数字信号处理原理及应用(第2版) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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桂志国，陈友兴 著

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• 滤波
• 傅里叶变换

店铺： 北京爱读者图书专营店

出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118107968

商品编码：29728993431

包装：平装

出版时间：2016-06-01

基本信息

书名：数字信号处理原理及应用(第2版)

定价：65.00元

作者：桂志国,陈友兴

出版社：国防工业出版社

出版日期：2016-06-01

ISBN：9787118107968

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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桂志国、陈友兴主编的《数字信号处理原理及应用（第2版）》主要包括离散时间信号与系统的基本理论，快速傅里叶变换，数字滤波器的结构理论和设计方法，特殊滤波器的设计，有限字长效应及多抽样率转换等内容。
本书适合普通高等院校信息类相关专业本科生及研究生选为教材，也可作为相关工程技术人员的自学参考书。

目录

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章 离散时间信号与系统的时域分析 1.1 离散时间信号-序列 1.1.1 几种常用序列 1.1.2 序列的基本运算 1.2 序列的卷积和与相关 1.2.1 序列的卷积和 1.2.2 序列的线性相关 1.3 线性移不变系统 1.3.1 线性系统 1.3.2 移不变系统 1.3.3 单位抽样响应与卷积和 1.3.4 因果系统 1.3.5 稳定系统 1.3.6 卷积和的性质及LTI系统的互连 1.4 线性常系数差分方程 1.4.1 线性常系数差分方程的描述 1.4.2 线性常系数差分方程的求解 1.5 连续时间信号的抽样及抽样定理 1.5.1 理想抽样 1.5.2 实际抽样 1.5.3 带通信号的抽样 习题第2章 离散时间信号与系统的z域分析 2.1 z变换的定义及收敛域 2.1.1 z变换的定义 2.1.2 z变换的收敛域 2.1.3 常用序列的z变换 2.1.4 z变换收敛域的性质 2.2 z变换 2.2.1 部分分式展开法 2.2.2 幂级数展开法 2.2.3 围线积分法（留数法） 2.3 z变换的性质与定理 2.4 z变换与连续信号拉普拉斯变换、傅里叶变换的关系 2.4.1 z变换与拉普拉斯变换的关系 2.4.2 序列的z变换和傅里叶变换的关系 2.5 序列傅里叶变换及性质 2.5.1 非周期序列傅里叶变换 2.5.2 序列傅里叶变换的性质与定理 2.5.3 常用序列的傅里叶变换 2.6 离散时间系统的系统函数和频率响应 2.6.1 系统函数的定义 2.6.2 系统函数与差分方程的关系 2.6.3 系统的频率响应 2.6.4 利用H（z）的零极点分析系统 2.6.5 无限长单位抽样响应系统与有限长单位抽样响应系统 习题第3章 离散傅里叶变换 3.1 傅里叶变换的几种形式 3.1.1 非周期连续时间信号的傅里叶变换——时域连续、频域连续 3.1.2 周期连续时间信号的傅里叶级数——时域连续、频域离散 3.1.3 