數(shù)字信號處理

前言

　　“數(shù)字信號處理”課程是電子信息類本科各專業(yè)學(xué)生必修的一門核心基礎(chǔ)課，通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握數(shù)字信號處理的基礎(chǔ)理論和基本方法，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維方法和創(chuàng)新精神，為學(xué)生學(xué)習(xí)有關(guān)專業(yè)課程奠定必要的基礎(chǔ)?！　”緯呛戏使I(yè)大學(xué)出版社規(guī)劃的電子信息類教材之一。本教材的主要讀者對象為電子信息類專業(yè)的本科生，但也可供相關(guān)專業(yè)的科技人員參考。　　本書共分8章，第1章首先介紹數(shù)字信號處理的基本概念，使學(xué)生了解數(shù)字信號處理系統(tǒng)的基本組成及廣泛的應(yīng)用前景；第2～3章介紹離散時(shí)間信號與系統(tǒng)及Z變換，分別討論了常系數(shù)線性差分方程、連續(xù)時(shí)間信號的抽樣、z變換的基本性質(zhì)和定理、用單邊z變換解線性差分方程、三種變換之間的關(guān)系、系統(tǒng)的頻率響應(yīng)的分析方法；在第4～5章中分別討論了離散傅里葉變換的原理、快速傅里葉變換的原理及其典型應(yīng)用，其中第4章按照周期序列、卷積、周期序列的傅里葉級數(shù)（DFS）、周期序列的傅里葉變換、離散傅里葉變換（DFT）及其應(yīng)用的思路展開討論；第5章對方法FFT算法的引入、時(shí)域抽取基2FFT算法、頻域抽取基2FFT算法、高效率計(jì)算FFT的方法的探討、離散傅里葉反變換的FFT算法等內(nèi)容展開討論；第6章介紹了數(shù)字濾波器的分類與結(jié)構(gòu)表示方法、IIR和FIR濾波器的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)；第7章介紹了IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法，包括沖激響應(yīng)不變法和雙線性變換法，另外可以通過頻率變換法和在數(shù)字域直接設(shè)計(jì)的方法設(shè)計(jì)IIR數(shù)字濾波器；第8章介紹了線性相位FIR數(shù)字濾波器的特點(diǎn)和窗函數(shù)設(shè)計(jì)法，利用頻率采樣法設(shè)計(jì)FIR濾波器和優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，F(xiàn)IR濾波器設(shè)計(jì)通過MATLAB軟件實(shí)現(xiàn)。各章末尾均附有對本章主要內(nèi)容的小結(jié)。附錄給出了書中使用的部分MATLAB命令名稱，以便讀者查用?！　”緯芍燔?、李陽、楊會成、周巧喜合作編寫，其中第2、3章由周巧喜編寫，第4、5章由李陽編寫，第1章、第6章和第7章由朱軍編寫，第8章由楊會成編寫，最后由朱軍負(fù)責(zé)全書的統(tǒng)稿工作。本書融入了編寫者長期從事“數(shù)字信號處理”課程教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)和體會。　　在本書的編寫過程中，得到了許多同志的大力支持與幫助。合肥工業(yè)大學(xué)出版社和陸向軍編輯為本書的出版給予了大力支持和幫助，作者在此一并表示衷心的感謝?！　∮捎诰帉懻咚接邢?，書中難免存在一些缺點(diǎn)和錯(cuò)誤，敬請廣大讀者批評指正。

內(nèi)容概要

　　《數(shù)字信號處理》按離散時(shí)間信號與系統(tǒng)及Z變換、離散傅里葉變換及其快速變換、數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)三部分組織內(nèi)容。全書共8章，包括緒論、離散時(shí)間信號與系統(tǒng)、Z變換的基本性質(zhì)和定理、離散傅里葉變換、快速傅里葉變換算法、數(shù)字濾波器的結(jié)構(gòu)表示方法及其實(shí)現(xiàn)、IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法及其實(shí)現(xiàn)、FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法及其實(shí)現(xiàn)?！　　稊?shù)字信號處理》在選材與敘述上力求簡明扼要，以盡可能少的篇幅系統(tǒng)地介紹了數(shù)字信號處理的基本概念、理論、算法和實(shí)現(xiàn)。書中通過軟件實(shí)現(xiàn)的濾波器設(shè)計(jì)實(shí)例可以幫助學(xué)生更加直觀地掌握課程內(nèi)容，并為今后在工程上的應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

