数字信号处理教学指导书 胡学龙,吴镇扬 9787040219647 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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胡学龙，吴镇扬 著

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• 高等教育
• 9787040219647

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出版社： 高等教育出版社

ISBN：9787040219647

商品编码：29576601299

包装：平装

出版时间：2007-07-01

基本信息

书名：数字信号处理教学指导书

定价：20.30元

作者：胡学龙,吴镇扬

出版社：高等教育出版社

出版日期：2007-07-01

ISBN：9787040219647

字数：260000

页码：216

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.322kg

编辑推荐

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内容提要

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本书是吴镇扬教授编写的普通高等教育“十五”规划教材、江苏省高等学校精品教材《数字信号处理》配套的教学指导书。东南大学“数字信号处理”是首届国家精品课程，扬州大学“数字信号处理”为江苏省高等学校精品课程。本教材配合国家和省级精品课程的建设，反映了作者从事数字信号处理教学和科研的体验。本书基础理论与应用背景并重，特别注重培养对基本概念、基本方法和基本技能的掌握，是一本很实用的教学指导书，与教科书配套使用，将会使教科书和本教学指导书起到良好的互补作用。
本教学指导书包括：教学要求、重点难点、例题分析、部分教科书习题解答和附录等。教学要求包括对本课程需要理解、掌握和灵活运用知识点的基本要求和教学内容。重点难点、例题分析部分分章对数字信号处理的基本概念、基本方法和基本技能进行阐述并通过例题和MATLAB程序强化学生对“三基”的掌握程度。教科书习题答案提供了教科书部分习题答案，两套模拟试题提供了样卷和参考答案，供读者测试掌握课程知识点的水平。附录包括了常用术语的中英文对照表、MATLAB常用信号处理库函数，这些对读者阅读本学科的外文文献、使用MATLAB解决实际问题都大有益处。作者还建立了配套的教学资源网站以使本书提供更多的教学资源为读者服务。
本书可供普通高等学校电气信息（含电子信息工程、通信工程、电子信息科学与技术、电子科学与技术和自动化）以及仪器表类专业使用，也可作为相关学科、专业研究生入学考试的参考书籍。