非周期离散时间信号（序列）的傅里叶变换——时域离散、频域连续 3.1.4 周期离散时间信号的傅里叶级数——时域离散、频域离散 3.2 周期序列的离散傅里叶级数及性质 3.2.1 周期序列的离散傅里叶级数 3.2.2 周期序列离散傅里叶级数的性质 3.2.3 周期序列的傅里叶变换 3.3 离散傅里叶变换 3.3.1 离散傅里叶变换的定义 3.3.2 DFT与z变换以及DTFT之间的关系 3.3.3 几种频率的关系 3.4 离散傅里叶变换的性质 3.4.1 离散傅里叶变换隐含的周期性 3.4.2 离散傅里叶变换的性质 3.5 有限长序列的循环卷积定理和循环相关定理 3.5.1 有限长序列的循环卷积 3.5.2 循环卷积定理 3.5.3 有限长序列的线性卷积和循环卷积 3.5.4 有限长序列的循环相关与循环相关定理 3.6 频域抽样理论 3.6.1 由X（k）不失真地恢复x（n）的条件 3.6.2 频率抽样的内插公式 3.7 基于DFT技术的频谱分析技术 3.7.1 利用DFT对连续非周期信号进行频谱分析 3.7.2 利用DFT对连续信号进行频谱分析中的问题及其解决方法 3.7.3 频率分辨率 习题第4章 快速傅里叶变换 4.1 DFT的运算量分析及改善途径 4.1.1 直接计算DFT的运算量 4.1.2 改善DFT运算效率的基本途径 4.2 按时间抽取的基-2FFT算法 4.2.1 算法原理 4.2.2 算法运算量分析 4.2.3 算法特点分析 4.2.4 按时间抽取的其他形式流图 4.2.5 DIT基-2FFT的软件编程思想 4.3 按频率抽取的基-2FFT算法 4.3.1 算法的基本原理 4.3.2 按频率抽取的FFF算法特点分析 4.3.3 时间抽取法与频率抽取法的比较 4.4 快速傅里叶反变换 4.4.1 稍微变动FFT程序和参数实现IFFT 4.4.2 不改变FFT的程序直接实现IEFT 4.5 FFT算法的MATLAB软件实现 4.6 实序列的FFT算法 4.6.1 利用频谱对称性推导实序列的FFT 4.6.2 离散哈德曼变换 4.7 基于FFT的线性卷积与线性相关快速算法 4.7.1 基于FFT的有限长序列线性卷积算法 4.7.2 基于FFT的有限长序列和无限长序列卷积算法 4.7.3 基于FFT的线性相关算法 习题第5章 数字滤波器的基本结构 5.1 数字滤波器结构的表示方法 5.2 无限长单位抽样响应（IIR）滤波器的结构 5.2.1 直接I型 5.2.2 直接Ⅱ型（典范型、正准型） 5.2.3 级联型 5.2.4 并联型 5.2.5 转置定理 5.3 有限长单位抽样响应（FIR）滤波器的基本结构 5.3.1 直接型（横截型、卷积型） 5.3.2 级联型 5.3.3 快速卷积型 5.3.4 频率抽样型结构 5.3.5 梳状滤波器 5.4 格型滤波器的基本结构 5.4.1 全零点（FIR）格型滤波器 5.4.2 全极点（IIR）格型滤波器 5.4.3 零、极点（IIR）格型滤波器 习题第6章 无限长单位抽样响应数字滤波器的设计 6.1 滤波器的基本概念 6.1.1 滤波器的分类 6.1.2 滤波器的技术指标 6.1.3 滤波器的设计步骤 6.2 模拟低通滤波器的设计 6.2.1 由幅度平方函数来确定系统函数 6.2.2 巴特沃思模拟低通滤波器的设计 6.2.3 切比雪夫模拟低通滤波器的设计 6.2.4 椭圆模拟低通滤波器的设计 6.2.5 贝塞尔模拟低通滤波器的设计 6.2.6 归-化原型滤波器设计数据 6.2.7 常用模拟滤波器的比较 6.3 基于模拟滤波器的IIR数字滤波器设计 6.3.1 抽样响应不变法 6.3.2 双线性变换法 6.4 