滿額折
商品簡介
作者簡介
目次
商品簡介
本書系統講述數字信號處理的基本概念、基本原理與分析、實現及應用。全書共8章，第1～2章作為數字信號處理的基礎，介紹數字信號處理的概念與應用、時域離散信號與系統的頻域分析等；第3章介紹離散傅裡葉變換及其快速算法和應用等；第4章介紹時域離散系統的算法結構；第5～6章介紹數字濾波器的概念及工程設計、實現方法；第7章介紹多采樣率數字信號處理的基本原理、采樣率轉換系統的實現方法和高效實現網絡結構等；第8章主要討論數字信號處理的軟件實現和實現中涉及的問題。本書每個章節均安排豐富的例題和習題，並利用MATLAB對典型問題進行算法仿真和設計求解。本書提供配套的電子課件PPT、MATLAB源代碼等教輔資源。本書適合作為高等學校電子信息類專業和相近專業本科生的教材，也可作為相關專業科技人員的參考書。
作者簡介
孫曉豔，工學博士學位，西安建築科技大學信息與控制工程學院副教授，碩士生導師。分別於2001年、2004年和2011年在空軍工程大學取得學士學位、西安電子科技大學取得碩士學位和博士學位。主要從事無線通信網研究，主持/參與國家自然科學基金及省部級課題4項，發表SCI/EI檢索及核心期刊論文共10餘篇。主講“數字信號處理”“電磁場理論”“通信網絡基礎”等通信工程專業核心課程，出版教材3本，指導學生榮獲各類專業獎項10余項。
目次
第1章 時域離散信號與系統 1
1.1 信號和信號處理 1
1.1.1 信號的分類與表示 1
1.1.2 典型的信號處理運算 3
1.2 時域離散信號 6
1.2.1 時域離散信號的表示方法 6
1.2.2 典型的時域離散信號 8
1.2.3 週期序列 10
1.2.4 序列的時域運算 11
1.2.5 任意序列的單位脈衝序列表示 16
1.3 時域離散系統 17
1.3.1 線性時不變離散系統 17
1.3.2 線性時不變系統輸出與輸入的關係 20
1.3.3 系統的因果性和穩定性 23
1.4 常係數線性差分方程 27
1.4.1 N階線性時不變系統的差分方程描述 27
1.4.2 常係數線性差分方程的遞推解法 27
1.4.3 用MATLAB求解差分方程 28
1.5 模擬信號數字化處理方法 29
1.5.1 時域採樣定理 30
1.5.2 時域採樣恢復 33
小結 35
思考題 36
習題 36
第2章 時域離散信號與系統的頻域分析 39
2.1 時域離散信號的傅裡葉變換 39
2.1.1 時域離散信號的傅裡葉變換的定義 39
2.1.2 序列傅裡葉變換的性質 40
2.1.3 週期序列的離散傅裡葉級數 46
2.1.4 週期序列的傅裡葉變換表示 48
2.2 時域離散信號的z變換 51
2.2.1 z變換的定義 51
2.2.2 z變換的收斂域 51
2.2.3 序列z變換與其傅裡葉變換之間的關係 55
2.2.4 z逆變換 56
2.2.5 z變換的性質 61
2.3 時域離散系統的系統函數與頻率特性 67
2.3.1 系統的傳輸函數與系統函數 67
2.3.2 利用系統函數分析系統的因果穩定性 68
2.3.3 用z變換計算系統的輸出響應 70
2.3.4 用系統函數的零、極點分佈分析系統的頻率特性 75
2.4 理想採樣序列頻譜與連續信號頻譜的關係 79
小結 81
思考題 82
習題 83
第3章 離散傅裡葉變換 89
3.1 離散傅裡葉變換的定義 89
3.1.1 DFT定義 89
3.1.2 DFT與FT、ZT、離散傅裡葉級數的關係 90
3.2 離散傅裡葉變換的性質 93
3.3 頻域採樣 100
3.4 快速傅裡葉變換 102
3.4.1 直接計算DFT的問題及改進的途徑 102
3.4.2 DIT基2 FFT算法 103
3.4.3 DIF基2 FFT算法 110
3.4.4 離散傅裡葉逆變換的快速計算方法 110
3.5 離散傅裡葉變換的應用舉例 111
