{RT}數字信號處理原理與方法研究-劉洋,張穎慧,那順烏力吉 中國水利水電齣版社 9787 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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劉洋，張穎慧，那順烏力吉 著

圖書標籤:

• 數字信號處理
• 信號處理
• 劉洋
• 張穎慧
• 那順烏力吉
• 中國水利水電齣版社
• 9787
• 工程技術
• 高等教育
• 教材

店鋪： 華裕京通圖書專營店

齣版社： 中國水利水電齣版社

ISBN：9787517030508

商品編碼：29733707727

包裝：平裝

齣版時間：2015-07-01

圖書基本信息
圖書名稱	數字信號處理原理與方法研究	作者	劉洋,張穎慧,那順烏力吉
定價	76.00元	齣版社	中國水利水電齣版社
ISBN	9787517030508	齣版日期	2015-07-01
字數		頁碼	343
版次	1	裝幀	平裝

內容簡介

《數字信號處理原理與方法研究》共包括10章，主要內容有信號與數字信號處理、離散時間信號與係統、Z變換與離散時間傅裏葉變換（DTFT）、離散傅裏葉變換（DFT）、快速傅裏葉變換（FFT）、數字濾波器的結構與有限字長效應、ⅡR數字濾波器的設計、FIR數字濾波器的設計、多采樣率數字信號處理、數字信號處理的實現。 　　《數字信號處理原理與方法研究》理論緊扣實際、論述有據、邏輯連貫，應用內容涉及廣泛、形象生動。可作為通信工程、電子信息工程、自動化、電子科學與技術、測控技術與儀器、電子信息科學與技術等專業的本科生教材，也可作為相關專業的技術人員的參考用書。

作者簡介

劉洋，博士，副教授，碩士牛導師。現為中國青年科技工作者協會信息與電子科學專業委員會理事，中國電子學會會員。在國際重要學術期刊和會議上發錶學術論文20餘篇；主持國傢自然科學基金項目1項，參加國傢自然基金項目4項：2010年被授予內濛占自治區“五一勞動奬章”。 　　 　　張穎慧，博士，講師。2015年畢業於北京郵電大學通信與信息係統專業獲工學博士學位。在國際重要學術期刊和會議上發錶學術論文數篇；參與多項國傢重大專項與國傢自然科學基金等項目。 　　 　　那順烏力吉，碩士，講師。2009年畢業於內濛古大學信號與信息處理專業獲工學碩士學位。主要研究領域為通信、信號與信息處理。參加多項國傢自然基金項目和省級項目；在外期刊會議上發錶學術論文10餘篇。

目錄

前言 章 緒論 1.1 信號、係統與信號處理 1.2 數字信號處理的特點及係統結構 1.3 數字信號處理的發展過程及前景分析 1.4 數字信號處理的應用領域 1.5 如何使用數字信號處理 第2章 離散時間信號與係統 2.1 離散時間信號 2.2 離散時間係統 2.3 常係數綫性差分方程 2.4 信號的數字化處理方法 2.5 係統的頻率響應 第3章 z變換 3.1 Z變換與收斂域 3.2 Z反變換 3.3 z變換與傅裏葉變換的關係 3.4 利用Z變換求解差分方程 3.5 離散時間傅裏葉變換（DTFT） 第4章 離散傅裏葉變換（DFT） 4.1 傅裏葉變換的形式 4.2 周期序列的離散傅裏葉級數（DFs） 4.3 離散傅裏葉變換（DFT） 4.4 DFT的應用 4.5 二維離散傅裏葉變換 第5章 快速傅裏葉變換（FFT） 5.1 直接計算離散傅裏葉變換的計算復雜度 5.2 按時間抽選的基一2FFT算法（庫利一圖基算法） 5.3 按頻率抽選的基一2FFT算法（桑德一圖基算法） 5.4 離散傅裏葉反變換（IDFT）的高效算法 5.5 實序列的FFT算法 5.6 分裂基FFT算法 5.7 N為復閤數的FFT算法 5.8 綫性調頻Z變換（Chirp-Z變換或CZT）算法 5.9 FFT的應用 第6章 數字濾波器的結構與有限字長效應 6.1 數字濾波器的基本概念與技術指標 6.2 數字濾波器的研究與錶示方法 6.3 無限長單位衝激響應（ⅡR）濾波器的基本結構 6.4 有限長單位衝激響應（FIR）濾波器的基本結構 6.5 數字濾波器的格型結構 6.6 數字濾波器實現中的有限字長效應 第7章 ⅡR數字濾波器的設計 7.1 模擬濾波器的設計 7.2 ⅡR數字濾波器的間接設計方法 7.3 ⅡR數字濾波器的頻率變換及MATLAB實現 7.4 ⅡR數字濾波器的直接設計方法 7.5 ⅡR數字濾波器的相位均衡 第8章 FIR數字濾波器的設計 8.1 綫性相位FIR數字濾波器 8.2 窗函數法FIR數字濾波器設計 8.3 頻率采樣法FIR數字濾波器設計 8.4 綫性相位FIR濾波器設計的優方法（等波紋逼近法） 8.5 簡單整係數法設計FIR數字濾波器 8.6 FIR和ⅡR數字濾波器的比較 第9章 多采樣率數字信號處理 9.1 多采樣率的概念 9.2 序列的整數倍抽取和插值 9.3 有理倍數采樣率轉換 9.4 多采樣轉換濾波器的設計及實現 0章 數字信號處理的實現 10.1 數字信號處理的實現方法 10.2 數字信號處理器的速度 10.3 數字信號處理的誤差 10.4 數字信號處理的應用 參考文獻

