数字信号处理（第2版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

赵春晖 等 著

图书标签:

• 数字信号处理
• 信号处理
• DSP
• 通信工程
• 电子工程
• 算法
• 数学
• 傅里叶变换
• 滤波
• 系统分析

出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121133008

版次：2

商品编码：10687358

包装：平装

丛书名： 普通高等教育十二五规划教材·电子信息科学与工程类专业规划教材

开本：16开

出版时间：2011-04-01

用纸：胶版纸

页数：268

字数：448000

内容简介

　　《数字信号处理（第2版）》主要介绍数字信号处理的基本理论、基本概念和基本分析方法。《数字信号处理（第2版）》共分两部分。第一部分理论篇共9章。第0章主要介绍数字信号处理的基本概念和特点；第1章介绍离散时间信号与系统的基本知识；第2章讲述z变换；第3章讲述离散傅里叶变换；第4章介绍快速傅里叶变换；第5章介绍数字滤波器基本结构；第6章讲述无限长单位脉冲响应数字滤波器设计方法；第7章讲述有限长单位脉冲响应数字滤波器设计方法；第8章介绍多采样率数字信号处理基本理论和方法。第二部分实践篇，给出7个仿真实验并提供一些程序范例。
　　 　　《数字信号处理（第2版）》可作为电子与信息类专业（包括电子信息工程、通信工程、电子科学与技术等专业）本科生的教材或参考书，也可作为相关专业领域工程技术人员的参考资料。

