數(shù)字信號處理

內(nèi)容概要

　　本書是普通高等教育“十五”國家級規(guī)劃教材，由東南大學(xué)吳鎮(zhèn)揚教授編寫。東南大學(xué)的“數(shù)字信號處理”課程是首屆國家精品課程，本書體現(xiàn)了作者多年的教學(xué)和科研經(jīng)驗。本書基礎(chǔ)理論知識與應(yīng)用背景并重，是一本很實用的教材。作者在編寫本書時注意處理好和“信號與線性系統(tǒng)”的關(guān)系，在保持課程完整性的同時壓縮重復(fù)內(nèi)容。在內(nèi)容取舍上，結(jié)合數(shù)字信號處理技術(shù)的發(fā)展做了精心的安排。全書的具體內(nèi)容有：緒論、離散時間信號與系統(tǒng)、離散傅里葉變換及其快速算法、無限長單位脈沖響應(yīng)濾波器的設(shè)計方法、有限長單位脈沖響應(yīng)濾波器的設(shè)計方法、數(shù)字信號處理系統(tǒng)的實現(xiàn)、多采樣率信號處理。書中很多例題給出了相應(yīng)的MATLA衛(wèi)程序，以便學(xué)生能掌握必要的軟件工具。實驗是本課程的重要環(huán)節(jié)，為此將實驗指導(dǎo)書附在相關(guān)章節(jié)的后面。為便于師生使用本書，即將推出與本書配套的教學(xué)指導(dǎo)書，同時，作者所在學(xué)校將完善本門課程的網(wǎng)站，發(fā)布和更新教學(xué)資源。本書可供普通高等學(xué)校工科電子信息工程、通信工程、自動化、電子科學(xué)與技術(shù)、測控技術(shù)與儀器專業(yè)以及理科電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)使用。

作者簡介

吳鎮(zhèn)揚，男，漢族，江蘇興化人，1949年生，1982年于南京工學(xué)院無線電工程系研究生畢業(yè)并獲工學(xué)碩士，1992—1993年在美國Wisconsin大學(xué)。1995—1996年在香港大學(xué)電子與電氣工程系訪問研究。現(xiàn)為東南大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師，無線電工程系副系主任，東南大學(xué)“國家電工電子基礎(chǔ)課