数字高通、带通和带阻IIR滤波器的设计 6.4.1 模拟频带法 6.4.2 数字频带法 习题第7章 有限长单位抽样响应数字滤波器的设计 7.1 线性相位FIR数字滤波器及其特点 7.1.1 线性相位的定义 7.1.2 线性相位的条件 7.1.3 线性相位FIR滤波器的幅度特性 7.1.4 线性相位FIR滤波器的零点分布 7.2 窗函数设计法 7.2.1 设计方法 7.2.2 加窗处理对频谱性能的影响 7.2.3 典型窗函数 7.2.4 窗函数设计法举例 7.3 频率抽样设计法 7.3.1 设计方法 7.3.2 逼近误差 7.3.3 频率抽样法设计举例 7.4 等波纹佳设计法 7.4.1 设计思想 7.4.2 交错点组定理 7.4.3 Parks-McClellan算法 7.4.4 MATLAB实现 7.5 IIR滤波器和FIR滤波器的比较 习题第8章 常用的特殊滤波器 8.1 常用的特殊IIR滤波器 8.1.1 全通滤波器 8.1.2 小相位滤波器 8.1.3 特殊零极点二阶滤波器 8.2 简单整系数FIR滤波器 8.2.1 均值滤波器 8.2.2 平滑滤波器 8.2.3 建立在零极点相消思想的简单整系数滤波器 习题第9章 有限字长效应 9.1 问题的提出 9.2 二进制数的表示 9.2.1 定点运算与浮点运算 9.2.2 原码、补码和反码 9.3 量化误差 9.3.1 定点运算的量化误差 9.3.2 浮点运算中的量化误差 9.4 系统输入信号的量化效应 9.4.1 信号量化误差的统计分析 9.4.2 量化噪声通过线性系统的响应 9.5 系统系数的量化效应 9.5.1 系数量化误差对系统零极点的影响 9.5.2 系数量化对滤波器稳定性的影响 9.6 定点运算FIR滤波器的有限字长效应 9.6.1 FIR滤波器的有限字长效应 9.6.2 FFT算法的有限字长效应 9.7 定点运算IIR滤波器的有限字长效应 9.7.1 量化噪声 9.7.2 极限环振荡 9.7.3 死带效应 9.8 浮点运算的有限字长效应 习题0章 多抽样率转换 10.1 按整数因子D抽取 10.1.1 抽取器 10.1.2 抗混叠抽取器 10.1.3 频谱关系 10.2 按整数因子，内插 10.2.1 插值器 10.2.2 插值器的频域分析 10.2.3 插值器的时域关系 10.3 按有理因子I/D的抽样率转换 10.4 多抽样率转换FIR滤波器的MATLAB实现 1O.4.1 相关的MATLAB函数 10.4.2 FIR整数插值举例 10.4.3 FIR整数抽取举例 10.4.4 FIR有理因子的抽样率转换 10.5 多抽样率转换的FIR滤波器结构 10.5.1 整数因子抽取的FIR实现 10.5.2 整数因子插值的FIR实现 10.5.3 多相FIR结构 习题参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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《数字信号处理原理及应用》（第二版）图书简介 引言： 在当今信息爆炸的时代，数字信号无处不在，从我们日常使用的手机、电脑，到医疗成像、工业自动化，再到航空航天、通信网络，数字信号处理（DSP）技术扮演着至关重要的角色。它如同隐藏在幕后的魔法师，将原本杂乱无章的模拟信号转化为清晰、可控的数字信息，从而实现更高效、更精准的数据分析、传输和应用。本书《数字信号处理原理及应用》（第二版）正是致力于为读者搭建一座通往数字信号处理世界的桥梁，深入浅出地揭示其核心原理，并全面展示其在各行各业的广泛应用。 