目录

第一部分 理 论 篇
第0章 绪论
0.1 信号、系统与信号处理
0.2 数字信号处理系统的基本组成
0.3 数字信号处理的特点
0.4 数字信号处理的应用
第1章 离散时间信号与系统
1.1 引言
1.2 离散时间信号-序列
1.2.1 几种常用的典型序列
1.2.2 序列的运算
1.2.3 序列的周期性
1.2.4 用单位脉冲序列来表示任意序列
1.2.5 序列的能量
1.3 连续时间信号的采样
1.3.1 理想采样
1.3.2 理想采样信号的频谱
1.3.3 采样的恢复
1.3.4 由采样信号序列重构带限信号
1.4 离散时间系统的时域分析
1.4.1 线性系统
1.4.2 时不变系统
1.4.3 单位脉冲响应与系统的输入输出关系
1.4.4 线性时不变系统的性质
1.4.5 因果系统
1.4.6 稳定系统
1.5 常系数线性差分方程
1.6 实例分析--语音信号基音周期轨迹的平滑
本章提要
习题
第2章 z变换
2.1 引言
2.2 z变换的定义和典型序列的z变换
2.2.1 z变换的定义
2.2.2 对z变换式的理解
2.2.3 典型序列的z变换
2.3 z变换的收敛域
2.3.1 收敛域的定义
2.3.2 两种判定法
2.4 z逆变换
2.4.1 围线积分法 留数法
2.4.2 部分分式展开法
2.4.3 幂级数展开法 长除法
2.5 z变换的基本性质
2.6 拉普拉斯变换、傅里叶变换与z变换
2.6.1 拉普拉斯变换与z变换
2.6.2 连续时间信号的傅里叶变换与序列的z变换
2.6.3 数字频率与频谱
2.7 系统函数
2.7.1 因果系统
2.7.2 稳定系统
2.7.3 因果稳定系统
2.7.4 系统函数和差分方程的关系
2.7.5 系统的频率响应
2.7.6 频率响应的几何确定法
2.7.7 FIR系统与IIR系统
本章提要
习题
第3章 离散傅里叶变换
3.1 引言
3.2 周期序列的离散傅里叶级数
3.3 离散傅里叶级数的性质
3.3.1 线性
3.3.2 序列的移位
3.3.3 周期卷积和
3.4 有限长序列离散傅里叶变换 DFT
3.4.1 DFT的定义
3.4.2 DFT与DTFT、z变换的关系
3.5 离散傅里叶变换 DFT 的性质
3.5.1 线性
3.5.2 圆周移位
3.5.3 圆周卷积
3.5.4 有限长序列的线性卷积与圆周卷积
3.5.5 共轭对称性
3.5.6 DFT形式下的帕塞瓦尔定理
3.6 频域采样
3.6.1 频域采样
3.6.2 内插公式
3.7 DFT实例分析
3.7.1 信号消噪
3.7.2 信号的频域分析
本章提要
习题
第4章 快速傅里叶变换
4.1 引言
4.2 直接计算DFT的问题及改进的途径
4.2.1 DFT的运算量
4.2.2 减少运算量的途径
4.3 按时间抽选的基-2 FFT算法 Cooley-Tukey算法
4.3.1 算法原理
4.3.2 运算量
4.3.3 按时间抽选的FFT算法的特点
4.4 按频率抽选的基-2 FFT算法 Sande-Tukey算法
4.4.1 算法原理
4.4.2 按频率抽选的FFT算法的特点
4.4.3 按频率抽选法与按时间抽选法的异同
4.5 离散傅里叶反变换的快速计算方法
*4.6 线性调频z变换算法
4.6.1 CZT变换算法原理
4.6.2 CZT变换的实现步骤
4.6.3 CZT变换算法的运算量估算
4.7 FFT实例分析
4.7.1 利用FFT分析时域连续信号频谱
4.7.2 线性卷积和线性相关的FFT算法
本章提要
习题
第5章 数字滤波器的基本结构
5.1 数字滤波器的结构特点与表示方法
5.2 无限长单位脉冲响应 IIR 滤波器的基本结构
5.2.1 直接Ⅰ型
5.2.2 直接Ⅱ型 典范型
5.2.3 级联型
5.2.4 并联型
5.3 有限长单位脉冲响应 FIR 滤波器的基本结构
5.3.1 横截型 卷积型和直接型
5.3.2 级联型
5.3.3 频率抽样型
5.3.4 快速卷积结构
本章提要
习题
第6章 无限长单位脉冲响应数字滤波器的设计方法
6.1 引言
*6.2 常用模拟低通滤波器的设计方法
6.2.1 由幅度平方函数来确定系统函数
6.2.2 巴特沃思低通逼近
6.2.3 切比雪夫低通逼近
6.3 脉冲响应不变法设计IIR数字滤波器
6.3.1 变换原理
6.3.2 混叠失真
6.3.3 模拟滤波器的数字化方法
6.3.4 优缺点
6.4 双线性变换法设计IIR数字滤波器
6.4.1 变换原理
6.4.2 变换常数c的选择
6.4.3 逼近的情况
6.4.4 优缺点
6.4.5 模拟滤波器的数字化方法
*6.5 原型变换
6.5.1 低通变换
6.5.2 高通变换
6.5.3 带通变换
6.5.4 带阻变换
6.6 实例分析--数字陷波器
本章提要
习题
第7章 有限长单位脉冲响应数字滤波器的设计方法
7.1 引言
7.2 线性相位FIR滤波器的特点
7.2.1 线性相位条件
7.2.2 线性相位FIR滤波器频率响应的特点
7.2.3 幅度函数的特点
7.2.4 零点位置
7.3 窗函数法设计FIR数字滤波器
7.3.1 设计方法
7.3.2 各种窗函数��
7.3.3 窗函数法的设计步骤
7.3.4 窗函数法计算中的主要问题
7.4 用频率抽样设计法设计FIR数字滤波器
7.4.1 线性相位的约束
7.4.2 频率抽样的两种方法
7.4.3 逼近误差及其改进措施
7.5 IIR和FIR数字滤波器的比较
本章提要
习题
第8章 多采样率数字信号处理
8.1 信号的整数倍抽取
8.2 信号的整数倍内插
8.3 抽取与插值的结合--采样率按L/M变化
8.4 采样率转换技术的应用
8.5 信号的多相表示
8.6 抽取和插值的滤波器实现
8.6.1 抽取的滤波器实现
8.6.2 插值的滤波器实现
8.6.3 抽取和插值相结合的滤波器实现
8.7 数字滤波器组
8.8 正交镜像滤波器组 QMF
8.9 树状结构滤波器组
本章提要
习题
第二部分 实 践 篇
实验一 离散时间信号与系统
实验二 z变换
实验三 快速傅里叶变换
实验四 数字滤波器的基本结构
实验五 IIR数字滤波器的设计
实验六 用窗函数法设计FIR数字滤波器
实验七 多采样率数字信号处理
附录A 习题参考答案
参考文献

