如何利用Z變換來分析離散時間係統的頻率響應、穩定性以及因果性。通過Z變換，可以更方便地理解和設計數字濾波器。 第六章 數字濾波器設計基礎 數字濾波器是數字信號處理中最基本也是最重要的組成部分之一，用於選擇性地保留或去除信號中的特定頻率成分。本章將首先介紹數字濾波器的基本概念，包括濾波器的分類（如低通、高通、帶通、帶阻濾波器）以及濾波器的性能指標（如通帶紋波、阻帶衰減、過渡帶寬度）。隨後，我們將重點講解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。 第七章 無限衝激響應（IIR）濾波器設計 IIR濾波器以其高效的計算性能和較小的階數就能實現所需的濾波特性而著稱。本章將係統介紹IIR濾波器設計的方法。我們將首先講解模擬濾波器（如巴特沃斯、切比雪夫、橢圓濾波器）的設計，然後介紹幾種將模擬濾波器轉換為數字濾波器的雙綫性變換法等脈衝不變法。通過實例演示，讀者將學會如何根據給定的濾波指標設計齣滿足要求的IIR濾波器。 第八章 有限衝激響應（FIR）濾波器設計 FIR濾波器具有綫性相位特性，在音頻信號處理、圖像處理等對相位失真敏感的領域具有不可替代的優勢。本章將詳細介紹FIR濾波器設計的方法。我們將講解窗函數法，包括矩形窗、漢寜窗、海明窗、布萊剋曼窗等不同窗函數的特性及其對濾波器性能的影響。此外，還將介紹更優化的Parks-McClellan算法（也稱為最優等波紋法），它能設計齣在通帶和阻帶上具有最小波紋的FIR濾波器。 第九章 采樣理論與信號重建 采樣是模擬信號轉換為數字信號的關鍵步驟。本章將深入探討采樣理論，重點介紹奈奎斯特定理，它給齣瞭無失真采樣所需的最低采樣頻率。我們將分析欠采樣和過采樣現象及其後果。此外，本章還將詳細介紹信號重建（也稱為插值）的方法，如零階保持、綫性插值以及更精確的sinc插值，使得從采樣後的離散序列中能夠準確地重建原始連續信號。 第十章 有限字長效應 在實際的數字信號處理係統中，由於計算機存儲和運算能力的限製，數字信號必須用有限的位數來錶示，這就産生瞭有限字長效應。本章將深入分析量化誤差、捨入誤差、截斷誤差等對係統性能的影響，包括信噪比下降、振蕩等問題。我們將介紹一些減小有限字長效應的常用技術，如抖動（dithering）、差分編碼、截斷補償等。 第十一章 自適應信號處理 自適應信號處理是指信號處理係統能夠根據輸入信號的統計特性變化自動調整其自身參數，以達到最優性能。本章將介紹自適應濾波器的基本原理和常用算法，如最小均方（LMS）算法及其變種。我們將重點講解LMS算法的收斂性、收斂速度和穩態誤差等性能指標，並探討其在噪聲消除、迴聲消除、信道均衡等方麵的廣泛應用。 第十二章 多速率信號處理 多速率信號處理涉及對不同采樣率信號進行處理，廣泛應用於通信、音頻和視頻編解碼等領域。本章將介紹多速率信號處理的基本概念，包括上采樣（插值）和下采樣（抽取）。我們將分析上采樣和下采樣過程中的頻譜混疊和泄露問題，並介紹如何通過濾波器來解決這些問題，例如抽取濾波器和插值濾波器。 第十三章 應用案例分析 在掌握瞭數字信號處理的基本理論和算法後，本章將通過一係列實際應用案例，展示DSP的強大威力。我們將深入剖析以下領域的應用： 通信係統： 如數字調製解調、信道編碼與解碼、均衡技術等。 音頻信號處理： 如音頻壓縮（MP3、AAC）、語音識彆、音頻特效（混響、均衡器）、降噪等。 圖像與視頻處理： 如圖像壓縮（JPEG、MPEG）、圖像增強、邊緣檢測、目標識彆、視頻編碼等。 生物醫學信號處理： 如心電圖（ECG）、腦電圖（EEG）信號分析，醫學成像（CT、MRI）的重建與處理。 控製係統： 數字PID控製器設計、狀態估計等。 通過這些案例，讀者將能夠更直觀地理解DSP理論在解決實際工程問題中的價值，並激發進一步探索的興趣。 結論 本書係統地梳理瞭數字信號處理的核心理論知識，並結閤豐富的應用實例，旨在為讀者提供一個全麵且深入的學習體驗。通過對本書的學習，讀者將能夠熟練掌握數字信號處理的各種工具和技術，並將其有效地應用於解決復雜的工程問題，為在各自領域取得創新和進步奠定堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本書在音頻信號處理方麵的內容，讓我對聲音的本質有瞭更深刻的認識。作者從基礎的采樣理論、量化誤差講起，層層遞進，深入剖析瞭傅裏葉變換在時域和頻域之間的轉換，以及它在分析音頻頻譜特性中的關鍵作用。讓我印象深刻的是關於短時傅裏葉變換（STFT）的講解，作者不僅清晰地解釋瞭窗口函數對頻譜分辨率和時間分辨率的權衡，還通過對不同窗口函數（如Hamming、Hanning、Blackman）的性能對比，幫助讀者理解如何根據具體需求選擇最閤適的窗口。此外，書中關於音頻去噪的章節，詳細介紹瞭譜減法、維納濾波等經典方法，並分析瞭它們在處理不同類型噪聲（如白噪聲、背景噪聲）時的優缺點。書中還提及瞭音頻信號的識彆和分類，例如利用MFCC（梅爾頻率倒譜係數）進行語音識彆的基礎原理，以及如何通過模式識彆技術來實現音樂流派的自動分類。這些內容為我理解現代音頻技術，如智能語音助手、音樂推薦係統等，打下瞭堅實的基礎，讓我看到瞭數字信號處理在改善用戶聽覺體驗方麵的巨大潛力。

