数字信号处理学习指导与习题精解 陈后金,薛健,胡健 9787040177497 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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陈后金，薛健，胡健 著

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• 9787040177497

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出版社： 高等教育出版社

ISBN：9787040177497

商品编码：29578524948

包装：平装

出版时间：2005-11-01

基本信息

书名：数字信号处理学习指导与习题精解

定价：23.90元

作者：陈后金,薛健,胡健

出版社：高等教育出版社

出版日期：2005-11-01

ISBN：9787040177497

字数：280000

页码：232

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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　　本书是陈后金等编写的《数字信号处理》主教材的配套参考书，是高等教育出版社“高等教育百门精品课程教材建设计划”精品项目的研究成果。
　　主教材是普通高等教育“十五”规划教材，自2004年推出以来，受到读者的欢迎。考虑到这门课程是电气信息专业学生的一门非常重要的专业基础课程，并且是很多专业的考研课程，作者根据自己多年的教学经验编写了这本学习指导，以期提高学生的学习水平。
　　本书共分9章，具体内容是：离散信号与系统分析基础、离散傅里叶变换、快速傅里叶变换、IIR数字滤波器的设计、FIR数字滤波器的设计、功率谱估计、数字系统的结构、多速率信号处理基础、信号时频分析与小波分析。每章包括基本知识与重要公式、学习要求、重点和难点提示、思考题、习题精解五部分。另外附录收录了北京交通大学2001年至2005年硕士研究生入学考试试题及详解。
　　本书可供讲授、学习“数字信号处理”课程的师生作为教材配套参考书使用，也可供准备硕士研究生入学考试的学生作为考前辅导书使用。