前言/序言

《数字信号处理（第2版）》—— 探索信息时代的基石 在信息爆炸的今天，信号无处不在，它们承载着我们的声音、图像、数据，甚至是我们对世界的感知。而“数字信号处理”正是驾驭这些信息洪流的关键技术，是现代通信、多媒体、控制、医疗、科学研究等诸多领域不可或缺的基石。本书，《数字信号处理（第2版）》，将带领您深入探索这个迷人且至关重要的领域，为您构建坚实的理论基础和实用的实践技能。 本书特色与价值 本书并非仅仅罗列枯燥的公式和理论，而是力求以清晰、直观的方式，揭示数字信号处理的内在逻辑和应用价值。我们坚信，理解“为什么”比死记硬背“是什么”更为重要。因此，在每一章节的讲解中，我们都会注重概念的引入、原理的阐释，并辅以大量的实例分析，让读者能够真正地将理论知识转化为解决实际问题的能力。 为谁而设？ 在校学生： 无论是电子工程、通信工程、计算机科学、自动化还是相关专业的本科生、研究生，本书都能为您提供系统、深入的课程学习支持，助您掌握数字信号处理的核心知识。 工程技术人员： 活跃在通信、嵌入式系统、音频/视频处理、仪器仪表、医疗设备等行业的工程师们，本书将为您提供最新、最实用的技术参考，帮助您应对工作中的挑战。 科研人员： 正在从事信号处理相关研究的学者们，本书将为您梳理前沿理论，提供深入的分析视角，为您的研究提供坚实的理论支撑。 对数字信号处理感兴趣的爱好者： 即使您并非科班出身，只要您对信息技术、信号分析抱有浓厚兴趣，本书也能为您打开一扇了解数字世界奥秘的大门。 内容梗概（不包含您提供的书名，仅为内容介绍） 本书共分为若干章节，层层递进，构建完整的数字信号处理知识体系： 第一部分：数字信号处理基础 1. 信号与系统的基本概念： 信号的分类： 连续时间信号与离散时间信号，周期信号与非周期信号，偶信号与奇信号，能量信号与功率信号。我们将详细分析这些分类的意义，以及它们在实际应用中的体现。例如，声音信号是连续的，但采集到计算机中的音频文件则是离散的；心电图是周期性的，但随机噪声则不是。 系统的基本概念： 线性系统、时不变系统、因果系统、稳定系统。这些性质直接决定了我们如何分析和设计信号处理系统。我们会通过生动的例子，比如一个音频放大器（线性）、一个简单的延时器（时不变）来阐述这些概念。 卷积： 作为 LTI (线性时不变) 系统分析的核心运算，我们将深入探讨卷积的定义、性质及其在系统响应计算中的应用。通过图示和算例，我们会让读者深刻理解输入信号与系统冲激响应之间的“加权求和”过程。 傅里叶级数与傅里叶变换： 这是分析信号频谱特性的强大工具。我们将从周期信号的傅里叶级数展开出发，逐步过渡到非周期信号的傅里叶变换。重点在于理解频率域的概念，以及信号的频谱如何反映其内在的组成成分。我们会讨论傅里叶变换的性质，如时移、频移、卷积定理等，并解释它们在滤波、调制等应用中的重要性。 拉普拉斯变换与Z变换： 随着系统分析的深入，我们还需要更通用的变换域工具。拉普拉斯变换是分析连续时间系统的有力武器，尤其适用于处理非周期信号。Z变换则是分析离散时间系统的关键，它将离散时间系统转化为复平面上的运算，极大地方便了系统分析和设计。我们将详细介绍它们的定义、性质以及与傅里叶变换的关系，并强调它们在系统稳定性分析、系统函数表示等方面的作用。 2. 离散时间信号与系统的详细分析： 离散卷积： 类似于连续卷积，离散卷积是分析离散时间 LTI 系统响应的核心。我们将提供详细的计算方法和示例，让读者熟练掌握。 单位抽样响应 (冲激响应)： 这是描述离散时间 LTI 系统最重要的特征之一。本书将深入分析其定义、性质，以及如何利用它来预测系统的输出。 差分方程： 离散时间 LTI 系统通常可以用差分方程来描述，这是系统建模和分析的重要方式。我们将讲解如何将系统表示为差分方程，以及如何求解差分方程得到系统的输出。 系统函数： 在 Z 域中，系统的行为可以用系统函数来简洁地表示。我们将介绍系统函数的定义、零极点分析，以及它与系统响应之间的关系，这对于理解系统的稳定性、频率响应至关重要。 