信号分析与处理实验指导书 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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钱玲，虞粉英，李彧 著

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出版社： 科学出版社有限责任公司

ISBN：9787030336156

商品编码：29489053019

包装：平装

出版时间：2017-02-01

图书基本信息
图书名称	信号分析与处理实验指导书
作者	钱玲,虞粉英,李彧
定价	38.00元
出版社	科学出版社有限责任公司
ISBN	9787030336156
出版日期	2017-02-01
字数
页码
版次	31
装帧	平装
开本	16开
商品重量	0.359Kg

内容简介

本书是与“信号与系统”、“数字信号处理”和“DSP技术应用”三门课程配套的实验指导书，主要内容包括硬件实验和软件实验，其中，每个实验都给出实验目的、实验原理、实验内容和实验后的思考。硬件实验中仪器的使用说明、软件实验中软件的使用说明均在附录中呈现。本书的特点是覆盖面广、实用性强，通过阅读本书可以了解上述三门课程的精髓。 本书可以作为高等院校电子信息类专业本科生或专科生的实验指导教材，也可供有关技术人员和科研管理人员使用，或作为自学人员的参考书。

作者简介

目录

前言 篇 信号分析与处理硬件　实验篇 　实验1 周期信号的频谱测试 　实验2 系统频率响应特性的测量 　实验3 信号通过线性系统 　实验4 信号的采样和采样定理 　实验5 通用DSP实现IIR滤波器 　实验6 通用DSP实现FIR滤波器 　实验7 FIR滤波器结构的实现 　实验8 FFT分析信号频谱 　实验9 DSP开发基础　实验 　实验10 任意信号发生器 　实验11 DSP数据采集 　实验12 FIR滤波器的DSP实现 　实验13 使用T1库函数实现FIR滤波器 　实验14 使用T1库函数实现IIR滤波器 　实验15 基于DSP的实时频谱分析 第二篇 信号分析与处理软件　实验篇 　实验16 熟悉Matlab环境与连续时间信号的时域分析 　实验17 连续时间信号的时域分析 　实验18 连续信号的变换域分析 　实验19 连续时间系统的时域分析 　实验20 连续时间系统的变换域分析 　实验21 傅里叶变换域的应用 　实验22 离散时间信号的时域和变换域分析 　实验23 离散时间系统的时域与变换域分析 　实验24 系统的状态变量分析法 　实验25 IIR数字滤波器的设计 　实验26 FIR数字滤波器的设计 　实验27 快速傅里叶变换(FFT)及其应用 　实验28 滤波器结构及其量化效应 附录