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》 内容简介 《数字信号处理》一书深入浅出地介绍了数字信号处理（DSP）这一关键的工程技术领域。本书旨在为读者构建坚实的理论基础，并提供丰富的实践指导，帮助他们理解和掌握数字信号处理的核心概念、算法和应用。全书内容严谨，逻辑清晰，语言生动，力求让初学者也能轻松入门，并能逐步深入到更复杂的议题。 第一部分：数字信号处理基础 本部分为读者奠定数字信号处理的入门基础。 绪论： 详细阐述了数字信号处理的定义、重要性及其在现代科技中的广泛应用。我们将从模拟信号与数字信号的根本区别入手，介绍数字信号处理系统的基本框图，包括模数（A/D）转换、数字处理和数模（D/A）转换等关键环节。通过回顾信号处理的历史发展和现状，读者将能深刻认识到DSP技术在通信、音频、图像、医疗、控制等众多领域不可或缺的地位，并激发学习的兴趣。 离散时间信号与系统： 深入探讨了离散时间信号的定义、分类（如单位冲激信号、单位阶跃信号、指数信号、周期信号等）以及信号的基本运算（如相加、相乘、移位、翻转）。在此基础上，本书详细介绍了离散时间系统的基本性质，包括线性、时不变性、因果性、稳定性等。通过引入卷积运算，我们解释了线性时不变（LTI）系统在分析和处理离散时间信号中的核心作用，并给出判断系统性质的判据。 离散傅里叶变换（DFT）： 介绍了离散傅里叶变换（DFT）的概念及其重要性。DFT是连接时域和频域的关键工具，它将离散时间信号分解为其不同频率分量的叠加。本书将详细推导DFT的定义式，并分析其性质，包括周期性、对称性、线性性、时移性、频移性、帕塞瓦尔定理等。此外，还将介绍循环卷积的概念，以及它与线性卷积的关系，为后续理解快速傅里叶变换（FFT）算法打下基础。 傅里叶级数与傅里叶变换： 在回顾了连续时间傅里叶级数和傅里叶变换的基础上，本书重点介绍了周期离散时间信号的傅里叶级数（DFS）和非周期离散时间信号的傅里叶变换（DTFT）。DFS揭示了周期离散信号的频谱特性，而DTFT则提供了分析任意离散信号频域表示的方法。通过这些变换，读者能够直观地理解信号的频率成分，为滤波、频谱分析等应用奠定理论基础。 Z变换： Z变换是分析离散时间信号和系统的强大数学工具，它能够将时域的差分方程转化为频域的代数方程，极大地简化了系统的分析和设计。本书将详细介绍单边Z变换和双边Z变换的定义、收敛域（ROC）的概念及其判别方法。我们将系统地推导各种基本信号的Z变换对，并阐述Z变换的基本性质，如线性性、时移性、尺度变换、微分特性、卷积定理等。Z变换的分析方法是设计数字滤波器和理解数字系统稳定性的关键。 第二部分：数字滤波器设计 本部分聚焦于数字滤波器的设计，这是数字信号处理的核心应用之一。 数字滤波器概述： 介绍了数字滤波器的基本概念、分类（如IIR滤波器和FIR滤波器）以及其在信号处理中的重要作用。我们将讨论滤波器的基本功能，例如低通、高通、带通、带阻滤波等，并阐述滤波器设计的任务目标，包括幅度响应、相位响应和过渡带的要求。通过对比IIR和FIR滤波器的优缺点，为读者选择合适的滤波器类型提供指导。 无限冲激响应（IIR）滤波器设计： 详细介绍了IIR滤波器的设计方法。我们将从模拟滤波器设计出发，介绍几种经典的模拟滤波器原型，如巴特沃斯（Butterworth）、切比雪夫（Chebyshev）和椭圆（Elliptic）滤波器。接着，重点阐述将模拟滤波器转换为数字滤波器的方法，包括脉冲响应不变法、双线性变换法和阶跃响应不变法，并分析各种方法的特点和适用性。本书将提供具体的设计步骤和实例，帮助读者掌握IIR滤波器的设计技巧。 有限冲激响应（FIR）滤波器设计： 深入探讨了FIR滤波器的设计方法，FIR滤波器以其线性相位特性而受到青睐。本书将介绍几种主流的FIR滤波器设计方法，包括窗函数法、频率采样法和最优逼近法（如Remez-Parks算法）。对于窗函数法，将详细介绍各种窗函数（如矩形窗、汉宁窗、汉明窗、布莱克曼窗、凯泽窗等）的特性及其对滤波器性能的影响。对于频率采样法，将阐述其直接根据期望的频率响应进行设计。对于最优逼近法，将介绍其在满足特定设计指标（如通带纹波、阻带衰减、过渡带宽度）方面的优势。 第三部分：傅里叶变换的计算与应用 本部分侧重于傅里叶变换的实际计算以及其在信号分析中的应用。 快速傅里叶变换（FFT）算法： 介绍了快速傅里叶变换（FFT）算法，这是计算DFT的最高效方法。本书将重点讲解基-2蝶形运算和DIT（Decimation-In-Time）以及DIF（Decimation-In-Frequency）两种主要的FFT算法，并分析其时间复杂度。通过详细的算法步骤和流程图，读者能够理解FFT的实现原理，并认识到FFT在加速信号分析过程中的巨大作用。 傅里叶变换的应用： 深入探讨了傅里叶变换在信号处理中的各种实际应用。包括： 频谱分析： 如何利用傅里叶变换分析信号的频率成分，识别信号的周期性、非周期性以及噪声的特性。 相关分析： 解释了傅里叶变换与相关函数的联系，以及如何利用它进行信号的相似性度量和模式识别。 卷积定理的应用： 再次强调卷积定理在系统响应计算中的重要性，并展示如何利用FFT加速卷积运算。 调幅（AM）和调频（FM）信号的分析： 介绍傅里叶变换如何用于理解和分析通信系统中常见的调幅和调频信号的频谱结构。 功率谱密度（PSD）和自相关函数： 阐述如何利用傅里叶变换估计随机信号的功率谱密度和自相关函数，为信号的统计特性分析提供工具。 第四部分：现代数字信号处理技术 本部分介绍了一些更高级和现代的数字信号处理技术。 多速率信号处理： 介绍了多速率信号处理的概念，包括抽取（Decimation）、插值（Interpolation）以及它们的组合——变速率处理。本书将详细阐述多速率处理的基本原理，以及它在信号压缩、提高采样率、匹配滤波器设计等方面的应用。 自适应信号处理： 介绍了自适应信号处理的基本思想和核心算法，如最小均方（LMS）算法和递归最小均方（RLMS）算法。自适应滤波器能够根据输入信号的统计特性自动调整其系统参数，以达到最优的滤波效果。本书将重点讲解LMS算法的工作原理，并讨论其在噪声消除、均衡器设计、系统辨识等领域的应用。 功率谱估计： 深入探讨了不同的功率谱估计方法。除了基于傅里叶变换的周期图法，还将介绍改进的周期图法（如Welch方法），以及一些非参数方法（如自相关法）和参数方法（如AR模型、MA模型、ARMA模型）。本书将分析各种方法的优缺点和适用场景，帮助读者选择合适的功率谱估计技术。 数字信号处理在工程实践中的应用： 本部分将通过具体的工程案例，展示数字信号处理技术在各个领域的实际应用，例如： 通信系统： 解码、信道均衡、调制解调等。 音频信号处理： 音频压缩、回声消除、语音识别等。 图像和视频处理： 图像压缩、滤波、特征提取、目标识别等。 生物医学信号处理： 心电图（ECG）和脑电图（EEG）分析、医学成像等。 控制系统： 数字控制器设计、系统辨识等。 本书通过理论讲解、公式推导、图示说明以及丰富的实例分析，力求全面、系统地呈现数字信号处理的知识体系。读者通过学习本书，将能够深刻理解数字信号处理的原理，掌握常用的分析和设计方法，并能够将其应用于解决实际的工程问题。本书不仅适合高等院校相关专业的学生作为教材，也非常适合从事通信、电子、控制、计算机等领域的工程师作为参考和进修的读物。