第二部分：数字信号处理的实现与方法 3. 傅里叶变换在离散时间信号分析中的应用： 离散傅里叶变换 (DFT)： 这是将有限长离散时间信号变换到频率域的有效方法。我们将详细介绍 DFT 的定义、计算性质，以及其与连续傅里叶变换的关系。 快速傅里叶变换 (FFT)： DFT 的直接计算复杂度很高，FFT 算法的出现极大地提高了计算效率。我们将深入讲解 FFT 的基本原理，如蝶形运算，以及各种经典的 FFT 算法，并强调其在实际应用中的重要性，例如频谱分析、滤波器设计等。 周期信号的离散傅里叶级数 (DFS)： 对于周期信号，我们也可以使用 DFS 进行频率分析。我们将介绍 DFS 的定义、性质及其与 DFT 的联系。 4. 数字滤波器的设计与实现： 滤波器概述： 滤波器是信号处理中最基本也是最重要的组成部分之一，用于去除不需要的频率成分，保留或增强期望的频率成分。我们将介绍滤波器的基本类型：低通、高通、带通、带阻滤波器。 无限冲激响应 (IIR) 滤波器： IIR 滤波器通常具有较高的计算效率和更好的频率选择性。我们将详细介绍 IIR 滤波器的设计方法，如巴特沃斯、切比雪夫、椭圆滤波器，以及如何从模拟滤波器原型设计数字 IIR 滤波器。 有限冲激响应 (FIR) 滤波器： FIR 滤波器具有线性相位特性，不易产生振荡，在许多应用中具有独特优势。我们将介绍 FIR 滤波器的设计方法，如窗函数法、频率采样法、最优设计法 (Parks-McClellan 算法)，并分析它们的优缺点。 滤波器实现结构： 介绍直接型、级联型、并联型等不同滤波器实现结构，以及它们的计算量、存储需求和数值稳定性等方面的比较。 第三部分：高级数字信号处理主题与应用 5. 离散随机信号分析： 随机过程： 引入随机过程的概念，如平稳随机过程、马尔可夫过程等。 自相关函数与功率谱密度： 这是描述随机信号统计特性的重要工具。我们将讲解如何计算和分析自相关函数和功率谱密度，以及它们在信号检测、噪声抑制等方面的应用。 谱估计： 介绍各种谱估计方法，包括参数法和非参数法，以及它们在实际应用中的权衡。 6. 多速率信号处理： 抽取与内插： 介绍如何降低信号的采样率 (抽取) 和提高信号的采样率 (内插)。 多速率滤波器的设计与应用： 讲解多速率滤波器的结构和设计方法，以及它们在通信系统、语音编码等领域中的应用，例如变带宽通信、数字电视的下变换等。 7. 数字信号处理的实际应用： 通信系统： 讲解数字信号处理在调制解调、信道编码、均衡、扩频等方面的应用。 音频与图像处理： 介绍语音识别、语音合成、音频压缩 (如 MP3)、图像压缩 (如 JPEG)、图像增强、边缘检测等。 控制系统： 讲解数字控制器设计、系统辨识等。 生物医学信号处理： 介绍心电图 (ECG)、脑电图 (EEG) 等信号的分析与处理。 其他应用： 雷达、声纳、数据采集、仪器仪表等。 学习方法与建议 本书在内容编排上力求逻辑清晰，循序渐进。为了更好地掌握数字信号处理的精髓，我们建议您： 勤于思考： 在阅读理论知识时，多问“为什么”，尝试理解其背后的数学原理和物理意义。 动手实践： 结合数学软件 (如 MATLAB, Python 的 NumPy/SciPy 库) 进行仿真实验，将理论知识应用于实际问题。通过编程实现滤波器、进行频谱分析等，会大大加深您的理解。 联系实际： 关注身边与数字信号处理相关的技术应用，思考它们是如何工作的，并将书中的知识与实际应用联系起来。 深入钻研： 对于特别感兴趣或遇到的难点，不妨查阅相关的专业文献，进行更深入的学习。 结语 数字信号处理是一个充满活力和创新性的领域，它深刻地影响着我们生活的方方面面。通过本书的学习，您将不仅能够掌握扎实的理论基础，更能培养出解决实际问题的能力，为在信息时代的浪潮中乘风破浪打下坚实的基础。我们衷心希望本书能成为您学习和探索数字信号处理过程中的得力助手，激发您对信息科学更深层次的兴趣和探索。