編輯推薦

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文摘

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序言

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探索現代通信與信息處理的基石：信號的奧秘與轉換的藝術 在這個信息爆炸的時代，我們每天都在接收、處理和發送海量的數據。從手機通話、高清視頻，到醫學影像、遙感監測，這一切都離不開一個核心的概念——信號。信號，是信息的載體，它以各種形式存在，記錄著世界的變化。而如何有效地提取、分析、加工和利用這些信號，則構成瞭現代科學技術蓬勃發展的關鍵驅動力。本書旨在深入剖析數字信號處理（DSP）的精髓，揭示隱藏在數據流中的規律，掌握操控信息、實現高效處理的強大技術。 第一章：信號的本質與起源——從模擬到數字的飛躍 我們將從最基礎的概念入手，理解什麼是信號。信號不僅僅是聲音或圖像，更是一種隨時間或空間變化的物理量，它蘊含著特定的信息。我們將探討連續信號（模擬信號）的特性，如幅度和頻率，以及它們在現實世界中的普遍存在。然而，隨著計算機技術的飛速發展，對信號進行精確、靈活處理的需求日益增長，這促使瞭數字信號處理的誕生。 本章將詳細闡述模擬信號嚮數字信號轉化的必要性和關鍵步驟。我們將深入理解采樣這一核心過程，即如何按照一定的頻率從連續信號中提取離散的樣本點。采樣率的選擇至關重要，它直接影響到我們能否完整地重構原始信號。奈奎斯特-香農采樣定理將在這裏得到詳盡的解釋，揭示瞭避免“混疊”失真、保證信號可重構的理論基礎。 緊接著，我們將聚焦量化，這是將連續幅度的樣本值映射到有限個離散電平的過程。量化誤差是數字信號處理中不可避免的一個挑戰，我們將分析不同量化方式（如均勻量化和非均勻量化）的優缺點，以及如何通過增加量化比特數來減小量化誤差，提高信號的精度。 最後，我們還會簡要介紹編碼，即將量化後的數值信息轉化為計算機能夠識彆和存儲的二進製碼。這一係列從模擬到數字的轉化過程，是數字信號處理的基石，也為後續的復雜算法處理奠定瞭基礎。理解這些基本概念，將幫助我們建立起對數字信號處理全貌的清晰認識。 第二章：離散時間係統——信號處理的“加工廠” 一旦信號被轉化為數字形式，我們就可以利用各種數學工具對其進行分析和處理。本章將重點介紹離散時間係統（LTI係統），它們是信號處理的核心模型。我們將首先定義什麼是離散時間信號，以及它們與連續時間信號的區彆。 LTI係統的核心特徵在於其綫性和時不變的性質。綫性意味著係統對信號的疊加效應保持一緻，即“分開處理再閤並”與“一起處理”的結果相同。時不變則錶示係統的性質不隨時間變化，輸入信號的延遲不會改變輸齣信號的相對時間關係。這些性質使得LTI係統具有高度的可分析性和可預測性。 我們將引入捲積的概念，這是描述LTI係統如何響應輸入信號的關鍵運算。捲積運算揭示瞭係統的“脈衝響應”，即係統對一個單位衝激信號的輸齣。通過脈衝響應，我們可以完全預測係統對任何輸入信號的響應。本章將詳細講解捲積的計算方法，包括圖解法和代數法，並探討其在信號濾波、係統分析中的重要應用。 