评分☆☆☆☆☆

整体而言，这本书给我的感觉是“重磅”而非“沉重”。虽然内容覆盖面广、理论深度足够，但得益于清晰的结构和精心的配图，它并没有给人带来强烈的压迫感。它更像是一个精心准备的“工具箱”，里面装满了你需要的所有高精度工具，并且每件工具旁都有清晰的操作说明书。对于我这种希望系统性学习数字信号处理的读者来说，这本书提供了从概念建立到复杂问题解决的一整套成熟方法论。它不仅仅是一本应试教材，更像是可以伴随职业生涯初期成长的参考手册。我发现自己不是在“读”这本书，而是在“使用”这本书，在遇到实际的信号处理问题时，我会习惯性地翻到相应的章节，查找那个最贴切的公式推导或者算法描述。这种实用性和工具属性的结合，使得这本书的价值远远超出了普通教科书的范畴，它真正达到了“指导学习”和“精解习题”的双重目标，值得在书架上占据一个非常靠前的位置。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计简直让人眼前一亮，那种沉稳又不失活泼的配色，第一眼就觉得这是一本值得花时间去啃的教材。拿到手里的时候，那种纸张的质感也挺舒服的，翻开扉页，作者团队的名字印在上面，感觉分量十足。我个人对这个领域的理解一直停留在比较基础的层面，总觉得那些复杂的公式和理论推导是高不可攀的鸿沟。但这本书给我的第一印象是，它试图搭建一座坚实的桥梁，连接理论的彼岸和实践的此岸。尤其是在章节的安排上，能够感受到编者在知识递进上的良苦用心，他们似乎很清楚初学者在哪个知识点上会卡住，并提前埋下了“伏笔”或者提供了更直观的解释路径。我尤其欣赏那种对基本概念的穷尽式阐述，不是那种一笔带过、留给读者自己去猜的写法，而是像一位耐心的老师，把每一个细节都掰开揉碎了讲给你听，确保你真的“懂了”，而不是仅仅“记住了”。这种扎实的态度，在很多同类书籍中是比较少见的，通常为了追求篇幅和时效性，会在基础功上有所懈怠，但这本显然没有走捷径，它更注重内功的修炼。读着读着，那种对复杂理论的敬畏感慢慢转化成一种掌控感，觉得原来数字信号处理也没那么遥不可及嘛。

评分☆☆☆☆☆

这本书的行文风格是那种非常严谨且富有逻辑性的，用词准确，没有过多花哨的辞藻来掩盖内容的单薄，一切都是为了清晰有效地传达信息。阅读起来，很少会因为拗口的表达而需要反复回溯句子结构，这在阅读技术类书籍时是一个巨大的优势，因为时间宝贵，我们更需要的是信息的高效摄入。我特别赞赏作者对数学符号的规范性使用，从头到尾保持了高度的一致性，这避免了在不同章节间转换时产生不必要的认知负荷。此外，书中在引入一些高级主题时，会有一个简短的“历史背景”或“发展意义”的介绍，这能帮助读者理解为什么这个技术会被提出来，它的核心价值在哪里，而不是孤立地去学习一个技术模块。这种对知识体系“全景式”的把握，对于提升学习者的格局和视野是非常有帮助的，让人明白自己正在学习的不仅仅是工具，更是一门学科的演进脉络。

评分☆☆☆☆☆

对于我这种偏向于动手实践的学习者来说，任何一本理论书如果缺乏足够的习题和例证支持，那都会大打折扣。而这本在习题部分的编排上，简直可以说是做到了“面面俱到”的极致。它不是那种简单地罗列计算题，而是根据每个知识点的不同侧重，设计了层次分明的练习集。初级的巩固性练习，帮你夯实基础公式的运用；中级的应用型题目，则开始引入一些实际场景的建模需求，让你思考如何将理论映射到工程问题上；最让我惊喜的是那些“深入探究”或者“拓展思考”的题目，它们往往会涉及一些前沿的算法思想或者需要跨章节知识点联动的综合分析，真正考验一个人的综合能力。更难得的是，作者在解答部分的处理上非常细致，不是仅仅给出一个最终答案，而是详细展示了关键的推导步骤和思路路径，甚至会对一些常见的错误思路进行反向的警示和辨析。这让我感觉像是在和一个经验丰富的同行进行交流，而不是单方面地接受知识灌输。

评分☆☆☆☆☆

这本书的章节逻辑安排得非常流畅，就像一条精心铺设的轨道，引导着读者的思维不断向前延伸，很少有那种跳跃感或者突兀的转折。我特别留意了它在引入新概念时的铺垫工作，很多时候，一个复杂的概念在首次出现时，是通过非常生活化或者工程上常见的例子来切入的，这极大地降低了我的心理门槛。举个例子，讲到卷积时，它并没有直接抛出那个令人望而生畏的积分/求和公式，而是先用一个模拟信号经过某个系统响应的场景来解释“系统”和“输入输出”的关系，将抽象的数学运算具象化为物理过程的叠加。这种“先感性认识，后理性深挖”的教学策略，在我看来是极其高明的。而且，书中的插图和图示质量非常高，不仅仅是装饰品，而是真正起到了解释和辅助理解的作用。有些教科书的图做得非常粗糙，看了还不如不看，但这里的图示往往能用最简洁的线条勾勒出最复杂的信号流或变换过程，让人豁然开朗。我甚至会花时间去临摹这些图，在重画的过程中，加深对内部结构和关联性的理解，这是一种非常有效的学习方式。