目录

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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：理论、方法与应用 内容概要 本书系统地阐述了数字信号处理（DSP）的核心理论、关键方法及其在工程实践中的广泛应用。内容涵盖了信号与系统的基本概念、傅里叶变换及其在频域分析中的作用、离散时间信号的采样与量化、数字滤波器设计与实现、功率谱估计、自适应信号处理以及各种具体的应用实例，旨在为读者构建一个全面而深入的DSP知识体系。 第一部分：信号与系统基础 数字信号处理的基础建立在信号与系统的理论之上。本部分将首先定义连续时间信号和离散时间信号，介绍它们的分类（如周期信号、非周期信号、能量信号、功率信号）以及常用的数学表示方法。接着，深入探讨线性时不变（LTI）系统的基本性质，包括叠加性、时不变性、因果性、稳定性等。通过分析系统的频率响应，揭示LTI系统对信号频率成分的处理机制。卷积是LTI系统的核心运算，本书将详细讲解卷积定理，并演示其在时域和频域分析中的应用。此外，还将介绍Z变换及其性质，作为分析离散时间LTI系统的重要工具，包括收敛域的概念及其在系统稳定性判断中的作用。 第二部分：傅里叶变换与频域分析 傅里叶变换是理解信号频谱特性的关键。本书将详细介绍离散时间傅里叶变换（DTFT）、离散傅里叶变换（DFT）以及快速傅里叶变换（FFT）。DTFT能够表示连续时间信号的频谱，而DFT则是对离散时间信号进行频谱分析的基本手段。FFT作为DFT的高效计算算法，极大地推动了DSP在实时应用中的普及。本书将深入讲解FFT的原理、不同算法（如Cooley-Tukey算法）的实现方式，并演示如何利用FFT进行频谱分析、相关分析和卷积计算。通过傅里叶变换，读者将能够深刻理解信号的频率成分分布，以及系统对不同频率信号的处理效果。 第三部分：采样理论与离散化 数字信号处理的核心在于将连续时间信号转换为离散时间信号。本部分将重点阐述采样定理，即奈奎斯特-香农采样定理，解释为何需要以高于信号最高频率两倍的速率进行采样以避免混叠。本书将详细分析混叠现象的成因及其危害，并介绍抗混叠滤波器的作用。同时，还将讨论量化过程，即连续幅度信号被离散化为有限个数值的过程。书中将介绍量化误差的来源、量化器的类型（如均匀量化、非均匀量化）以及均方量化误差的计算。此外，还将探讨过采样和噪声整形等技术，以提高量化精度和信噪比。 第四部分：数字滤波器设计与实现 数字滤波器是DSP中最重要的一类应用，用于改变信号的频率成分。本部分将系统介绍数字滤波器的两大类：无限冲激响应（IIR）滤波器和有限冲激响应（FIR）滤波器。 IIR滤波器：基于连续时间滤波器的模拟设计方法，通过将模拟滤波器的传递函数映射到数字域来实现。本书将介绍Butterworth、Chebyshev、Elliptic等经典模拟滤波器的设计原理，并讲解双线性变换、脉冲不变法等数字域转换技术。书中将详细介绍IIR滤波器的设计步骤，包括通带、阻带的频率响应要求、过渡带的宽度等，并讨论其优点（如低阶数）和缺点（如相位失真）。 FIR滤波器：其冲激响应是有限长的，因此具有线性相位特性，在对相位要求严格的应用中具有优势。本书将介绍FIR滤波器的设计方法，包括窗函数法（如矩形窗、汉宁窗、海明窗、布莱克曼窗）和频率采样法。书中将详细讲解不同窗函数的频谱泄漏特性及其对滤波器设计的影响。此外，还将介绍Parks-McClellan算法，这是一种最优FIR滤波器设计方法，可以实现指定的幅频响应和相位响应。 在滤波器实现方面，本书将介绍直接型、级联型、并联型等结构，并讨论其在计算复杂度、稳定性以及数值精度方面的差异。 第五部分：功率谱估计 功率谱密度（PSD）描述了信号功率在频率上的分布。本部分将介绍多种功率谱估计方法。 非参数方法：包括周期图法（Periodogram）和改进的周期图法（如Welch法）。周期图法直接利用DFT计算功率谱，但存在方差大、分辨率低的问题。Welch法通过对信号分段求平均来降低方差。 参数方法：基于对信号生成模型（如AR模型、MA模型、ARMA模型）的假设。本书将介绍AR模型（如Yule-Walker方程、Burg法）和ARMA模型（如Maximum Likelihood法）的估计方法，这些方法通常能获得更高的分辨率。 通过功率谱估计，可以揭示信号的内在统计特性，为信号分类、模式识别等应用提供基础。 第六部分：自适应信号处理 自适应信号处理是DSP的一个重要分支，其核心在于滤波器系数能够根据输入信号的统计特性进行自动调整。本部分将介绍自适应滤波器的基本原理和常用算法。 最小均方（LMS）算法：是最简单、最常用的自适应算法之一，通过迭代更新滤波器权值来最小化输出信号与期望信号之间的均方误差。本书将详细推导LMS算法的更新方程，并讨论其收敛性能和稳定性。 递归最小均方（RLS）算法：比LMS算法收敛速度更快，但计算复杂度更高。本书将介绍RLS算法的基本思想及其实现方式。 自适应信号处理在噪声消除、回声消除、信道均衡、系统辨识等领域有着广泛的应用。 第七部分：数字信号处理的应用 本部分将结合实际工程应用，展示数字信号处理技术的强大能力。 通信系统：包括数字调制解调、信道编码与解码、均衡技术、语音编码等。例如，如何利用FFT进行OFDM调制，如何用自适应滤波器进行信道均衡。 音频与语音处理：包括音频信号的压缩（如MP3）、语音识别、语音合成、音频增强（如降噪、混响消除）。 图像与视频处理：包括图像滤波、边缘检测、特征提取、图像压缩（如JPEG）、视频编码（如H.264）。 生物医学信号处理：包括心电图（ECG）、脑电图（EEG）信号的分析与去噪，医学成像（如CT、MRI）中的信号处理技术。 雷达与声纳系统：包括目标检测、目标跟踪、多普勒频率估计。 控制系统：数字控制器设计，如PID控制器在数字域的实现。 仪器仪表与测量：信号的采集、滤波、特征提取，用于精确测量和分析。 本书在介绍各类应用时，将力求结合具体案例，阐述DSP技术如何在这些领域发挥关键作用，强调理论与实践的紧密联系。 学习目标 通过学习本书，读者将能够： 1. 掌握数字信号处理的基本概念和原理：包括信号的表示、系统的特性、卷积、Z变换等。 2. 熟练运用傅里叶变换分析信号的频谱特性：理解DTFT、DFT、FFT在频域分析中的作用。 3. 深入理解采样理论：掌握采样率选择、混叠现象的预防以及量化误差的分析。 4. 掌握数字滤波器的设计与实现方法：能够根据应用需求设计IIR和FIR滤波器，并理解其实现结构。 5. 了解功率谱估计的基本方法：能够利用周期图法、Welch法等估计信号的功率谱。 6. 理解自适应信号处理的原理：熟悉LMS、RLS等算法，并了解其应用场景。 7. 认识数字信号处理在各个工程领域的广泛应用：能够将所学知识与实际问题相结合，解决工程挑战。 本书内容由浅入深，理论联系实际，旨在培养读者扎实的DSP理论基础和解决实际工程问题的能力。通过系统学习，读者将能够成为一名合格的数字信号处理工程师或研究人员。