3.5.1 用DFT計算線性卷積 111
3.5.2 用DFT對信號進行譜分析 114
小結 119
思考題 119
習題 120
第4章 時域離散系統的算法結構 126
4.1 時域離散系統的實現 126
4.1.1 系統分類 126
4.1.2 算法結構的信號流圖表示 127
4.2 IIR系統的基本算法結構 127
4.2.1 直接型 128
4.2.2 轉置型 129
4.2.3 級聯型 129
4.2.4 並聯型 130
4.3 FIR系統的基本算法結構 132
4.3.1 直接型 132
4.3.2 級聯型 132
4.3.3 線性相位型 133
4.3.4 頻率採樣型 134
4.3.5 快速卷積型 139
4.4 格形網絡 140
4.4.1 全零點（FIR）型 140
4.4.2 全極點（IIR）型 142
4.4.3 零極點（IIR）型 143
4.5 時域離散系統算法結構的計算複雜度 145
小結 145
思考題 145
習題 145
第5章 IIR數字濾波器的設計 148
5.1 數字濾波器的基本概念 148
5.1.1 數字濾波器的分類 148
5.1.2 數字濾波器的技術指標 149
5.1.3 數字濾波器設計方法概述 150
5.2 模擬濾波器設計 151
5.2.1 模擬濾波器技術指標 151
5.2.2 巴特沃思低通濾波器設計 153
5.2.3 切比雪夫濾波器設計 159
5.2.4 橢圓濾波器設計 166
5.2.5 貝塞爾濾波器設計 169
5.2.6 常用模擬濾波器的比較 169
5.2.7 模擬濾波器的頻率變換 170
5.3 IIR數字濾波器設計方法 176
5.3.1 脈衝響應不變法 177
5.3.2 雙線性變換法 182
5.3.3 低通、高通、帶通及帶阻IIR數字濾波器的設計 189
5.3.4 IIR數字濾波器的頻率變換 196
小結 198
思考題 199
習題 199
第6章 FIR數字濾波器的設計 203
6.1 線性相位FIR數字濾波器的特點 203
6.1.1 FIR數字濾波器的線性相位條件 203
6.1.2 線性相位FIR數字濾波器的幅度特性 205
6.1.3 線性相位FIR數字濾波器的零點分佈特點 209
6.2 窗函數法設計FIR數字濾波器 210
6.2.1 FIR數字濾波器的窗函數法 210
6.2.2 常用的窗函數 213
6.2.3 用窗函數法設計FIR數字濾波器的MATLAB函數 217
6.3 頻率採樣法設計FIR數字濾波器 223
6.3.1 頻率採樣法設計FIR數字濾波器的基本原理 223
6.3.2 頻率採樣法設計線性相位濾波器的條件 224
6.3.3 逼近誤差及其改進措施 225
6.4 等波紋最佳逼近法 230
6.4.1 等波紋最佳逼近基本原理 231
6.4.2 remez和remezord函數及應用 234
6.4.3 FIR數字微分器設計 236
6.4.4 FIR希爾伯特變換器設計 237
6.5 IIR和FIR數字濾波器的比較 238
6.6 特殊濾波器 239
6.6.1 全通濾波器 239
6.6.2 數字諧振器 240
6.6.3 數字陷波器 242
6.6.4 最小相位濾波器 244
6.6.5 梳狀濾波器 245
6.6.6 正弦波發生器 246
小結 247
思考題 247
習題 248
第7章 多采樣率數字信號處理 253
7.1 多采樣率數字信號處理的工程需求 253
7.2 按整數因子抽取 253
7.3 按整數因子內插 256
7.4 按有理數因子的采樣率轉換 258
7.5 多采樣率轉換濾波器的設計 258
7.5.1 直接型FIR濾波器結構 259
7.5.2 多相濾波器結構 261
7.5.3 多級實現結構 263
7.5.4 用MATLAB設計采樣率轉換濾波器 267