此外，我們將探討LTI係統的係統函數（也稱為傳遞函數）和零極點。通過係統函數，我們可以更簡潔地分析係統的頻率響應特性，理解係統對不同頻率成分的放大或衰減作用。零極點的分布能夠直觀地反映係統的穩定性以及其對信號頻率成分的影響，為係統設計和優化提供瞭重要的理論依據。 第三章：頻域分析——揭示信號的“內在光譜” 我們日常感知到的信號往往是時域的體現，即信號隨時間的變化。然而，許多信號的本質特徵和關鍵信息，隱藏在其頻譜中。本章將引導讀者進入信號處理的“頻域”，理解如何將信號從時域轉換到頻域，並從中提取有價值的信息。 傅裏葉變換是連接時域和頻域的橋梁。我們將深入理解傅裏葉級數（用於周期信號）和傅裏葉變換（用於非周期信號）的原理。傅裏葉變換能夠將一個復雜的時域信號分解成一係列不同頻率的正弦和餘弦分量的疊加。通過傅裏葉變換，我們可以看到信號在不同頻率上的能量分布，從而識彆齣信號的主要頻率成分，揭示隱藏的模式。 理解傅裏葉變換的性質，如綫性性、時移性、頻移性、捲積定理等，對於靈活運用該工具至關重要。我們將探討這些性質在信號分析和處理中的實際意義。例如，通過傅裏葉變換，我們可以非常直觀地觀察到低通濾波器如何“濾除”高頻成分，或者帶通濾波器如何“提取”特定頻率範圍內的信號。 除瞭經典的傅裏葉變換，我們還將介紹離散傅裏葉變換（DFT）及其高效算法——快速傅裏葉變換（FFT）。DFT是在數字信號處理中實際應用最廣泛的頻域分析工具，而FFT則極大地降低瞭計算復雜度，使得大規模信號的頻域分析成為可能。我們將重點講解FFT的原理和計算流程，以及它在譜分析、頻譜監測、信號調製解調等領域的廣泛應用。 第四章：數字濾波器設計——塑造信號的“聽覺與視覺” 在實際的信號處理應用中，我們經常需要改變信號的頻率特性，例如去除噪聲、增強特定頻率成分，或者隔離齣我們感興趣的信號。數字濾波器正是實現這些目標的強大工具。本章將詳細介紹數字濾波器的原理、分類以及設計方法。 我們將區分無限衝激響應（IIR）濾波器和有限衝激響應（FIR）濾波器。IIR濾波器通常具有更低的階數和更少的計算量，但可能存在非綫性相位延遲。FIR濾波器則可以實現精確的綫性相位響應，但通常需要更高的階數。我們將分析這兩種濾波器的結構、特性以及各自的適用場景。 本章將重點介紹兩種主要的濾波器設計方法： 1. 模擬濾波器原型法：將成熟的模擬濾波器設計（如巴特沃斯、切比雪夫、橢圓濾波器）通過特定的變換方法（如雙綫性變換）轉換為數字濾波器。這種方法利用瞭現有模擬濾波器的良好設計理論。 2. 窗函數法：這是設計FIR濾波器最常用的方法之一。通過選擇閤適的窗函數（如矩形窗、漢寜窗、海明窗、布萊剋曼窗等）來截斷無限長的理想濾波器衝激響應，從而得到一個有限長的FIR濾波器。我們將分析不同窗函數的特性，以及它們如何影響濾波器的頻率響應和過渡帶寬度。 除瞭低通、高通、帶通和帶阻濾波器，我們還將觸及更復雜的濾波器類型，如陷波濾波器、梳狀濾波器等，並探討它們在特定應用中的作用。通過濾波器設計，我們可以“塑造”信號，使其更符閤我們的需求，從而在通信、音頻、圖像處理等領域發揮關鍵作用。 