评分☆☆☆☆☆

我是一名初次接触数字信号处理的学生，对于这个领域充满了好奇但同时也感到一丝畏惧。这本《数字信号处理（第2版）》在我眼中，更像是一位耐心细致的引路人。它的第一部分，虽然我还没完全深入，但仅仅是目录和开篇的章节介绍，就让我看到了它循序渐进的讲解思路。作者似乎非常了解初学者的困惑，从最基础的概念入手，一点点搭建起知识的框架，而不是直接抛出复杂难懂的理论。我特别注意到，书中对于一些基本概念的解释，采用了非常形象的比喻和生活中的例子，这极大地降低了理解门槛，让枯燥的数学公式变得生动起来。我印象最深的是关于采样定理的介绍，作者没有直接给出一堆数学推导，而是通过模拟一个声音信号被“捕捉”的过程来解释，让我瞬间茅塞顿开。这种“润物细无声”式的教学方式，让我感受到了作者深厚的教学功底和对读者的关怀。我真的非常期待接下来的内容，相信这本书能够引导我一步步走进数字信号处理的奇妙世界。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计虽然简洁，但色彩搭配却透着一股沉稳和专业感，让人一眼就能感受到它不是一本流于表面的通俗读物。我当初选择这本书，很大一部分原因就是它那严谨又不失亲和力的标题。拿到书的那一刻，纸张的质感就让我十分满意，书页的厚度和触感都恰到好处，翻阅时不会有廉价感，这一点对于一本需要反复研读的技术类书籍来说至关重要。装订也十分牢固，不必担心阅读过程中出现散页的情况。我特别欣赏它在字体选择和排版上的用心，字号大小适中，行间距也处理得很好，即使长时间阅读也不会感到眼睛疲劳。而且，关键的公式和图表都清晰地呈现出来，不会因为排版问题而影响理解。整体而言，从拿到书到开始翻阅，这本书在物理层面就给人一种“靠谱”的感觉，这无疑为我深入学习它所蕴含的知识打下了良好的心理基础。我期待它能像它的外观一样，内容也同样扎实，能够帮助我系统地掌握数字信号处理的精髓。

评分☆☆☆☆☆

我是一名对人工智能和机器学习交叉领域感兴趣的研究生，偶然间看到了这本《数字信号处理（第2版）》。我主要是在网上看到了一些关于这本书的讨论，大家普遍认为它的内容非常扎实，并且在理论深度和广度上都达到了很高的水平。我特别注意到，书中似乎涉及到了很多关于信号的表示、变换以及分析的方法，这对于我理解和处理机器学习中的大量数据至关重要。虽然我还没有机会仔细阅读这本书的全部内容，但仅从它在学术圈的良好口碑来看，我就对其内容质量充满了信心。我推测，这本书对于那些希望深入理解信号处理在人工智能领域应用的读者来说，会提供非常有价值的理论基础和方法论。我相信，掌握了这本书中的知识，将能极大地提升我在特征提取、信号去噪、模式识别等方面的能力，从而更好地服务于我的研究方向。

评分☆☆☆☆☆

我一直在寻找一本能够让我系统性地理解数字信号处理核心概念的书籍。这本书的独特之处在于，它在介绍每个概念时，都辅以大量的图示和例子，这对我这种视觉型学习者来说，简直是福音。我翻看的部分章节，发现作者非常善于将抽象的数学模型转化为直观的图形，比如在讲解傅里叶变换时，书中提供的不同信号频谱图，让我能够清晰地看到频率域的变化。而且，书中对于一些算法的推导，虽然包含复杂的数学公式，但作者会一步一步地进行解释，并标注出每一步的意义，让你不会迷失在公式的海洋里。我尤其喜欢书中的一些“小贴士”和“注意事项”，这些往往是作者在教学或实践中总结出的宝贵经验，能够帮助读者避开一些常见的误区。我觉得这本书最大的价值在于，它不仅教授了“是什么”，更重要的是解释了“为什么”，并且教会了“怎么做”。我真心希望这本书能够帮助我构建一个扎实而全面的数字信号处理知识体系。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在数字信号处理领域工作多年的工程师，我深知理论与实践结合的重要性。我翻阅这本书的某些章节，主要是为了巩固和拓展我在某个特定领域的知识。书中对于某些高级算法的阐述，虽然我能理解其原理，但其深入的数学推导和细节的严谨性，还是让我眼前一亮。我尤其看重的是书中对实际应用的分析，它并没有局限于理论层面，而是结合了信号滤波、图像处理等实际场景，给出了具体的解决方案和思考方向。这对于我来说，是非常宝贵的财富。我能感受到作者在编写过程中，充分考虑了工程实践中的难点和痛点，并将理论知识与工程应用紧密地结合在一起。书中提供的例题和思考题，也设计得相当有启发性，能够引导读者从不同的角度去思考问题，并尝试解决实际的工程难题。这本书绝对不是一本“纸上谈兵”的教材，它更像是为我们这些一线工程师提供了一本“作战指南”，帮助我们更好地理解和应用数字信号处理技术。