本书内容概述： 本书共包含二十章，系统性地讲解了数字信号处理的理论基础、核心算法以及前沿应用。我们从最基础的概念出发，逐步深入到复杂的工程实践，力求让初学者能够快速掌握DSP的精髓，也为有一定基础的读者提供更深入的探讨和拓展。 第一篇：理论基础与数学工具 第一章 绪论： 本章将带领读者走进数字信号处理的广阔天地，介绍DSP的定义、发展历程、重要性以及其在现代社会中的地位。我们将探讨模拟信号与数字信号的区别，数字信号处理的基本流程，以及DSP在通信、音频、图像、生物医学等领域的广泛应用前景，激发读者学习DSP的兴趣。 第二章 离散时间信号与系统： 深入探讨离散时间信号的数学表示，包括序列、单位抽样序列、单位阶跃序列、指数序列等。我们将分析离散时间系统的基本概念，如线性、时不变、因果性、稳定性等，并介绍系统的表示方法，如差分方程和单位抽样响应。 第三章 傅里叶分析： 傅里叶分析是理解信号频谱特性的基石。本章将详细介绍离散时间傅里叶变换（DTFT）及其性质，包括周期性、对称性、线性、时移、频移、卷积等。我们还将探讨傅里叶级数（DFS）在周期信号分析中的作用，为后续的离散傅里叶变换（DFT）打下基础。 第四章 离散傅里叶变换（DFT）： DFT是数字信号处理的核心工具之一，它将无限长的离散时间信号或有限长的离散信号变换到频域。本章将深入讲解DFT的定义、性质及其与DTFT的关系。重点在于DFT在信号频谱分析、滤波器设计等方面的应用。 第五章 快速傅里叶变换（FFT）： FFT是DFT的一种高效计算算法，极大地降低了计算复杂度，使得DFT在实际工程中得以广泛应用。本章将介绍FFT的基本原理，如按时间抽选和按频率抽选的FFT算法，以及它们的计算复杂度分析。 第六章 Z变换： Z变换是分析和处理离散时间系统的重要数学工具，它将离散时间信号从时域映射到复频域。本章将详细介绍Z变换的定义、收敛域以及其性质，包括线性、时移、时域卷积与频域乘积的关系等。Z变换在系统稳定性分析、滤波器设计等方面具有不可替代的作用。 第七章 离散时间系统的频率响应： 本章将深入探讨离散时间系统的频率响应，即系统对不同频率信号的增益和相位变化。我们将分析系统函数与频率响应的关系，以及如何通过频率响应来表征系统的特性，如通带、阻带、截止频率等。 第二篇：数字滤波器设计与实现 第八章 数字滤波器基本概念： 滤波器是DSP的核心组件，用于选择或抑制特定频率的信号。本章将介绍数字滤波器的基本概念，包括滤波器分类（IIR和FIR），滤波器的技术指标（通带、阻带、过渡带、衰减度等），以及滤波器的性能评价标准。 第九章 IIR滤波器设计： 无限冲激响应（IIR）滤波器以其低阶数和高计算效率而著称。本章将介绍几种经典的IIR滤波器设计方法，如巴特沃斯（Butterworth）、切比雪夫（Chebyshev）和椭圆（Elliptic）滤波器。我们将详细讲解原型滤波器设计、模 kaksk 变换以及从模拟滤波器到数字滤波器的转换过程。 第十章 FIR滤波器设计： 有限冲激响应（FIR）滤波器具有线性相位特性，稳定性好，易于实现。本章将介绍几种主要的FIR滤波器设计方法，如窗函数法（包括矩形窗、汉宁窗、海明窗、布莱克曼窗等）和频率采样法。我们将重点分析不同窗函数对滤波器性能的影响。 第十一章 滤波器结构与实现： 滤波器设计完成后，还需要将其转化为可执行的算法。本章将介绍各种数字滤波器（IIR和FIR）的典型实现结构，如直接型、级联型、并联型、格型等。我们将分析不同结构在计算量、量化误差和稳定性方面的优缺点，为读者选择最优实现方案提供指导。 第三篇：采样与量化 第十二章 采样理论： 采样是将连续时间信号离散化的关键步骤。