第五章：多速率信號處理——效率的“倍增器” 在許多實際的信號處理係統中，信號的采樣率可能需要發生變化，例如在數字通信的基帶處理中，或者在語音信號的處理中，我們可能需要降低采樣率以減少數據量，或者提高采樣率以獲得更高的精度。多速率信號處理技術正是用於高效地改變信號的采樣率。 本章將重點介紹兩種基本的多速率運算：抽取（Decimation）和插值（Interpolation）。抽取是指將信號的采樣率降低，例如每隔M個采樣點取一個。插值則是相反的過程，將信號的采樣率提高，通常是在相鄰樣本之間插入新的樣本，然後通過低通濾波器進行平滑。 我們將深入分析抽取和插值過程中可能齣現的混疊和走樣問題，並介紹如何通過設計閤適的低通濾波器來避免這些失真。我們將詳細講解抽取器和插值器的結構，以及它們在降低計算復雜度、提高係統效率方麵的關鍵作用。 此外，我們還將介紹多速率濾波器組，這是一種能夠將信號分解成多個子帶，然後再進行重構的技術。例如，QMF（Quadrature Mirror Filter）濾波器組和LD（Lapped Differential）編碼器等。這些技術在音頻編碼（如MP3）、圖像壓縮、以及各種通信係統中具有廣泛的應用。理解多速率信號處理，能夠幫助我們設計齣更高效、更節省資源的信號處理係統。 第六章：自適應信號處理——“活”起來的信號處理器 傳統的信號處理算法通常基於已知的信號模型和係統特性。然而，在許多復雜的現實環境中，信號的特性可能隨時間發生變化，或者我們對係統的瞭解並不完全。這時，自適應信號處理技術就顯得尤為重要。自適應信號處理算法能夠根據接收到的信號，自動調整其內部參數，以達到最佳的性能。 本章將介紹自適應信號處理的核心思想。我們將重點講解最小均方（LMS）算法及其變種（如歸一化LMS）。LMS算法通過迭代的方式，不斷調整濾波器的係數，以最小化誤差信號的均方值。這種迭代優化過程使得算法能夠逐漸適應信號的變化。 我們將深入分析LMS算法的收斂性、收斂速度以及穩定性。理解這些特性，有助於我們選擇閤適的步長參數，以平衡算法的收斂速度和穩態誤差。 自適應信號處理的應用場景極為廣泛，本章將重點介紹其中幾個典型應用： 自適應濾波：用於噪聲消除（例如，從語音信號中去除背景噪聲）、迴聲消除（在電話會議係統中消除迴聲）、以及均衡（補償信道失真）。 自適應均衡：在通信係統中，由於信道特性會隨時間變化，自適應均衡器能夠實時調整，以補償信道的頻率選擇性衰落，提高通信的可靠性。 自適應預測：用於預測信號的未來值，在數據壓縮、係統狀態預測等方麵具有重要應用。 通過學習自適應信號處理，我們將掌握構建能夠“自我學習”和“自我優化”的信號處理係統的能力，這在動態變化的環境中至關重要。 結語 數字信號處理是一門博大精深的學科，它不僅是理論研究的寶庫，更是實踐應用的利器。本書通過對信號基礎、係統模型、頻域分析、濾波器設計、多速率處理以及自適應技術等核心內容的係統闡述，旨在為讀者構建一個紮實的數字信號處理知識體係。掌握這些原理與方法，將使你能夠深入理解現代通信、信息技術、人工智能等諸多領域背後的驅動力，並為你在更廣闊的科技領域探索和創新奠定堅實的基礎。從理解數據的本質，到掌控信息的流動，再到創造智能化的處理方式，數字信號處理將為你打開一扇通往未來的科技之門。

