数字信号处理 原理、实现及应用（第3版） 下载 mobi epub pdf 电子书 2024

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本书系统讲述数字信号处理的基本原理、算法及其实现方法，结合各章的内容，介绍相应的MATLAB信号处理工具箱函数，并给出用MATLAB阐述问题和求解计算问题的程序。各章中安排了丰富的例题、习题和上机题。

内容简介

本书系统讲述数字信号处理的基本原理、算法及其实现方法。主要讲述时域离散信号与系统的基本概念和时域、频域的分析方法。重点介绍离散傅里叶变换及其快速算法、数字滤波的基本概念与理论、数字滤波器的设计与实现方法。介绍模拟信号数字处理原理与方法、多采样率数字信号处理的基本理论和高效实现方法，数字信号处理的典型应用。 结合各章的内容，介绍相应的MATLAB信号处理工具箱函数，并给出用MATLAB阐述问题和求解计算问题的程序。各章中安排了丰富的例题、习题和上机题。

作者简介

　　　　高西全，西安电子科技大学通信工程学院教授，主编国家十一五规划教材《数字信号处理——原理、实现及应用》，省精品课程负责人。

目录

绪论 （1）
0．1 数字信号处理的基本内容 （2）
0．2 数字信号处理的实现方法 （3）
0．3 数字信号处理的主要优点 （3）
第1章 时域离散信号和系统 （5）
1．1 引言 （5）
1．2 模拟信号、时域离散信号和数字信号 （5）
1．2．1 时域离散信号和数字信号 （6）
1．2．2 时域离散信号的表示方法 （6）
1．2．3 常用时域离散信号 （8）
1．3 时域离散系统 （11）
1．3．1 线性时不变时域离散系统 （11）
1．3．2 线性时不变系统输出和输入之间的关系 （12）
1．3．3 系统的因果性和稳定性 （15）
1．4 时域离散系统的输入输出描述法――线性常系数差分方程 （17）
1．4．1 线性常系数差分方程 （17）
1．4．2 线性常系数差分方程的递推解法 （17）
1．4．3 用MATLAB求解差分方程 （18）
1．4．4 应用举例――滑动平均滤波器 （19）
习题与上机题 （21）
第2章 时域离散信号和系统的频域分析 （25）
2．1 引言 （25）
2．2 时域离散信号的傅里叶变换 （25）
2．2．1 时域离散信号的傅里叶变换的定义 （25）
2．2．2 周期信号的离散傅里叶级数 （26）
2．2．3 周期信号的傅里叶变换 （28）
2．2．4 时域离散信号傅里叶变换的性质 （31）
2．3 时域离散信号的Z变换 （34）
2．3．1 时域离散信号Z变换的定义及其与傅里叶变换的关系 （34）
2．3．2 Z变换的收敛域与序列特性之间的关系 （35）
2．3．3 逆Z变换 （38）
2．3．4 Z变换的性质和定理 （41）
2．4 利用Z变换对信号和系统进行分析 （44）
2．4．1 系统的传输函数和系统函数 （44）
2．4．2 根据系统函数的极点分布分析系统的因果性和稳定性 （45）
2．4．3 用Z变换求解系统的输出响应 （46）
2．4．4 系统稳定性的测定及稳定时间的计算 （50）
2．4．5 根据系统的零、极点分布分析系统的频率特性 （52）
2．5 几种特殊滤波器 （56）
2．5．1 全通滤波器 （57）
2．5．2 最小相位滤波器 （58）
2．5．3 梳状滤波器 （59）
2．5．4 正弦波发生器 （60）
习题与上机题 （61）
第3章 离散傅里叶变换（DFT）及其快速算法（FFT） （68）
3．1 离散傅里叶变换的定义及物理意义 （68）
3．1．1 DFT定义 （68）
3．1．2 DFT与ZT、FT、DFS的关系 （69）
3．1．3 DFT的矩阵表示 （71）
3．1．4 用MATLAB计算序列的DFT （71）
3．2 DFT的主要性质 （73）
3．3 频域采样 （80）
3．4 DFT的快速算法――快速傅里叶变换（FFT） （83）
3．4．1 直接计算DFT的特点及减少运算量的基本途径 （83）
3．4．2 基2 FFT算法 （83）
3．5 DFT（FFT）应用举例 （89）
3．5．1 用DFT（FFT）计算两个有限长序列的线性卷积 （90）
3．5．2 用DFT计算有限长序列与无限长序列的线性卷积 （91）
3．5．3 用DFT对序列进行谱分析 （94）
习题与上机题 （96）
第4章 模拟信号数字处理 （99）
4．1 模拟信号数字处理原理方框图 （99）
4．2 模拟信号与数字信号的相互转换 （99）
4．2．1 时域采样定理 （100）
4．2．2 带通信号的采样 （104）
4．2．3 A/D变换器 （105）
4．2．4 将数字信号转换成模拟信号 （106）
4．3 对数字信号处理部分的设计考虑 （109）
4．4 线性模拟系统的数字模拟 （110）
4．5 模拟信号的频谱分析 （112）
4．5．1 公式推导及参数选择 （112）
4．5．2 用DFT（FFT）对模拟信号进行谱分析的误差 （113）
4．5．3 用DFT（FFT）对周期信号进行谱分析 （116）
习题与上机题 （119）
第5章 信号的相关函数和功率谱 （120）
5．1 互相关函数和自相关函数 （120）
