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杨浩 著

图书标签:

• 信号处理
• 数字信号处理
• 傅里叶变换
• 滤波器设计
• 通信原理
• 图像处理
• MATLAB
• 算法
• 数学基础
• 工程应用

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030200778

版次：1

商品编码：11504712

包装：平装

丛书名： 普通高等教育“十一五”规划教材

开本：16开

出版时间：2014-07-01

用纸：胶版纸

页数：143

字数：180000

内容简介

　　《信号处理基础》是针对电气工程及其自动化等非通信专业本科培养要求编写的，重点突出信号与系统的基础知识和基本方法，内容以讲述信号处理与系统的工程背景和物理意义为主，有少量必要的推导。全书分为5章。第1章介绍了信号、系统的基本概念和典型信号；第2章介绍了单输入单输出系统的时域分析方法和卷积计算；第3章介绍了各类信号的傅里叶分析理论和采样定理；第4章介绍了离散傅里叶变换及其快速算法原理；第5章介绍了Z变换和离散系统的Z域分析方法和理论。
　　本书适合按36-48学时讲授，前期课程应该已经讲授完“微积分方程”和“拉普拉斯变换”以及“傅里叶积分”等内容。本书可作为强电类信息专业学生的“信号与系统”课程的教材或学习参考书。

目录

前言
绪论
第1章 信号与系统的基本概念
1.1 信号的定义
1.2 信号的分类
1.3 周期信号与非周期信号
1.4 能量有限信号与能量无限信号
1.5 常见的典型信号
1.5.1 连续信号
1.5.2 离散信号
l.6 信号的分解
1.6.1 信号的脉冲分解
1.6.2 信号的正交函数分解
1.7 系统
1.7.1 连续时间系统的描述
1.7.2 离散时间系统的描述
1.7.3 系统的基本运算单元
1.8 系统的分类
习题
第2章 单输入单输出系统的时域分析
2.1 概述
2.2 连续系统的时域分析
2.3 离散系统的时域分析
2.4 系统的单位冲激响应与单位样值响应
2.4.1 连续系统的单位冲激响应的求解
2.4.2 离散系统的单位样值响应的求解
2.5 卷积
2.5.1 卷积的计算
2.5.2 卷积的性质
习题
第3章 傅里叶变换
3.1 概述
3.2 信号的傅里叶变换
3.3 傅里叶变换的性质
3.4 卷积定理
3.5 周期信号的傅里叶变换
3.6 抽样信号的傅里叶变换与抽样定理
3.6.1 时域抽柞
3.6.2 频域抽柞
3.6.3 抽样定理
习题
第4章 离散系统分析和离散傅里叶变换
4.1 离散信号的傅里叶变换
4.2 周期序列的傅里叶级数（DFS）
4.3 离散傅里叶变换（DFT）
4.4 快速傅里叶变换
4.4.1 按时间抽取的FPT算法
4.4.2 按频率抽取的FFT算法
习题
第5章 Z变换
5.1 概述
5.2 Z变换的定义及其收敛域
5.3 序列Z变换的基本特性
5.3.1 有限长序列
5.3.2 右边序列
5.3.3 左边序列
5.3.4 双边序列
5.4 Z变换的性质
5.4.1 线性特性
5.4.2 时移特性
5.4.3 Z域微分特性
5 4.4 Z域尺度变换特性
5 4.5 时域卷积特性
5 4.6 初值定理
5 4.7 终值定理
5.5 典型序列的之变换
5.6 逆Z变换
5.6.1 沼数定理法
5.6.2 幂级数法
5.6.3 部分分式法
5.7 系统分析
5.8 系统频率响应与系统零极点的关系
习题
参考文献