評分☆☆☆☆☆

我個人對教材的嚴謹性有著近乎苛刻的要求。在數學和物理領域，任何一個微小的概念混淆或推導錯誤，都可能導緻後續學習的全麵偏差。因此，在翻閱的過程中，我會特彆關注那些關鍵定義和證明的細節。這本書在公式編號和引用標注上做得非常清晰，這顯示齣作者在細節校對上的用心程度。我看到很多定義都附帶有嚴謹的數學背景說明，避免瞭那種“約定俗成”卻缺乏清晰界定的模糊地帶。此外，對於那些容易混淆的術語，比如功率譜密度和能量譜密度，作者是否給齣瞭明確的區分和適用條件？這種對基礎概念的深挖和辨析，是區分一本優秀教材和平庸參考書的關鍵所在。隻有建立瞭絕對穩固的數學基石，我們纔能在後續的復雜設計中遊刃有餘，不至於因為底層概念的模糊而動搖整個係統的設計。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計真是讓人眼前一亮，那種深邃的藍色調配上簡潔的白色字體，立刻就給人一種專業而又沉穩的感覺。我拿到手的時候，首先就被它的裝幀質量所吸引，紙張的質感非常細膩，拿在手裏沉甸甸的，顯然是齣版社下瞭不少功夫。內頁的排版布局也十分考究，字號大小適中，行距和頁邊距的處理都達到瞭教科書級彆的標準，長時間閱讀下來眼睛也不會感到過於疲勞。雖然我還沒來得及深入研讀具體內容，但僅僅是翻閱目錄和章節標題，就能感受到作者們在體係構建上的深思熟慮。那些章節的邏輯銜接非常順暢，從基礎概念的引入，到復雜算法的推導，再到實際應用的探討，仿佛為讀者搭建瞭一條清晰的學習路徑。特彆是書中對一些經典公式的展示方式，清晰而規範，這對於我們這些需要反復查閱和推導的工科生來說，無疑是極大的便利。光是這份對閱讀體驗的重視，就足以讓這本書在眾多同類書籍中脫穎而齣，讓人有信心去投入時間去精讀它。

評分☆☆☆☆☆

這本書的篇幅看起來相當可觀，這通常意味著內容的廣度和深度都有保障，但同時也帶來瞭另一個挑戰——如何平衡理論的詳盡和閱讀的效率？我特彆留意瞭書中對於現代信號處理技術，比如自適應濾波或者小波分析等前沿領域的覆蓋程度。如果僅僅是停留在上個世紀的經典理論，那麼它的時效性就會大打摺扣。我期望看到作者們能夠在新興算法和實際應用案例上投入足夠的筆墨。我注意到其中似乎有一個章節專門討論瞭在特定工業場景下，如何根據實際信號的特性來選擇最優的濾波方案，這種“案例驅動”的教學方法，遠比純粹的理論推導來得實在。好的教材不僅要告訴你“是什麼”，更重要的是要告訴你“為什麼用它”和“怎麼用它”。如果這本書能提供足夠豐富的、與當前工業界需求緊密貼閤的案例分析，那麼它就不僅僅是一本學習教材，更是一本實用的工程參考手冊。

評分☆☆☆☆☆

作為一名工程師，我最終衡量一本技術書籍價值的標準，在於它能否幫助我提升解決實際問題的能力。我很好奇這本書在習題設計上是如何配閤理論學習的。如果隻有那些純粹的、孤立的數學計算題，那麼學習的收獲是有限的。我更傾嚮於那些需要綜閤運用多個章節知識、模擬真實係統約束的綜閤性大題。例如，書中是否提供瞭數據采集係統的完整建模練習，要求讀者從噪聲分析到濾波器設計、再到最終的量化處理，完成一個閉環的仿真或設計任務？這種“項目式學習”的驅動力是很強的。如果習題部分能夠做到難度梯度閤理，並且最終都能指嚮一個具體的工程目標，那麼這本書的實用價值就大大提升瞭。畢竟，信號處理的魅力就在於它能夠將抽象的數學轉化為可操作的工程方案，而優秀的教材理應是實現這一轉化的最佳催化劑。

評分☆☆☆☆☆

我比較關注的是作者們在闡述復雜理論時所采用的敘述方式。很多數字信號處理的書籍，一旦深入到傅裏葉變換或者Z變換的深層理論時，就會變得晦澀難懂，充斥著過於抽象的數學符號，讓人望而卻步。我希望這本著作能夠在這方麵有所突破。從目前的初步印象來看，作者們似乎非常注重“可解釋性”。他們沒有僅僅停留在理論公式的羅列上，而是嘗試用更貼近工程實際的語言去解釋每一個數學步驟背後的物理意義和工程含義。比如，我看到其中一章在講解采樣定理時，似乎結閤瞭時域和頻域的直觀對比圖示，這種多維度、多角度的解釋方法，對於初學者建立直觀理解至關重要。理論的深度固然重要，但如果不能有效地傳達給讀者，那也隻能是“象牙塔裏的知識”。這本書的編排似乎在努力架起理論與實踐之間的橋梁，讓那些原本冰冷的數學工具，變得鮮活起來，具有瞭解決實際問題的生命力。