5．2 周期信号的相关性 （122）
5．3 相关函数的性质 （123）
5．3．1 互相关函数性质 （124）
5．3．2 自相关函数性质 （124）
5．4 输入输出信号的相关函数 （125）
5．5 信号的能量谱密度和功率谱密度 （125）
5．5．1 信号的能量谱 （126）
5．5．2 信号的功率谱 （126）
5．6 相关函数的应用 （127）
5．6．1 相关函数在雷达和主动声呐系统中的的应用 （127）
5．6．2 使用相关函数检测物理信号隐含的周期性 （128）
5．7 用MATLAB计算相关函数 （130）
习题与上机题 （131）
第6章 IIR数字滤波器（IIRDF）设计 （133）
6．0 数字滤波器设计的基本概念 （133）
6．0．1 数字滤波器及其设计方法概述 （133）
6．0．2 数字滤波器的种类 （133）
6．0．3 理想数字滤波器 （134）
6．1 模拟滤波器设计 （136）
6．1．1 模拟滤波器设计指标 （137）
6．1．2 巴特沃思模拟低通滤波器设计 （138）
6．1．3 切比雪夫（Chebyshev）滤波器设计 （141）
6．1．4 椭圆滤波器 （144）
6．1．5 贝塞尔（Bessel）滤波器 （145）
6．1．6 用MATLAB设计模拟滤波器 （145）
6．1．7 五种类型模拟滤波器的比较 （151）
6．1．8 频率变换与高通、带通及带阻滤波器设计 （152）
6．2 IIR数字滤波器设计 （159）
6．2．1 用脉冲响应不变法设计IIRDF （160）
6．2．2 用双线性变换法设计IIRDF （165）
6．2．3 高通、带通和带阻IIRDF （169）
6．2．4 IIRDF的频率变换 （172）
习题与上机题 （175）
第7章 FIR数字滤波器（FIRDF）设计 （179）
7．1 线性相位FIRDF及其特点 （179）
7．2 用窗函数法设计FIRDF （184）
7．2．1 用窗函数法设计FIRDF的基本方法 （184）
7．2．2 窗函数法的设计性能分析 （185）
7．2．3 典型窗函数介绍 （187）
7．2．4 用窗函数法设计FIRDF的步骤及MATLAB设计函数 （193）
7．3 利用频率采样法设计FIRDF （197）
7．3．1 频率采样设计法的基本概念 （197）
7．3．2 设计线性相位特性FIRDF时，频域采样H (k)的设置原则 （198）
7．3．3 逼近误差及改进措施 （198）
7．4 利用等波纹最佳逼近法设计FIRDF （202）
7．4．1 等波纹最佳逼近法的基本思想 （203）
7．4．2 remez和remezord函数介绍 （205）
7．4．3 FIR希尔伯特变换器和FIR数字微分器设计 （209）
7．5 FIRDF与IIRDF的比较 （213）
习题与上机题 （214）
第8章 时域离散系统的实现 （217）
8．1 引言 （217）
8．2 FIR网络结构 （218）
8．2．1 FIR直接型结构和级联型结构 （218）
8．2．2 线性相位结构 （219）
8．2．3 FIR频率采样结构 （220）
8．2．4 FIR滤波器的递归实现 （223）
8．2．5 快速卷积法 （224）
8．3 IIR网络结构 （224）
8．3．1 IIR直接型网络结构 （224）
8．3．2 IIR级联型网络结构 （225）
8．3．3 IIR并联型网络结构 （226）
8．3．4 转置型网络结构 （227）
8．4 格型网络结构 （227）
8．4．1 全零点格型网络结构 （228）
8．4．2 全极点格型网络结构 （231）
8．5 用软件实现各种网络结构 （233）
8．6 数字信号处理中的量化效应 （235）
8．6．1 量化及量化误差 （235）
8．6．2 A/D变换器中的量化效应 （236）
8．6．3 系数量化效应 （237）
8．6．4 运算中的量化效应 （240）
8．7 滤波器设计与分析工具 （244）
习题与上机题 （249）
第9章 多采样率数字信号处理 （253）
9．1 引言 （253）
9．2 整数因子抽取 （254）
9．3 整数因子内插 （256）
9．4 按有理数因子I/D的采样率转换 （258）
9．5 采样率转换滤波器的高效实现方法 （259）
9．5．1 直接型FIR滤波器结构 （259）
9．5．2 多相滤波器结构 （261）
9．6 采样率转换系统的多级实现 （264）
9．7 采样率转换器的MATLAB实现 （269）
9．8 采样率转换在数字语音系统中的应用 （270）
9．8．1 数字语音系统中的信号采样过程及其存在的问题 （270）
9．8．2 数字语音系统中改进的A/D转换方案 （271）
9．8．3 接收端D/A转换器的改进方案 （272）
习题与上机题 （274）
第10章 数字信号处理应用举例 （276）
10．1 引言 （276）
10．2 数字信号处理在双音多频拨号系统中的应用 （276）
10．3 数字信号处理在音乐信号处理中的应用 （282）
10．3．1 时域处理 （282）
10．3．2 频域处理 （285）
附录A MATLAB信号处理工具箱函数表 （289）
参考文献 （293）