前言/序言

《信号处理基础》是一部深入浅出的著作，旨在为广大读者，尤其是对电子工程、通信系统、自动控制、生物医学工程、计算机科学等领域感兴趣的初学者和专业人士，提供扎实的信号处理理论基础和实践指导。本书不涉及具体的硬件实现细节，也不局限于某种特定的应用场景，而是专注于信号处理的核心概念、数学原理和算法框架。 全书共分为三个主要部分，循序渐进地引导读者理解信号的本质、变换以及如何从中提取有用的信息。 第一部分：信号的表示与分析 本部分是整个信号处理知识体系的基石。我们将从最基础的信号概念入手，探讨信号的分类，包括连续时间信号与离散时间信号、周期信号与非周期信号、能量信号与功率信号、因果信号与非因果信号等。每种信号类型都会配以生动形象的例子，帮助读者建立直观的认识。 接着，我们将深入讲解信号的时域分析。这包括了对信号基本运算的介绍，如加法、乘法、延时、翻转等，以及这些运算如何影响信号的形状和特性。理解这些基本运算对于后续的信号理解至关重要。 课程的核心将聚焦于傅里叶分析。我们将从直观的图形解释出发，逐步引入傅里叶级数和傅里叶变换的概念。傅里叶级数将用于分析周期信号，而傅里叶变换则将拓展到非周期信号。本书将详细阐述傅里叶变换的数学推导过程，并着重讲解其在频域中的意义——如何将信号从时域映射到频域，揭示信号的频率成分。我们将探讨傅里叶变换的各种性质，如线性、时移、频移、卷积定理等，这些性质是理解和应用傅里叶变换的关键。此外，我们还会介绍傅里叶变换在求解微分方程、分析系统响应等方面的应用，展示其强大的分析能力。 为了更好地理解离散时间信号，本书将引入离散傅里叶变换（DFT）及其快速算法——快速傅里叶变换（FFT）。我们将详细解释DFT的原理，以及FFT如何大幅提高计算效率。DFT的引入为在数字计算机中处理离散信号奠定了基础。 此外，本部分还将触及其他重要的信号分析工具，如拉普拉斯变换和Z变换。拉普拉斯变换是分析连续时间线性时不变（LTI）系统的强大工具，尤其适用于解决含有指数函数和冲激函数的信号问题。Z变换则是分析离散时间LTI系统的数学工具，与拉普拉斯变换在概念上相互呼应，是数字信号处理中不可或缺的工具。我们将详细讲解这两种变换的定义、性质以及它们在系统分析和稳定性判断中的作用。 第二部分：线性时不变（LTI）系统与滤波 在掌握了信号的表示与分析方法之后，本部分将转向信号处理的核心——LTI系统的分析与设计。LTI系统是自然界和工程领域中最常见、最重要的一类系统，其核心特性是线性与时不变性。 本书将深入讲解LTI系统的时域表示，即卷积。我们将详细解释卷积的定义，以及它如何描述LTI系统对任意输入信号的响应。通过对卷积运算的深入理解，读者将能够预测系统对不同信号的输出行为。 接着，我们将重点介绍LTI系统在频域的分析。利用傅里叶变换，我们可以将卷积运算转化为频域的乘法运算，极大地简化了系统的分析过程。本书将详细阐述系统函数（也称为传递函数）的概念，以及它如何表征LTI系统的频率响应特性。通过系统函数，我们可以直观地了解系统对不同频率成分的放大或衰减作用。 滤波是信号处理中最常见也是最重要的应用之一。本部分将围绕滤波器的设计与分析展开。我们将介绍各种基本滤波器类型，如低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器，并解释它们在频域中的特性。我们将探讨FIR（有限脉冲响应）滤波器和IIR（无限脉冲响应）滤波器的基本原理、设计方法和优缺点。本书将提供一些经典的设计算法，例如窗函数法、切比雪夫逼近法等，并结合实例说明如何根据特定需求设计滤波器。 此外，本部分还将介绍滤波器在信号去噪、信号增强、频率选择等方面的实际应用，帮助读者理解滤波器在实际工程问题中的重要性。 第三部分：采样、量化与现代信号处理概念 本部分将聚焦于将连续信号转化为离散数字信号的关键过程，以及一些现代信号处理中重要的概念。 我们将详细阐述采样定理（Nyquist-Shannon采样定理）。我们将深入解释采样频率、奈奎斯特频率以及混叠现象的产生原因。本书将提供充分的数学推导和图形解释，以帮助读者透彻理解采样定理的精髓，并学会如何正确选择采样率以避免信息丢失。 在采样之后，连续的幅度值需要被转化为离散的数字值，这个过程称为量化。我们将介绍量化的基本概念、量化误差，以及不同的量化策略，如均匀量化和非均匀量化。虽然本书不涉及具体的硬件实现，但了解量化的原理有助于理解数字信号的精度和动态范围。 随着计算机技术的发展，现代信号处理的概念不断涌现。本部分将适当地介绍一些前沿概念，为读者提供进一步学习的指引。例如，我们将简要介绍相关性分析，包括自相关和互相关，它们在信号检测、系统辨识和模式识别等领域有重要应用。我们还会触及谱分析的一些高级方法，如周期图法和Welch法，以及它们在噪声信号分析中的作用。 在内容的最后，本书将强调信号处理的通用性和跨学科性。信号处理的理论和技术广泛应用于通信、音频、图像、视频、雷达、声纳、医学成像、经济学、地震学等众多领域。本书的目标是为读者构建一个坚实的理论基础，使其能够触类旁通，在各自感兴趣的应用领域进行更深入的学习和研究。 本书力求在理论的严谨性和内容的易懂性之间取得平衡，通过清晰的逻辑结构、丰富的例证和逐步深入的讲解，帮助读者逐步掌握信号处理的核心知识。我们相信，通过研读本书，读者将能够建立起对信号及其处理方法的深刻理解，为后续的学习和实践打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