評分☆☆☆☆☆

在通信係統應用這部分，這本書讓我對信號的傳輸和接收有瞭全新的視角。作者清晰地講解瞭調製解調的基本原理，從最簡單的ASK、FSK、PSK，到更復雜的QAM，都給齣瞭詳實的數學推導和圖示解釋。我尤其喜歡關於信道編碼的內容，作者不僅介紹瞭漢明碼、捲積碼等糾錯碼的基本概念，還深入探討瞭它們在提高通信可靠性方麵的作用。通過書中的實例，我瞭解到這些編碼技術是如何在信號傳輸過程中加入冗餘信息，以便在接收端能夠檢測並糾正錯誤，這對於保障數據在有噪聲環境下的傳輸至關重要。書中還涉及瞭數字濾波在通信接收端的作用，如匹配濾波器的設計思路，以及如何通過濾波器來抑製乾擾，提高信號的信噪比。這部分內容對於理解無綫通信、衛星通信等領域的工作機製非常有幫助，讓我明白瞭信息能夠在浩瀚的宇宙中準確無誤地傳輸，背後有著多麼精密的數學和工程設計。

評分☆☆☆☆☆

這本書在生物醫學信號處理領域的切入點非常獨特，它將抽象的信號處理理論與具體的醫療應用緊密結閤。例如，在心電圖（ECG）信號分析方麵，作者詳細介紹瞭如何利用數字濾波技術去除ECG信號中的基綫漂移和工頻乾擾，如何通過QRS波群檢測算法來提取心率信息，以及如何識彆和分類不同類型的心律失常。書中對腦電圖（EEG）信號的處理也給我留下瞭深刻印象，作者講解瞭如何利用傅裏葉變換和時頻分析來研究不同腦電波段（如alpha、beta、theta波）的活動規律，以及如何將其應用於睡眠分期、癲癇檢測等診斷領域。此外，書中還觸及瞭肌電圖（EMG）信號的分析，這對於理解肌肉運動的神經控製和康復治療有著重要的指導意義。作者在解釋這些復雜的生物信號時，始終堅持以信號處理的視角齣發，將生理現象轉化為可量化的數字信號，並利用相應的算法進行分析，這種跨學科的融閤方式，極大地拓展瞭我的思路。

評分☆☆☆☆☆

這本書的作者在圖像處理領域有著深厚的造詣，對於如何利用數字信號處理的原理來優化圖像的細節、增強對比度、去除噪聲等方麵，給齣瞭非常係統且實用的指導。尤其是在邊緣檢測和特徵提取部分，作者不僅詳細闡述瞭Sobel、Laplacian、Canny等經典算子，還深入探討瞭它們在不同復雜場景下的錶現和適用性，並結閤實際案例，展示瞭如何通過參數調整和組閤使用，達到最佳的圖像增強效果。書中的算法實現部分，提供瞭清晰的僞代碼和MATLAB實現示例，對於初學者來說，這無疑是一份寶貴的學習資源。我特彆欣賞作者在解釋數學原理時，並沒有一味地堆砌公式，而是通過直觀的圖示和生動的比喻，將抽象的概念具象化，使得即使是沒有深厚數學背景的讀者，也能輕鬆理解其中的奧妙。此外，書中還涉及瞭圖像壓縮的原理，如Huffman編碼和DCT變換，並簡要介紹瞭JPEG等常見壓縮格式的實現思路，這對於理解數據存儲和傳輸的效率優化非常有幫助。總的來說，這本書在圖像處理的應用層麵，給瞭我很大的啓發。

評分☆☆☆☆☆

本書的最後一部分，關於信號處理在儀器儀錶和測量技術中的應用，讓我深刻體會到數字信號處理是如何貫穿於我們日常的科學測量活動中的。作者從傳感器信號的采集和預處理講起，詳細闡述瞭如何利用數字濾波來消除測量過程中的噪聲，提高測量的精度和穩定性。例如，在溫度、壓力等物理量的測量中，由於傳感器本身或者環境因素，往往會引入各種乾擾，通過書中介紹的數字濾波方法，可以有效地濾除這些乾擾，得到更準確的測量結果。書中還討論瞭如何利用數字信號處理技術來實現信號的放大、衰減、以及頻率的轉換，這對於設計各種精密測量儀器至關重要。我特彆關注瞭關於數據采集卡和嵌入式係統在信號處理中的應用，這部分內容讓我瞭解到，如何將復雜的信號處理算法集成到硬件係統中，從而實現實時的數據監測和控製。這本書讓我看到，那些看似簡單的儀器背後，其實蘊含著深奧的數字信號處理知識。