编辑推荐

文摘

序言

《数字信号处理基础与实践》 书籍简介 本书是一本系统阐述数字信号处理（DSP）理论、方法和应用的书籍，旨在为读者提供坚实的理论基础和丰富的实践经验。全书内容涵盖了从基础的信号与系统概念，到复杂的数字滤波器设计、谱分析技术，再到实际应用中的信号采集与处理等多个方面。本书特别注重理论与实践的结合，通过大量的实例和代码示例，帮助读者深入理解抽象的数学概念，并能够将所学知识应用于解决实际工程问题。 第一部分：数字信号处理基础 第一章：绪论 本章首先介绍了信号与信息的基本概念，以及信号在科学技术中的重要性。接着，详细阐述了模拟信号与数字信号的区别与联系，强调了数字化处理的优势，如抗干扰能力强、易于存储和传输、处理灵活等。在此基础上，引出了数字信号处理（DSP）的定义、研究范畴及其在通信、音频、图像、雷达、生物医学工程等众多领域的广泛应用。本章还简要回顾了数字信号处理的发展历程，并展望了其未来的发展趋势，为读者构建一个宏观的认知框架。 第二章：信号与系统 本章是数字信号处理的基石，深入探讨了信号和系统的基本概念。 信号的表示与分类： 介绍了连续时间信号和离散时间信号的数学表示方法，包括周期信号、非周期信号、能量信号、功率信号、偶信号、奇信号等。重点讲解了单位冲激信号（Delta函数）和单位阶跃信号（Unit Step Function）的性质及其在信号分析中的作用。 系统及其基本性质： 定义了系统作为对输入信号进行变换的实体，并详细阐述了系统的线性、时不变性、因果性、稳定性等基本性质。通过大量的实例，解释了如何判断一个系统是否具有这些性质。 卷积： 详细讲解了离散时间系统的时域分析方法——卷积。深入剖析了卷积的定义、计算方法以及其在系统响应分析中的核心地位。通过图示和公式推导，让读者深刻理解卷积操作的物理意义，即系统输出是输入信号与系统冲激响应的卷积。 Z变换： 介绍了Z变换作为拉普拉斯变换在离散时间系统中的对应。详细讲解了Z变换的定义、收敛域（ROC）的概念及其重要性。阐述了Z变换的性质，如线性、时移、尺度变换、微分、卷积性质等，并提供了如何利用Z变换求解线性时不变离散时间系统的零输入响应和零状态响应的方法。还重点介绍了单边Z变换和双边Z变换的应用场景。 傅里叶变换及其性质： 引入了离散时间傅里叶变换（DTFT）和离散傅里叶变换（DFT），用于分析信号的频域特性。详细讲解了DTFT的定义、收敛性要求以及其在表示连续时间信号的离散化频谱中的作用。重点阐述了DFT作为DTFT的有限长序列采样，以及其在计算机实现中的重要性。深入剖析了傅里叶变换的诸多重要性质，如线性、时移、频移、对称性、周期性、帕塞瓦尔定理等，并强调了这些性质在信号分析和处理中的应用价值。 第三章：采样定理 本章聚焦于数字信号处理的核心环节——信号的采样。 采样过程的数学描述： 详细讲解了理想采样和实际采样（脉冲采样、自然采样、平顶采样）的数学模型。通过图示和公式，直观地展示了采样过程对信号频谱的影响。 奈奎斯特-香农采样定理： 深入阐述了采样定理的原理，即为了无失真地恢复原始连续时间信号，采样频率必须大于信号最高频率的两倍（奈奎斯特频率）。详细解释了采样定理的理论基础和实践意义。 欠采样与过采样： 分析了欠采样（低于奈奎斯特频率采样）和过采样（高于奈奎斯特频率采样）的后果。解释了欠采样会导致频谱混叠（Aliasing），并探讨了防止混叠的有效方法，如抗混叠滤波器。阐述了过采样在提高采样精度、简化抗混叠滤波器设计等方面的好处。 采样定理的应用： 结合实际案例，讲解了采样定理在音频、视频、通信系统等领域的应用，强调了正确选择采样频率对信号处理性能的关键影响。 第二部分：数字滤波器设计与分析 第四章：离散时间傅里叶变换（DFT）与快速傅里叶变换（FFT） 本章侧重于DFT及其高效实现算法FFT。 DFT的定义与性质： 重温DFT的定义，并深入探讨其与DTFT的关系。详细讲解了DFT的周期性、线性、对称性、卷积性质以及循环移位性质等，并阐述了这些性质在算法分析中的应用。 DFT在信号分析中的应用： 介绍了DFT如何用于计算信号的频谱，包括幅度谱和相位谱。