書籍目錄

緒論第1章　離散時間信號與系統(tǒng)　1.1　離散時間信號　　1.1.1　幾種常用的典型序列　　1.1.2　序列的運算　1.2　采樣　1.3　離散時間信號的傅里葉變換（DTFT）與z變換　　1.3.1　離散時間信號的傅里葉變換（DTFT）　　1.3.2　z變換　　1.3.3　逆z變換　　1.3.4　z變換的性質(zhì)　　1.3.5　z變換與DTFT的關(guān)系　　1.3.6　Parseval定理　1.4　離散時間系統(tǒng)　　1.4.1　線性系統(tǒng)　　1.4.2　時不變系統(tǒng)　　1.4.3　線性時不變系統(tǒng)　　1.4.4　系統(tǒng)的穩(wěn)定性與因果性　　1.4.5　系統(tǒng)的差分方程描述　1.5　系統(tǒng)的頻率響應(yīng)與系統(tǒng)函數(shù)　習(xí)題　實驗一　熟悉MATLAB環(huán)境　附錄　MATLAB簡介第2章　離散傅里葉變換及其快速算法　2.1　離散傅里葉變換（DFT）　　2.1.1　離散傅里葉級數(shù)（DFS）　　2.1.2　離散傅里葉變換（DFT）　2.2　利用DFT做連續(xù)信號的頻譜分析　2.3　快速傅里葉變換（FFT）　　2.3.1　按時間抽取的FFT　　2.3.2　按頻率抽取的FFT　　2.3.3　N為組合數(shù)的FFT和基四FFT　　2.3.4　Chirp-z變換　　　2.4　關(guān)于FFT應(yīng)用中的幾個問題　　2.4.1　用FFT計算IDFT　　2.4.2　實數(shù)序列的FFT　　2.4.3　線性卷積的FFT算法　　2.4.4　用FFT計算相關(guān)函數(shù)　　2.4.5　用FFT計算二維離散傅里葉變換　習(xí)題　實驗二　快速傅里葉變換（FFT）及其應(yīng)用第3章　無限長單位脈沖響應(yīng)（IIR）濾波器的設(shè)計方法　3.1　根據(jù)模擬濾波器設(shè)計IIR濾波器　　3.1.1　脈沖響應(yīng)不變法　　3.1.2　雙線性變換法　3.2　常用模擬低通濾波器特性　　3.2.1　巴特沃思（Butterworth）濾波器　　3.2.2　切比雪夫（CheLyshev）濾波器　　3.2.3　橢圓（Elliptic）濾波器　3.3　從模擬濾波器低通原型到各種數(shù)字濾波器的頻率變換　　3.3.1　低通變換　　3.3.2　高通變換　　3.3.3　帶通變換　　3.3.4　帶阻變換　3.4　從低通數(shù)字濾波器到各種數(shù)字濾波器的頻率變換　　3.4.1　數(shù)字低通-數(shù)字低通　　3.4.2　數(shù)字低通-數(shù)字高通　　3.4.3　數(shù)字低通-數(shù)字帶通　　3.4.4　數(shù)字低通-數(shù)字帶阻　3.5　IIR數(shù)字濾波器的最優(yōu)化設(shè)計方法　　3.5.1　帕德（Pade）逼近法　　3.5.2　普羅尼（Prony）算法　習(xí)題　實驗三　IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計第4章　有限長單位脈沖響應(yīng)（FIR）濾波器的設(shè)計方法　4.1　線性相位FIR濾波器的特點　　4.1.1　線性相位的條件　　4.1.2　幅度特性　　4.1.3　零點特性　4.2　窗口設(shè)計法　4.3　頻率采樣設(shè)計法　4.4　FIR濾波器的最優(yōu)化設(shè)計　　4.4.1　非線性最優(yōu)法　　4.4.2　插值解法　　4.4.3　雷米茲（Remez）交替算法　4.5　IIR與FIR數(shù)字濾波器的比較　習(xí)題　實驗四　FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計第5章　數(shù)字信號處理系統(tǒng)的實現(xiàn)　5.1　數(shù)字濾波器的結(jié)構(gòu)　　5.1.1　數(shù)字網(wǎng)絡(luò)的信號流圖　　5.1.2　IIR濾波器的結(jié)構(gòu)　　5.1.3　FIR濾波器的結(jié)構(gòu)　5.2　量化與量化誤差　　5.2.1　二進制數(shù)的表示　　5.2.2　定點制的量化誤差　　5.2.3　A／D轉(zhuǎn)換的量化效應(yīng)　　5.2.4　量化噪聲通過線性系統(tǒng)　5.3　有限字長運算對數(shù)字信號處理系統(tǒng)的影響　　5.3.1　IIR濾波器的有限字長效應(yīng)　　5.3.2　FIR濾波器的有限字長效應(yīng)　　5.3.3　FFT計算中的有限字長效應(yīng)　5.4　極限環(huán)振蕩　　5.4.1　零輸入極限環(huán)振蕩　　5.4.2　大信號極限環(huán)振蕩　5.5　系數(shù)量化對數(shù)字濾波器的影響　　5.5.1　極點位置靈敏度　　5.5.2　利用MATLAB分析系數(shù)量化對數(shù)字濾波器性能的影響　5.6　數(shù)字信號處理硬件　　5.6.1　數(shù)字信號處理器的發(fā)展概況　　5.6.2　DSP的特點　　5.6.3　TMS320系列數(shù)字信號處理器　　5.6.4　TMS320C5000的結(jié)構(gòu)原理　　5.6.5　TMS320C54的指令系統(tǒng)　　5.6.6　TMS320C54x系列DSP的開發(fā)環(huán)境　　習(xí)題第6章　多采樣率信號處理　6.1　采樣率降低--整數(shù)M倍抽取　6.2　采樣率提高--整數(shù)L倍內(nèi)插　6.3　抽取與內(nèi)插的FIR結(jié)構(gòu)　　6.3.1　抽取的FIR結(jié)構(gòu)　　6.3.2　內(nèi)插的FIR結(jié)構(gòu)　6.4　過采樣（Oversampling）技術(shù)　　6.4.1　過采樣A／D轉(zhuǎn)換器和D／A轉(zhuǎn)換器　　6.4.2　噪聲整形技術(shù)　6.5　正交鏡像濾波器組（Quadrature　Mirror　Filter，QMF）　　6.5.1　數(shù)字濾波器組的一般概念和定義　　6.5.2　正交鏡像濾波器組　　6.5.3　QMF公共低通濾波器的FIR設(shè)計　6.6　樹狀結(jié)構(gòu)濾波器組　　6.6.1　倍頻程分隔的分析濾波器組　　6.6.2　倍頻程分隔的綜合濾波器組　6.7　離散小波（Wavelet）變換　　6.7.1　連續(xù)小波變換　　6.7.2　多分辨率分析　　6.7.3　二進小波　　6.7.4　二進小波變換與濾波器組　習(xí)題參考文獻

章節(jié)摘錄

　　近30年來，由于超大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，數(shù)字信號處理在理論和應(yīng)用方面有了驚人的發(fā)展，在越來越多的應(yīng)用領(lǐng)域中迅速替代傳統(tǒng)的模擬信號處理方法，并且還開辟出許多新的應(yīng)用領(lǐng)域。今天，數(shù)字信號處理已隨處可見，人們每天都會接觸到各種數(shù)字信號處理系統(tǒng)，從CD唱機、手持電話、PC機中的聲卡到數(shù)字化影像、數(shù)碼照相機等。數(shù)字信號處理已不再是一個陌生的名詞，每一個邁入電子信息領(lǐng)域的大學(xué)生或工程技術(shù)人員均急切地希望對數(shù)字信號處理有更多的了解?！　?.信號與數(shù)字信號處理　　在討論數(shù)字信號處理之前，首先討論信號的定義。信號在人們的日常生活中扮演著重要的角色，人們經(jīng)常遇到的信號有語音、音樂、圖像以及其他視頻信號。一般來說，信號是獨立變量的函數(shù)，這個變量可以是時間、空間位置等，例如語音和音樂信號反映了空間某一位置上空氣壓力隨時間的變化，它們屬于一維信號；黑白圖像反映了光的亮度隨二維空間位置的變化，屬于二維信號；而視頻信號是空間位置和時間3個變量的函數(shù)，屬于三維信號。通常，以自然方式產(chǎn)生的信號的獨立變量是連續(xù)的，這類信號稱作連續(xù)信號?！　τ谝痪S連續(xù)信號，如果獨立變量為時間，稱為連續(xù)時間信號。特定的獨立變量所對應(yīng)的信號值稱之為幅值。連續(xù)時間信號的幅值可以是連續(xù)的，也可以是不連續(xù)的（離散的），而通常所說的模擬信號，它不僅在時間上是連續(xù)的，在幅值上也是連續(xù)的，模擬信號是連續(xù)信號的特例。

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