本章将深入阐述奈奎斯特-香农采样定理，分析欠采样和过采样的影响，并介绍信号重构的原理，如理想的抽样和插值。 第十三章 量化与编码： 将连续的样本值映射到有限的离散值称为量化。本章将介绍量化的基本概念，如量化误差、量化噪声，以及均匀量化和非均匀量化。我们将探讨不同的编码方式，如PCM编码，并分析量化对信号质量的影响。 第四篇：现代DSP理论与应用 第十四章 现代谱估计： 除了传统的傅里叶分析，现代谱估计技术提供了更精确的信号频谱分析方法。本章将介绍一些经典的谱估计方法，如Burg法、Yule-Walker法等，以及它们的原理和应用。 第十五章 自适应滤波器： 自适应滤波器能够根据输入信号的统计特性自动调整其滤波器系数，以达到最佳的滤波效果。本章将介绍自适应滤波器的基本原理，如最小均方（LMS）算法和递归最小二乘（RLS）算法，并展示其在噪声消除、回声消除等方面的应用。 第十六章 多速率信号处理： 多速率信号处理涉及信号采样率的变换，如抽取和插值。本章将介绍多速率信号处理的基本概念和滤波器组（Filter Bank）技术，以及其在子带编码、信号压缩等领域的应用。 第十七章 相关与卷积： 相关和卷积是信号处理中两种非常重要的运算。本章将深入探讨离散时间信号的互相关和自相关函数，以及它们在信号检测、系统辨识等方面的应用。我们将回顾并强调卷积运算在系统输出计算中的核心地位。 第十八章 数字信号处理的应用领域： 本章将对数字信号处理在各个领域的实际应用进行详细的阐述。包括但不限于： 通信系统： 数字调制解调、信道编码、均衡等。 音频信号处理： 音频压缩（MP3, AAC）、语音识别、音频增强、音乐合成等。 图像与视频处理： 图像压缩（JPEG, MPEG）、图像增强、图像识别、视频编码等。 生物医学工程： 心电图（ECG）、脑电图（EEG）信号分析、医学成像（CT, MRI）等。 控制系统： 数字控制器设计、系统辨识等。 雷达与声纳： 目标检测、距离估计、速度测量等。 第十九章 DSP处理器与开发平台： 介绍数字信号处理器（DSP）芯片的结构、特点和工作原理，以及目前主流的DSP开发平台和工具链。 第二十章 前沿进展与展望： 简要介绍当前DSP领域的一些前沿技术和发展趋势，如深度学习在DSP中的应用、高性能计算对DSP的影响、以及DSP在新兴技术（如5G通信、物联网）中的作用，展望DSP的未来发展方向。 本书特色： 理论与实践并重： 本书不仅深入讲解了数字信号处理的数学原理，还通过丰富的实例和应用场景，展示了理论知识的实际价值。 循序渐进的教学体系： 从基础概念到高级应用，内容组织逻辑清晰，难度逐级递增，适合不同层次的读者。 详实的数学推导与清晰的图示： 关键数学公式推导严谨，配以大量生动的图示，帮助读者理解抽象的概念。 贴近实际工程应用： 强调DSP在现代技术中的实际作用，让读者能够将所学知识应用于解决实际问题。 丰富的习题与参考文献： 每章末附有精心设计的习题，帮助读者巩固所学知识，同时提供了进一步阅读的参考文献。 目标读者： 本书适合于高等院校电子工程、通信工程、自动化、计算机科学与技术等专业的本科生、研究生，以及从事相关领域研究和开发的工程技术人员。对于希望系统学习数字信号处理原理和应用，并将其应用于实际工作的读者，本书将是不可多得的参考。 结语： 数字信号处理是一门既有深厚理论基础又极具实践意义的学科。掌握DSP技术，如同掌握了一把开启现代信息技术大门的钥匙。《数字信号处理原理及应用》（第二版）旨在为读者提供一个全面、深入的学习平台，帮助您在DSP的领域里游刃有余，为您的学习和职业发展奠定坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