演示了如何利用DFT进行信号的频率成分分析、谐波分析等。 快速傅里叶变换（FFT）： 详细介绍了FFT算法的原理，特别是Cooley-Tukey算法。通过分治思想，阐述了FFT如何大幅度降低DFT的计算复杂度，从O(N^2)降低到O(N log N)。提供了FFT算法的基本流程和不同形式（如按时间抽取、按频率抽取）。 FFT的应用： 强调了FFT在现代信号处理中的核心地位，尤其是在谱分析、相关计算、卷积计算等方面。通过实例，展示了FFT在快速计算卷积、实现高效的滤波器等方面的巨大优势。 第五章：数字滤波器 本章系统介绍数字滤波器的基本概念、分类和设计。 数字滤波器的基本概念： 定义了数字滤波器作为一种对数字信号的频率成分进行选择性衰减或增强的系统。阐述了滤波器设计的目的，如去除噪声、分离信号、提取特定频率分量等。 数字滤波器的分类： 无限冲激响应（IIR）滤波器： 讲解了IIR滤波器的结构和特点，其冲激响应无限长，系统函数（传递函数）具有极点。介绍了IIR滤波器可以实现更陡峭的过渡带和更低的阶数，但设计和稳定性分析相对复杂。 有限冲激响应（FIR）滤波器： 讲解了FIR滤波器的结构和特点，其冲激响应有限长，系统函数只有零点。强调了FIR滤波器总是稳定且线性相位，设计相对简单，但实现相同的频率选择性可能需要更高的阶数。 滤波器设计的一般步骤： 介绍了设计数字滤波器的通用流程，包括确定滤波器的技术指标（如通带、阻带、过渡带宽度、衰减量等）、选择滤波器类型（IIR或FIR）、选择设计方法，以及根据技术指标推导出滤波器系数。 IIR滤波器设计方法： 重点介绍了脉冲响应不变法、双线性变换法等将模拟滤波器原型（如巴特沃斯、切比雪夫、椭圆滤波器）转换为数字滤波器的常用方法。 FIR滤波器设计方法： 详细讲解了窗函数法，包括矩形窗、汉宁窗、海明窗、布莱克曼窗等不同窗函数的性质及其对频率响应的影响。介绍了频率采样法和最优逼近法（如Parks-McClellan算法），这些方法可以设计出具有特定相位特性的FIR滤波器。 滤波器性能评估： 讲解了如何通过频率响应、幅度响应、相位响应、群延迟、阶数等指标来评估滤波器的性能。 第六章：数字滤波器分析 本章深入分析数字滤波器的性能和特性。 频率响应： 详细解释了数字滤波器频率响应的定义、计算方法及其意义。通过绘制幅度响应和相位响应曲线，直观地展示滤波器在不同频率下的增益和相位变化。 零点与极点分析： 探讨了滤波器传递函数（Z域）的零点和极点对系统频率响应的影响。分析了极点的收敛域（ROC）与系统稳定性的关系。 线性相位特性： 重点讲解了FIR滤波器实现线性相位的条件及其重要性。阐述了线性相位滤波器在不引起信号失真的情况下进行滤波的优势，以及在通信、音频处理等领域的广泛应用。 滤波器结构： 介绍了直接型、级联型、并联型等不同滤波器实现结构，并分析了它们在计算量、数值稳定性、硬件实现等方面的优缺点。 稳定性分析： 深入讲解了IIR滤波器和FIR滤波器的稳定性判据。对于IIR滤波器，强调了所有极点必须位于单位圆内；对于FIR滤波器，则其稳定性是先天保证的。 第三部分：数字信号处理的应用 第七章：谱分析技术 本章介绍用于分析信号频率成分的多种方法。 经典谱估计： 介绍了周期图法、改进的周期图法等基于傅里叶变换的经典谱估计方法。分析了这些方法的优缺点，如计算量、分辨率和方差等。 现代谱估计： 重点讲解了参数化谱估计方法，如AR模型、MA模型、ARMA模型及其估计方法（如Yule-Walker方程）。阐述了这些方法在提高谱分辨率、降低方差等方面的优势。 高分辨率谱估计： 介绍了Suzuki谱估计、MUSIC算法等高分辨率谱估计技术，用于精确估计信号的频率和方向。 谱分析的应用： 结合实例，展示了谱分析在语音识别、故障诊断、地震勘探、雷达信号分析等领域的应用。 第八章：自适应信号处理 本章介绍能够根据输入信号动态调整自身特性的自适应信号处理技术。 自适应滤波器基本原理： 阐述了自适应滤波器的核心思想——通过迭代优化算法，使滤波器系数不断调整，以最小化某个性能函数（如误差信号的均方值）。 