小結 268
思考題 268
習題 268
第8章 數字信號處理的實現 270
8.1 數字信號處理的軟件實現 270
8.2 數字信號處理中的有限字長效應 272
8.2.1 數值表示法對量化的影響 273
8.2.2 濾波器係數量化誤差 275
8.2.3 模數轉換器的量化誤差 276
8.2.4 運算產生的誤差 277
8.3 數字信號處理的應用舉例 279
8.3.1 在音頻信號處理中的應用 279
8.3.2 在圖像處理中的應用 287
8.3.3 在蜂窩通信中的應用 290
小結 292
思考題 292
習題 292
參考文獻 294
1.1 信號和信號處理 1
1.1.1 信號的分類與表示 1
1.1.2 典型的信號處理運算 3
1.2 時域離散信號 6
1.2.1 時域離散信號的表示方法 6
1.2.2 典型的時域離散信號 8
1.2.3 週期序列 10
1.2.4 序列的時域運算 11
1.2.5 任意序列的單位脈衝序列表示 16
1.3 時域離散系統 17
1.3.1 線性時不變離散系統 17
1.3.2 線性時不變系統輸出與輸入的關係 20
1.3.3 系統的因果性和穩定性 23
1.4 常係數線性差分方程 27
1.4.1 N階線性時不變系統的差分方程描述 27
1.4.2 常係數線性差分方程的遞推解法 27
1.4.3 用MATLAB求解差分方程 28
1.5 模擬信號數字化處理方法 29
1.5.1 時域採樣定理 30
1.5.2 時域採樣恢復 33
小結 35
思考題 36
習題 36
第2章 時域離散信號與系統的頻域分析 39
2.1 時域離散信號的傅裡葉變換 39
2.1.1 時域離散信號的傅裡葉變換的定義 39
2.1.2 序列傅裡葉變換的性質 40
2.1.3 週期序列的離散傅裡葉級數 46
2.1.4 週期序列的傅裡葉變換表示 48
2.2 時域離散信號的z變換 51
2.2.1 z變換的定義 51
2.2.2 z變換的收斂域 51
2.2.3 序列z變換與其傅裡葉變換之間的關係 55
2.2.4 z逆變換 56
2.2.5 z變換的性質 61
2.3 時域離散系統的系統函數與頻率特性 67
2.3.1 系統的傳輸函數與系統函數 67
2.3.2 利用系統函數分析系統的因果穩定性 68
2.3.3 用z變換計算系統的輸出響應 70
2.3.4 用系統函數的零、極點分佈分析系統的頻率特性 75
2.4 理想採樣序列頻譜與連續信號頻譜的關係 79
小結 81
思考題 82
習題 83
第3章 離散傅裡葉變換 89
3.1 離散傅裡葉變換的定義 89
3.1.1 DFT定義 89
3.1.2 DFT與FT、ZT、離散傅裡葉級數的關係 90
3.2 離散傅裡葉變換的性質 93
3.3 頻域採樣 100
3.4 快速傅裡葉變換 102
3.4.1 直接計算DFT的問題及改進的途徑 102
3.4.2 DIT基2 FFT算法 103
3.4.3 DIF基2 FFT算法 110
3.4.4 離散傅裡葉逆變換的快速計算方法 110
3.5 離散傅裡葉變換的應用舉例 111
3.5.1 用DFT計算線性卷積 111
3.5.2 用DFT對信號進行譜分析 114
小結 119
思考題 119
習題 120
第4章 時域離散系統的算法結構 126
4.1 時域離散系統的實現 126
4.1.1 系統分類 126
4.1.2 算法結構的信號流圖表示 127
4.2 IIR系統的基本算法結構 127
4.2.1 直接型 128
4.2.2 轉置型 129
4.2.3 級聯型 129
4.2.4 並聯型 130
4.3 FIR系統的基本算法結構 132
4.3.1 直接型 132
4.3.2 級聯型 132
4.3.3 線性相位型 133
4.3.4 頻率採樣型 134
4.3.5 快速卷積型 139
4.4 格形網絡 140