書籍目錄

第1章 緒論1.1 信號的分類與信號處理1.2 數(shù)字信號處理系統(tǒng)的組成和特點(diǎn)1.3 數(shù)字信號處理學(xué)科的發(fā)展與內(nèi)容1.4 數(shù)字信號處理的應(yīng)用和發(fā)展方向1.5 本書內(nèi)容安排第2章 離散時(shí)間信號與系統(tǒng)2.1 離散時(shí)間信號2.2 離散時(shí)間系統(tǒng)2.3 常系數(shù)線性差分方程2.4 連續(xù)時(shí)間信號的抽樣本章小結(jié)習(xí)題第3章 離散時(shí)間信號和系統(tǒng)的頻域分析3.1 Z變換的定義及收斂域3.2 Z反變換3.3 Z變換的基本性質(zhì)和定理3.4 用單邊Z變換解線性差分方程3.5 序列的Z變換與連續(xù)信號的拉普拉斯變換、傅里葉變換的關(guān)系3.6 序列傅里葉變換的定義3.7 序列傅里葉變換的性質(zhì)3.8 離散系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù)，系統(tǒng)的頻率響應(yīng)本章小結(jié)習(xí)題第4章 離散傅里葉變換（DFT）4.1 周期序列4.2 周期序列的傅里葉級數(shù)和傅里葉變換4.3 離散傅里葉變換的定義4.4 離散傅里葉變換的基本性質(zhì)4.5 頻率域采樣4.6 DFT的應(yīng)用本章小結(jié)習(xí)題第5章 快速傅里葉變換（FFT）5.1 快速傅里葉變換方法的引入5.2 時(shí)域抽取基2FFT算法5.3 頻域抽取基2FFT算法5.4 高效率計(jì)算DFT的方法的探討5.5 離散傅里葉逆變換的FFT算法5.6 線性調(diào)頻Z變換算法5.7 典型FFT算法的MATLAB實(shí)現(xiàn)本章小結(jié)習(xí)題第6章 數(shù)字濾波器概述6.1 數(shù)字濾波器的分類與結(jié)構(gòu)表示方法6.2 無限長單位沖激響應(yīng)（IIR）濾波器的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)6.3 有限長單位沖激響應(yīng)（FIR）濾波器的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)本章小結(jié)習(xí)題第7章 無限長單位沖激響應(yīng)（IIR）數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)7.1 數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)概述7.2 模擬濾波器的設(shè)計(jì)7.3 基于模擬濾波器設(shè)計(jì)IIR數(shù)字濾波器7.4 沖激響應(yīng)不變法7.5 雙線性變換法7.6 設(shè)計(jì)IlR濾波器的頻率變換法7.7 IIR數(shù)字濾波器的直接設(shè)計(jì)法本章小結(jié)習(xí)題第8章 有限長單位沖激響應(yīng)（FIR）數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)8.1 線性相位FIR數(shù)字濾波器的特點(diǎn)8.2 窗函數(shù)設(shè)計(jì)法8.3 利用頻率采樣法設(shè)計(jì)FIR濾波器8.4 FIR數(shù)字濾波器的優(yōu)化設(shè)計(jì)8.5 FIR濾波器設(shè)計(jì)的MATLAB實(shí)現(xiàn)本章小結(jié)習(xí)題附錄參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第1章　緒 論　　信息化的基礎(chǔ)是數(shù)字化，數(shù)字化的核心技術(shù)之一是數(shù)字信號處理（Digital signal Processing，簡稱DSP）。DSP技術(shù)已成為人們?nèi)找骊P(guān)注的并得到迅速發(fā)展的前沿技術(shù)。DSP可以代表數(shù)字信號處理器（Digital Signal Processor），也可以代表數(shù)字信號處理技術(shù)，后者是理論上的技術(shù)，要通過前者變成實(shí)際產(chǎn)品。DSP技術(shù)正在極大地改變著我們的生活和體驗(yàn)，DSP的核心是算法與實(shí)現(xiàn)，越來越多的人正在認(rèn)識和使用它。掌握DSP技術(shù)，必須從信號處理的基本概念、基本算法及其實(shí)現(xiàn)人手，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步了解DSP的應(yīng)用以及發(fā)展趨勢，真正發(fā)揮出DSP的作用。　　1.1　信號的分類與信號處理　　信號是信息的物理表現(xiàn)形式，或者說是傳遞信息的函數(shù)，而信息則是信號的具體內(nèi)容。例如：電視里播放的電視節(jié)目是視頻信號，它傳遞給觀眾各方面的信息——科技、娛樂、新聞和氣象信息等等；普通電話里傳輸?shù)氖钦Z音信號，它使通信雙方通過語言交流了解彼此的情況。根據(jù)載體的不同，信號可以是熱、聲、光、電、磁、機(jī)械的各種信號。　　可以從不同的角度對信號進(jìn)行分類：　　1.根據(jù)信號是幾個(gè)變量的函數(shù)，可以分為一維信號、二維信號、M維信號等。如果信號是一個(gè)變量的函數(shù)，例如時(shí)間變量的函數(shù)，則稱為一維信號；如果信號是兩個(gè)變量的函數(shù)，例如是空間坐標(biāo)x，y變量的函數(shù)，則稱為二維信號；M維信號是M維變量的函數(shù)。　　2.根據(jù)信號是否具有周期性，可以分為周期信號和非周期信號。例如，正弦信號為周期信號，非正弦信號為非周期信號?！　?.根據(jù)信號的取值，可以分為確定信號和隨機(jī)信號。如果信號在任意時(shí)刻的取值能夠精確確定，則稱為確定信號；如果信號在任意時(shí)刻的取值是隨機(jī)的，不能夠精確確定，則稱為隨機(jī)信號。

編輯推薦

　　《數(shù)字信號處理》可以作為電子信息工程、通信工程、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、微電子、自動(dòng)化、儀器工程等專業(yè)本科生和研究生的教材，也可以作為工程技術(shù)人員的自學(xué)參考書。

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