LMS算法： 详细讲解了最小均方（LMS）算法的原理、收敛性分析和实现步骤。LMS算法是最简单、最常用的自适应算法之一。 RLS算法： 介绍了递归最小二乘（RLS）算法，与LMS算法相比，RLS算法收敛速度更快，但计算量更大。 自适应滤波器的应用： 阐述了自适应滤波器在噪声消除、均衡器、回声消除、系统辨识等领域的广泛应用。 第九章：相关分析 本章介绍分析信号之间相似性或依赖性的方法。 自相关函数： 定义了自相关函数的概念，并分析了其性质，如对称性、最大值出现在零延迟处等。阐述了自相关函数在分析信号周期性、平稳性等方面的作用。 互相关函数： 定义了互相关函数的概念，并分析了其性质。阐述了互相关函数在检测两个信号之间的延迟、相似性等方面的应用，例如雷达信号的目标探测、通信系统的同步等。 相关分析的应用： 结合实例，展示了相关分析在模式识别、信号检测、系统辨识等领域的应用。 第十章：多速率信号处理 本章介绍对信号采样率进行变换的技术。 抽取（Decimation）： 讲解了抽取（降采样）的原理，即以整数因子去除原始信号的样本，从而降低采样率。分析了抽取过程中可能产生的频谱混叠问题，以及如何通过抗混叠滤波器来解决。 插值（Interpolation）： 讲解了插值（升采样）的原理，即通过插入零值样本或利用插值滤波器增加原始信号的样本，从而提高采样率。 多速率滤波器的应用： 阐述了多速率信号处理在通信系统（如数据传输率匹配）、音频处理（如采样率转换）、图像处理（如分辨率调整）等领域的关键作用。 第十一章：数字信号处理在通信系统中的应用 本章将前面章节介绍的理论和技术应用于具体的通信系统场景。 调制与解调： 介绍了数字信号在通信系统中常用的调制解调技术，如ASK、FSK、PSK、QAM等，以及如何利用数字信号处理技术实现这些调制解调过程。 信道编码与解码： 讨论了数字通信中纠错编码的基本原理，以及如何利用数字信号处理实现编码和解码。 均衡技术： 阐述了由于信道失真引起的码间串扰问题，以及如何利用数字信号处理中的均衡技术来补偿信道效应。 OFDM（正交频分复用）： 详细介绍了OFDM技术，这是一种将高速数据流分割成多个低速数据流，并在多个正交子载波上同时传输的技术。阐述了OFDM系统中FFT/IFFT在调制解调中的核心作用。 第十二章：数字信号处理在图像和音频处理中的应用 本章展示数字信号处理在多媒体领域的实际应用。 图像处理： 图像增强： 介绍了基于滤波器的图像去噪（如高斯滤波、中值滤波）、边缘检测（如Sobel算子、Laplacian算子）等技术。 图像压缩： 简要介绍了离散余弦变换（DCT）在JPEG图像压缩标准中的应用。 图像复原： 讨论了模糊图像的复原等问题。 音频处理： 音频去噪： 介绍了如何利用滤波器去除音频信号中的背景噪声。 音频压缩： 简要介绍了MP3等音频压缩标准中利用心理声学模型进行有损压缩的原理。 语音信号处理： 提及了语音识别、语音合成等相关技术。 附录 数学基础回顾： 简要回顾了复数、线性代数、概率论等与数字信号处理相关的数学知识。 常用算法的伪代码： 提供了一些核心算法（如FFT、FIR滤波器滤波、IIR滤波器滤波）的伪代码，方便读者理解和实现。 本书的特色 理论系统性强： 覆盖了数字信号处理的核心理论知识，逻辑清晰，由浅入深。 实践导向： 大量结合实际应用场景，通过丰富的实例和图示，帮助读者理解抽象概念。 易于学习： 语言通俗易懂，避免过多生僻的专业术语，注重概念的直观解释。 代码示例： 提供了MATLAB等常用开发工具的实现代码示例，便于读者动手实践和验证。 工程应用广泛： 强调了数字信号处理在通信、音频、图像、控制等多个工程领域的应用价值。 适用读者 本书适合以下读者： 电子工程、通信工程、自动化、计算机科学等专业的本科生和研究生。 从事相关技术工作的工程师和研发人员。 对数字信号处理技术感兴趣的初学者。 通过阅读本书，读者将能够全面掌握数字信号处理的基本理论和方法，并具备将这些知识应用于解决实际工程问题的能力。