4.4.1 全零點（FIR）型 140
4.4.2 全極點（IIR）型 142
4.4.3 零極點（IIR）型 143
4.5 時域離散系統算法結構的計算複雜度 145
小結 145
思考題 145
習題 145
第5章 IIR數字濾波器的設計 148
5.1 數字濾波器的基本概念 148
5.1.1 數字濾波器的分類 148
5.1.2 數字濾波器的技術指標 149
5.1.3 數字濾波器設計方法概述 150
5.2 模擬濾波器設計 151
5.2.1 模擬濾波器技術指標 151
5.2.2 巴特沃思低通濾波器設計 153
5.2.3 切比雪夫濾波器設計 159
5.2.4 橢圓濾波器設計 166
5.2.5 貝塞爾濾波器設計 169
5.2.6 常用模擬濾波器的比較 169
5.2.7 模擬濾波器的頻率變換 170
5.3 IIR數字濾波器設計方法 176
5.3.1 脈衝響應不變法 177
5.3.2 雙線性變換法 182
5.3.3 低通、高通、帶通及帶阻IIR數字濾波器的設計 189
5.3.4 IIR數字濾波器的頻率變換 196
小結 198
思考題 199
習題 199
第6章 FIR數字濾波器的設計 203
6.1 線性相位FIR數字濾波器的特點 203
6.1.1 FIR數字濾波器的線性相位條件 203
6.1.2 線性相位FIR數字濾波器的幅度特性 205
6.1.3 線性相位FIR數字濾波器的零點分佈特點 209
6.2 窗函數法設計FIR數字濾波器 210
6.2.1 FIR數字濾波器的窗函數法 210
6.2.2 常用的窗函數 213
6.2.3 用窗函數法設計FIR數字濾波器的MATLAB函數 217
6.3 頻率採樣法設計FIR數字濾波器 223
6.3.1 頻率採樣法設計FIR數字濾波器的基本原理 223
6.3.2 頻率採樣法設計線性相位濾波器的條件 224
6.3.3 逼近誤差及其改進措施 225
6.4 等波紋最佳逼近法 230
6.4.1 等波紋最佳逼近基本原理 231
6.4.2 remez和remezord函數及應用 234
6.4.3 FIR數字微分器設計 236
6.4.4 FIR希爾伯特變換器設計 237
6.5 IIR和FIR數字濾波器的比較 238
6.6 特殊濾波器 239
6.6.1 全通濾波器 239
6.6.2 數字諧振器 240
6.6.3 數字陷波器 242
6.6.4 最小相位濾波器 244
6.6.5 梳狀濾波器 245
6.6.6 正弦波發生器 246
小結 247
思考題 247
習題 248
第7章 多采樣率數字信號處理 253
7.1 多采樣率數字信號處理的工程需求 253
7.2 按整數因子抽取 253
7.3 按整數因子內插 256
7.4 按有理數因子的采樣率轉換 258
7.5 多采樣率轉換濾波器的設計 258
7.5.1 直接型FIR濾波器結構 259
7.5.2 多相濾波器結構 261
7.5.3 多級實現結構 263
7.5.4 用MATLAB設計采樣率轉換濾波器 267
小結 268
思考題 268
習題 268
第8章 數字信號處理的實現 270
8.1 數字信號處理的軟件實現 270
8.2 數字信號處理中的有限字長效應 272
8.2.1 數值表示法對量化的影響 273
8.2.2 濾波器係數量化誤差 275
8.2.3 模數轉換器的量化誤差 276
8.2.4 運算產生的誤差 277
8.3 數字信號處理的應用舉例 279
8.3.1 在音頻信號處理中的應用 279
8.3.2 在圖像處理中的應用 287
8.3.3 在蜂窩通信中的應用 290
小結 292
思考題 292
習題 292
參考文獻 294
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