我最近正在忙于一个关于水下声学信号处理的项目，主要任务是对接收到的微弱信号进行增强和去噪。坦白说，我对于非平稳信号的处理经验不足。在翻阅这本书时，我惊喜地发现了专门针对时变系统和非平稳信号分析的章节。这本书没有将重点仅仅放在传统的FFT分析上，而是深入探讨了短时傅里叶变换（STFT）以及更先进的小波变换（Wavelet Transform）在时间-频率局部化分析中的应用。特别是关于小波基的选择和多分辨分析的介绍，配有大量实际的声学信号示例图谱，直观地展示了不同小波基如何更好地捕捉信号中的瞬态信息。这本书的“应用”部分，远超出了“举例说明”的范畴，它更像是一本“算法工具箱”的说明书，清晰地指导读者何时选择何种工具，以及如何根据实际场景的数据特性来调整工具的参数，这对于我解决当前的实际工程难题提供了直接有效的指导方针。

评分☆☆☆☆☆

初拿到这本书时，我主要是冲着它“第2版”这个名号去的，期待能看到前一版更新的技术和更清晰的阐述。事实证明，我的期望得到了极大的满足。这绝不是简单地修补一下前一版的勘误，而是一次重构性的升级。尤其是关于现代采样理论和重构算法的章节，加入了许多近几年在信号处理领域新兴的概念，比如压缩感知的基础思想也被巧妙地融入到传统的信号采集部分，让人感觉这本书紧跟时代前沿。我印象最深的是，作者在解释离散时间信号的频谱分析时，用了一种非常形象的比喻，将“混叠”现象描述成不同频率信号在时域上的“缠绕”，这比教科书式的定义要直观得多，帮助我彻底理解了采样率选择的关键性。另外，书中的习题设计也很有梯度，从基础的数学运算到复杂的系统级仿真设计，层层递进，我做完后面的设计型题目后，感觉对整个DSP系统的构建流程有了非常清晰的认识，不再是孤立地看单个模块，而是能够将A/D转换、滤波、调制解调等环节有机地串联起来思考。

评分☆☆☆☆☆

这部新出版的《数字信号处理原理及应用（第2版）》真是让人眼前一亮。我最近在研究一些现代通信系统的抗干扰技术，手头的参考书大多停留在比较基础的理论层面，对于如何将这些理论转化为实际可操作的算法，描述得不够深入。这本书的结构设计非常巧妙，它没有一开始就陷入枯燥的傅里叶变换和Z变换的公式推导中，而是选择从实际工程问题出发，引导读者去理解为什么需要这些数学工具。举个例子，书中在介绍滤波器设计时，并没有直接给出复杂的菜单式公式，而是通过一个具体的信道模型，演示了不同类型滤波器（比如FIR和IIR）在抑制特定噪声方面的性能差异，这种“问题导向”的学习方式，极大地激发了我探索更深层次理论的兴趣。特别值得称赞的是，作者在算法实现这一块的讲解非常细致，涉及到了定点运算的精度问题和硬件资源消耗的权衡，这对于我们这些需要将DSP算法固化到嵌入式设备上的工程师来说，简直是如获至宝。我尤其关注了关于自适应滤波器的章节，它不仅涵盖了经典的LMS算法，还引入了基于最小二乘法的算法，并清晰地对比了它们的收敛速度和计算复杂度，这比我之前看过的任何一本教材都要系统和实用得多。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧和印刷质量也值得称赞。在处理大量数学公式和图表时，清晰度至关重要，这本书的图表线条干净利落，公式排版一丝不苟，即使用放大镜仔细查看，也没有发现印刷上的瑕疵。这一点对于需要反复对照公式和波形的读者来说，极大地减少了阅读疲劳。我记得我之前买过一本同领域的译著，因为图表模糊，很多细节都看不清楚，严重影响了学习效率。而这本《数字信号处理原理及应用（第2版）》在细节上体现了对读者的尊重。此外，作者在讨论各种算法的收敛性时，总是能给出明确的数学证明，但同时又会用文字对证明的物理意义进行解释。比如在解释维纳滤波器的最优性准则时，作者不仅给出了最小均方误差的求解过程，还强调了这背后的“最小化估计误差方差”的直观含义，这种理论与直觉的结合，是真正高水平教材的标志。

评分☆☆☆☆☆

作为一个在高校从事教学工作的老师，我非常看重教材的逻辑严谨性和教学内容的连贯性。这本书在这两方面做得尤为出色。它的章节安排遵循了经典的信号处理学习路径：从连续时间信号到离散时间信号的转换，然后是变换域分析，最后到实际系统的设计与实现。但其高明之处在于，它在每完成一个知识模块（比如傅里叶分析）后，都会立刻安排一个“应用场景回顾”的小节，用一个实际的例子（比如音频压缩中的频谱分析）来固化所学知识，这极大地提升了学生的学习积极性。我特别欣赏作者处理“非线性系统”这一棘手话题的方式。传统的教材往往将非线性滤波或失真处理放在最后，处理得比较简略，而这本书则将其系统地放在了参数估计和系统辨识的章节之前，通过分析非线性对信号估计的影响，自然而然地引出了需要更复杂工具来处理的必要性，这种循序渐进的教学设计，使得复杂理论的学习曲线变得平滑可控。