我一直对图像和视频的处理很感兴趣，尤其是那些电影特效和照片修复技术。一直想找一本能够深入浅出介绍相关原理的书，偶然间看到了这本《信号处理基础》，就抱着试试看的心态买了下来。这本书果然没有让我失望！它从最基础的采样、量化开始，层层递进，将复杂的信号处理概念分解得非常清晰。尤其是关于卷积和滤波的部分，作者用了很多图示和代码示例，让我能够直观地理解不同滤波器对信号的影响。我特别喜欢书里介绍的几种经典图像处理算法，比如边缘检测和特征提取，读完之后，我仿佛获得了“火眼金睛”，能够更深层次地理解图像的构成和分析。而且，书中还涉及了一些关于压缩和编码的内容，这对于我理解高清视频的传输和存储非常有帮助。虽然我不是专业出身，但这本书的讲解方式让我能够轻松跟上，并且非常有成就感。

评分☆☆☆☆☆

我是一名业余的天文爱好者，平时喜欢研究各种天文图像和数据。经常会遇到一些需要对天文信号进行处理和分析的问题，比如CCD相机捕捉到的微弱信号，或者射电望远镜接收到的数据。偶然的机会，我读到了这本《信号处理基础》，这本书为我提供了强大的理论支持和实用的方法。书中关于噪声抑制和信号增强的章节对我来说尤为重要，它让我明白了如何从大量的观测数据中提取出有用的信息，并减少测量误差带来的干扰。我尤其对书中介绍的几种信号滤波技术印象深刻，这让我能够更清晰地看到遥远星系的光芒，或者捕捉到更微弱的脉冲信号。这本书虽然是基础教材，但其严谨的科学性和广泛的应用性，让我作为非专业人士也能从中受益匪浅，极大地提升了我进行天文数据处理的能力。

评分☆☆☆☆☆

作为一名通信工程专业的学生，我一直在寻找一本能够巩固我基础知识的书籍，同时又能为我未来的专业学习打下坚实基础的教材。这本《信号处理基础》恰恰满足了我的需求。这本书的理论体系非常完整，涵盖了信号处理的方方面面，从离散时间信号和系统，到傅里叶变换、Z变换，再到滤波器设计和随机信号处理，都进行了深入的阐述。最难得的是，书中的推导过程都非常详细，逻辑严谨，让我能够真正理解每一个公式的由来和意义。作者在讲解过程中，还穿插了很多有助于理解的思考题和课后习题，这对于我巩固所学知识非常有帮助。我尤其喜欢书里关于采样定理和奈奎斯特准则的讲解，这对于我理解数字通信中的关键技术至关重要。读完这本书，我感觉自己在信号处理方面的知识体系更加牢固了，对未来学习更高级的通信理论也充满了信心。

评分☆☆☆☆☆

我一直是个对声音特别敏感的人，对音乐的制作和后期处理一直充满好奇。市面上的很多关于音频处理的书籍要么过于浅显，要么过于专业，让我觉得很难找到一个合适的切入点。这本《信号处理基础》简直就是为我量身定做的！它从最基本的声波信号入手，讲解了声音是如何被数字化，以及数字化过程中会遇到哪些问题。书里对时域和频域的分析都非常透彻，让我明白了为什么不同的声音听起来会有不同的感觉，以及如何通过改变信号的频谱来改变声音的特质。我特别喜欢书中关于音频降噪和均衡器原理的讲解，这让我能够更好地理解混音师是如何工作的，以及我如何在音频编辑软件中更有效地处理声音。这本书让我觉得，原来我一直以来对声音的直觉，背后都有着严谨的科学原理支撑。

评分☆☆☆☆☆

这本《信号处理基础》简直打开了我对世界的新视角！我一直以为信号处理是个高高在上、离我生活很远的学科，但读了这本书，我才发现它无处不在。从我们每天听的音乐，到手机里的通话，再到医院里的B超，甚至是导航系统，背后都离不开信号处理的原理。书里对各种概念的讲解都非常生动形象，不像我之前看的那些枯燥的书本。比如，讲解傅里叶变换的时候，作者用了很形象的比喻，让我一下子就理解了原本很抽象的概念。而且，书里的例子也很贴合实际，让我能够清晰地看到理论是如何应用到生活中的。让我印象最深刻的是，书里还提到了如何利用信号处理来去除噪声，这让我恍然大悟，原来我们生活中很多“杂音”是可以被“净化”的！阅读的过程就像是在和一位经验丰富的老师在轻松地聊天，他循循善诱，让我不知不觉地就掌握了许多知识。总而言之，这本书让我感受到了信号处理的魅力，也激起了我对这个领域进一步学习的兴趣。