评分☆☆☆☆☆

作为一本教学指导书，它最成功的地方在于平衡了理论深度与教学实用性。很多教材要么过于偏向理论的纯粹性，导致学生学完后不知如何应用；要么又过于偏向应用，基础理论讲得蜻蜓点水，根基不稳。但这本书在这两者之间找到了一个绝佳的平衡点。作者似乎非常了解教学中的难点和学生容易产生困惑的地方，并在关键节点设置了解释性的“提示”或“注释”。这些地方的处理非常细腻，往往能一语中的地指出误区，帮助我们绕过那些可能浪费大量时间去钻牛角尖的陷阱。例如，在涉及离散时间系统稳定性分析时，书中对单位圆判据的几何意义进行了非常形象化的描述，这比单纯记住那个代数判据要有效得多。这种“预判式”的教学设计，极大地提高了学习效率，让人感觉这本书的编写者真的是站在读者的角度，为我们铺设了一条通往理解彼岸的最优路径。

评分☆☆☆☆☆

这本书拿到手里，首先映入眼帘的是那种扎实的学术气息，封面设计虽然不花哨，但却透露着一种严谨和专业。我原本以为数字信号处理这种课程会枯燥乏味，充斥着密密麻麻的公式和晦涩难懂的理论，但这本书的编排方式却让人耳目一新。它不仅仅是一本知识的堆砌，更像是一位经验丰富的老教授在你身边，循循善诱地引导你进入这个复杂而迷人的领域。书中对基本概念的阐述非常到位，即便是初学者也能迅速抓住核心要义。我特别欣赏它在引入新概念时，总能结合一些贴近实际的工程应用背景，这极大地激发了我学习的兴趣，让抽象的数学工具不再是空中楼阁，而是解决实际问题的利器。比如，在讲解傅里叶变换时，作者并没有直接抛出复杂的积分公式，而是先从时域到频域的直观理解入手，再逐步深化，这种“由浅入深”的讲解策略，对于建立扎实的理论基础至关重要。整体来看，这本书的结构脉络清晰，逻辑性极强，读起来感觉非常顺畅，完全没有那种被知识点“轰炸”的疲惫感。

评分☆☆☆☆☆

我一直认为，一本好的教材不仅仅是传授知识，更应该塑造一种思维方式。这本书在这一点上做得相当出色。它没有把数字信号处理视为孤立的学科，而是巧妙地将其与通信、控制乃至图像处理等多个领域进行了关联。通过阅读，我逐渐意识到，DSP 的核心思想和方法论，比如采样、量化、滤波、变换，是解决一系列工程问题的通用工具箱。书中对算法的介绍，不仅仅停留在数学描述，还探讨了算法的计算复杂度、硬件实现的潜在优化方向，这对于培养未来的工程师思维至关重要。比如，在介绍快速傅里叶变换（FFT）时，它不仅展示了如何计算，还强调了其远超直接计算的效率优势，这无形中教会了我一个重要的原则：在工程实践中，算法的选择不仅关乎正确性，更关乎效率。这种贯穿始终的工程思维渗透，让这本书的价值远超了一般的理论教材。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和细节处理，真的体现了出版方对读者的尊重。内文的字体选择和行距把握得恰到好处，长时间阅读下来眼睛也不会感到特别疲劳。更值得称赞的是，书中大量的例题和习题，简直是教科书级别的典范。它们并非那种为了凑数量而存在的简单计算题，每一道题的设计都紧密围绕着章节的核心知识点，并且难度梯度设置得非常合理。从基础的推导验证，到中等的应用分析，再到最后的综合设计题，层层递进，让人在解题的过程中不断巩固和深化对理论的理解。我尤其喜欢那些“思考与探索”栏目，它们往往会提出一些开放性的问题，促使我们跳出书本的框架，去思考更深层次的问题，培养我们的批判性思维和独立解决问题的能力。对于一个正在努力啃完这本书、准备迎接考试或者进行毕业设计的学生来说，这些习题的价值简直是无可估量，它们是检验学习成果的最佳试金石。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧和用材，透露着一种“耐用”和“值得收藏”的气质。纸张的质感很好，不易反光，即使用强光下阅读也不会感到刺眼，这对于需要反复查阅和做笔记的读者来说是个福音。更关键的是，书中的图表绘制得非常清晰、准确，无论是波形图、频域图还是系统框图，线条都干净利落，信息的传达效率极高。我习惯于在书的空白处写下自己的理解和疑问，这本书的页边距设计得比较合理，提供了足够的空间进行批注。总的来说，这是一本在内容深度、教学方法、物理载体上都做到精益求精的优秀教材。它不仅仅是一门课程的参考书，更像是一个可以陪伴我度过学习生涯，甚至在未来工作岗位上还能随时翻阅的专业工具书。它教会了我如何系统地思考问题，为我未来的深入研究打下了坚不可摧的基础。