前言/序言

第3版前言

本教材第1版和第2版分别于2006年和2010年出版以后，承蒙广大师生的厚爱，被国内数十所高等学校选用，使用效果良好。第2版为普通高等教育“十一五”国家级规划教材。

相比第2版，第3版总体结构变化不大，仍然保持第2版的基本内容、体例结构和编写风格；根据学科发展和数字信号处理的实际应用需求，并参考国内外近期出版的同类新教材，调整或重新编写部分章节，对原来叙述不完备或疏漏之处进行了补充。具体修订内容如下：

1. 考虑到信号处理和检测领域中，相关检测已经发展成一个独立的分支，已经引起人们的广泛关注，重新编写了第5章，详细叙述了确定性信号的相关函数的基本概念、定义、计算和工程应用举例，并简要介绍了能量谱和功率谱的概念。使学生建立信号相关性的基本概念，了解相关检测的基本原理及其应用领域。

2. 删除了第5章中简单滤波器设计、数字谐振器和数字陷波器等内容；将第5章中的全通滤波器、最小相位系统、梳状滤波器和正弦波发生器等内容，移到第2章，作为时域离散系统频域分析的举例，使学生巩固频域分析概念，了解频域分析的特点和实例；将与滤波器分析及设计相关的数字滤波器的基本概念、理想滤波器和滤波器的分类移到第6章，使滤波器设计的叙述更加紧凑。

3. 正弦信号不管是在理论研究还是在实际信号处理的应用中，都是非常重要的。但正弦信号又有其特殊性，如果以奈奎斯特采样频率对其采样，则有可能丢失信息。第3版的4.2.1节补充了正弦信号采样的内容。

为了使学生通过解答习题和上机实验题对本课程的基本理论和基本方法加深理解，掌握数字信号处理课程的主要内容，作者精心选取了大量的习题和上机题（加“*”号）。为了便于教师授课，便于读者自学，并能自我检测学习效果，作者以电子版形式免费提供：（1）本书完整的程序集、习题解答、上机题求解程序及其运行结果；（2）四份自测题及其解答；（3）五份重点大学硕士研究生入学考试题及其解答。希望读者能正确使用这些学习资料，使其真正成为帮助广大读者学好数字信号处理课程的正能量。建议读者学习过程中最好先独立做完习题，然后再对照习题解答检查。以上资料最好由任课教师通过电子邮件向本书作者索取。

本书的先修课程是工程数学、信号与系统、数字电路、微机原理和MATLAB语言等。本书参考教学时数为60课时。如果在信号与系统课程中已讲授本书第1章和第2章的内容，则教学时数可减少到46课时。第9章中多相滤波器结构和采样率转换系统的多级实现较难讲解，如果课时数紧张可以不讲，但要向学生说明这两种实现结构在实际中的重要性。对大专学生，可以只讲前8章，参考学时数为60学时。

本书在编写构思和选材过程中，参考了书后所列参考文献的一些编写思想，采用了其中一些内容、例题和习题，在此向这些教材的作者们表示诚挚的感谢！

作者电子邮件地址：xqgao@mail.xidian.edu.cn

编著者

于西安电子科技大学