评分☆☆☆☆☆

这本书的配套资源支持力度确实值得称赞。如今学习实验技术，光有纸质书是远远不够的，软件仿真和数据模拟的配合至关重要。很高兴看到作者团队为这本书搭建了一个非常完善的支持平台。无论是代码示例的同步更新，还是实验数据包的随时下载，都保证了我们能始终使用最新的、与书中内容完全匹配的资源进行学习。这种与时俱进的维护方式，在技术快速迭代的今天显得尤为重要。此外，对于实验中可能遇到的软件环境配置问题，官方提供了一个非常清晰的指引文档，成功避免了许多因环境不兼容导致的学习受阻。总而言之，这是一套集严谨理论、精细操作指导和强大资源支持于一体的优秀教材，极大地提升了自学过程的顺畅度和有效性。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和装帧设计真的让人眼前一亮，那种沉稳又不失现代感的风格，拿在手里就有一种想要认真钻研下去的冲动。纸张的质感也相当不错，印刷清晰度极高，即便是那些复杂的波形图和电路原理图，细节也勾勒得非常到位，长时间阅读下来眼睛也不会感到疲劳。尤其值得称赞的是，书中的图文对应做得极其出色，很多理论概念往往需要通过直观的视觉辅助才能真正理解，这本书在这方面做得非常到位，每一张插图都不是为了填充版面而存在，而是紧密围绕着核心知识点进行讲解和补充说明，这对于初学者来说简直是福音。封面设计上，那种深邃的蓝色调与简洁的几何线条组合，透露出一种严谨的学术气息，让人感觉到这不是一本敷衍了事的实验手册，而是一部精心打磨的教学良品。整体来看，从拿到书的那一刻起，我就觉得它在物理层面已经为高质量的学习体验奠定了坚实的基础，这在很多同类教材中是少见的，体现了出版方对学习者体验的重视。

评分☆☆☆☆☆

从内容深度上讲，这本书展现了非常扎实的工程实践能力。它提供的实验案例并非那种停留在教科书层面、缺乏实际应用价值的“玩具”项目，而是紧密结合了当前信号处理领域中一些实际的应用场景和挑战。通过完成这些实验，我不仅巩固了傅里叶变换、滤波器设计等核心概念，更重要的是，学会了如何将这些理论工具应用于解决实际的信号失真、噪声抑制等工程问题。书中对实验结果的分析和讨论部分也相当有启发性，它没有直接给出标准答案，而是引导读者去思考不同参数选择对最终性能产生的影响，这种开放式的引导，极大地锻炼了我的批判性思维和工程判断力。读完后感觉自己不仅仅是学会了操作，更是对整个信号处理流程有了更深层次的体悟。

评分☆☆☆☆☆

这本书的章节逻辑组织得非常巧妙，它似乎不是简单地将知识点堆砌起来，而是遵循了一条清晰的、由浅入深的学习路径。我个人非常欣赏它将基础理论回顾与实际操作步骤之间建立起来的无缝连接。在介绍每一个实验模块之前，作者总是会用寥寥数语精准地重申必要的理论背景，确保读者在动手之前脑子里已经有了一个清晰的框架，这极大地避免了“知其然不知其所以然”的学习困境。这种结构设计非常适合需要快速上手但又要求理解深刻的学习者。我感觉自己不是在被动地执行一系列指令，而是在遵循一个设计精巧的学习旅程，每完成一个小实验，都能清晰地感觉到自己的知识体系又向前迈进了一大步。这种层层递进的编排方式，使得原本可能枯燥的实验过程变得富有探索性和成就感。

评分☆☆☆☆☆

我最喜欢这本书的一点，是它对实验细节的描述达到了近乎偏执的程度。很多实验指导书在关键步骤上总是含糊其辞，留给读者自行摸索，结果就是浪费大量时间在调试环境或者软件设置上。然而，这本书在这方面简直是教科书级别的详尽。无论是特定软件版本的参数设置，还是硬件连接时需要注意的极性问题，都被标注得清清楚楚，甚至连常见的错误代码和对应的排查思路都给出来了。这对于独立完成实验的读者来说，无疑是节省了巨大的时间成本。这种“保姆式”的细致讲解，让读者可以把更多的精力聚焦在“为什么是这个结果”而非“怎么让它跑起来”上。它体现了一种对学习者负责任的态度，深知实验中的每一个小陷阱都可能成为学习的绊脚石，因此选择提前扫清障碍。