信號(hào)分析與處理

前言

　　隨著微電子與計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展和廣泛應(yīng)用，電子技術(shù)已滲透到各個(gè)領(lǐng)域中。信號(hào)分析與處理理論與技術(shù)作為一門新興學(xué)科，已受到越來(lái)越多的關(guān)注。在高等學(xué)校中一些非電子信息類專業(yè)都已經(jīng)開(kāi)設(shè)了這方面的課程，但適用于應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)的教材幾乎沒(méi)有?！　”娝苤?，當(dāng)今是信息時(shí)代，在科研、生產(chǎn)和工程建設(shè)中，信號(hào)分析與處理技術(shù)，特別是數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)應(yīng)用日益廣泛，正發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。例如，電氣系統(tǒng)和自動(dòng)化系統(tǒng)都廣泛地涉.A信號(hào)分析與處理技術(shù)。自動(dòng)化系統(tǒng)中按一定的控制規(guī)則得出的控制信號(hào)，系統(tǒng)狀態(tài)的估計(jì)，控制對(duì)象數(shù)學(xué)模型的確定，系統(tǒng)測(cè)量噪聲的去除，直至自適應(yīng)控制、智能控制等都通過(guò)信號(hào)的分析與處理來(lái)實(shí)現(xiàn)。電機(jī)、電子系統(tǒng)的故障分析與診斷，電力系統(tǒng)的微機(jī)保護(hù)，諧波抑制等更是信號(hào)分析與處理技術(shù)的直接應(yīng)用例子。隨著電工學(xué)科的進(jìn)一步發(fā)展，信號(hào)分析與處理技術(shù)對(duì)它的作用和影響還將越來(lái)越大。因此，作為一名電子信息與電氣信息相關(guān)專業(yè)的學(xué)生，必須掌握信號(hào)分析與處理的原理和方法，了解和掌握它的應(yīng)用技術(shù)?！　‘?dāng)前，許多學(xué)校正在積極探索應(yīng)用型人才培養(yǎng)的模式。為適應(yīng)21世紀(jì)現(xiàn)代化、信息化生產(chǎn)對(duì)專業(yè)人才的要求，特別是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展對(duì)人才的要求，急需對(duì)原有的課程進(jìn)行必要的改革，調(diào)整內(nèi)容。增加應(yīng)用性新技術(shù)成果，以符合培養(yǎng)應(yīng)用型人才的需要。

內(nèi)容概要

　　《信號(hào)分析與處理》主要介紹信號(hào)分析與處理的基本理論、基本分析方法及基本實(shí)現(xiàn)方法。全書(shū)共6章，其內(nèi)容包括：緒論、連續(xù)信號(hào)與系統(tǒng)分析、離散信號(hào)與系統(tǒng)分析、濾波器的設(shè)計(jì)、隨機(jī)信號(hào)分析與處理、信號(hào)分析與處理的應(yīng)用。《信號(hào)分析與處理》除介紹信號(hào)分析與處理的基本概念和原理外還著重介紹其應(yīng)用實(shí)例?！缎盘?hào)分析與處理》配備了一些實(shí)際應(yīng)用的MATLAB例程，讀者可通過(guò)形象、直觀的計(jì)算機(jī)模擬與仿真實(shí)現(xiàn)加深對(duì)信號(hào)分析與處理的基本原理、方法及應(yīng)用的理解，從而能從基本理論過(guò)渡到實(shí)際應(yīng)用?！缎盘?hào)分析與處理》構(gòu)思新穎，實(shí)用性強(qiáng)，內(nèi)容簡(jiǎn)明扼要，敘述深入淺出，并盡量體現(xiàn)工程背景，克服冗長(zhǎng)的數(shù)學(xué)推導(dǎo)?！缎盘?hào)分析與處理》可作為電氣工程及其自動(dòng)化、自動(dòng)化及各種非電子信息類專業(yè)的本科生“信號(hào)分析與處理”課程教材，也.可作為信號(hào)分析與處理方面的科技參考書(shū)。

書(shū)籍目錄

第1章 緒論1.1 信號(hào)及其分類1.1.1 連續(xù)時(shí)間信號(hào)與離散時(shí)間信號(hào)1.1.2 確定信號(hào)與隨機(jī)信號(hào)1.1.3 周期信號(hào)與非周期信號(hào)1.1.4 能量信號(hào)與功率信號(hào)1.1.5 奇異信號(hào)1.2 信號(hào)分析與處理概述1.2.1 模擬信號(hào)處理1.2.2 數(shù)字信號(hào)處理1.2.3 典型自動(dòng)控制系統(tǒng)1.3 系統(tǒng)及其分類1.3.1 系統(tǒng)的描述1.3.2 系統(tǒng)的性質(zhì)1.3.3 系統(tǒng)的分類習(xí)題第2章 連續(xù)信號(hào)與系統(tǒng)分析2.1 連續(xù)信號(hào)的時(shí)域描述與分析2.1.1 連續(xù)信號(hào)的時(shí)域描述2.1.2 連續(xù)信號(hào)的時(shí)域基本運(yùn)算2.1.3 信號(hào)的時(shí)域分解2.2 連續(xù)信號(hào)的頻域分析與性質(zhì)2.2.1 連續(xù)周期信號(hào)的頻譜分析——傅里葉級(jí)數(shù)2.2.2 連續(xù)非周期信號(hào)的頻譜分析——傅里葉變換2.2.3 傅里葉變換的基本性質(zhì)及應(yīng)用2.2.4 能量譜與功率譜2.3 連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)分析2.3.1 連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的時(shí)域分析2.3.2 連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的頻域分析2.4 連續(xù)信號(hào)與系統(tǒng)分析的仿真2.4.1 連續(xù)信號(hào)的時(shí)域運(yùn)算及時(shí)域變換2.4.2 用MATLAB分析時(shí)間信號(hào)2.4.3 用MATLAB實(shí)現(xiàn)連續(xù)時(shí)間信號(hào)的卷積2.4.4 用MATLAB實(shí)現(xiàn)連續(xù)時(shí)間信號(hào)的頻域分析2.4.5 用MATLAB求LTI連續(xù)系統(tǒng)的響應(yīng)習(xí)題第3章 離散信號(hào)與系統(tǒng)分析3.1 信號(hào)的離散化與采樣定理3.1.1 信號(hào)的采樣過(guò)程及其頻譜分析3.1.2 采樣定理3.2 離散信號(hào)的時(shí)域分析3.2.1 常見(jiàn)的離散信號(hào)3.2.2 離散信號(hào)的分類3.2.3 離散時(shí)間信號(hào)的運(yùn)算3.3 離散信號(hào)的頻域分析3.3.1 離散時(shí)間序列的傅里葉變換(DTFT)3.3.2 傅里葉變換的離散性與周期性3.3.3 從離散傅里葉級(jí)數(shù)到離散傅里葉變換3.3.4 離散傅里葉變換的性質(zhì)3.3.5 快速傅里葉變換(FFT)簡(jiǎn)述3.4 離散信號(hào)的z域分析3.4.1 z變換3.4.2 z變換的基本性質(zhì)和定理3.4.3 逆z變換的方法3.5 離散時(shí)間系統(tǒng)分析3.5.1 離散時(shí)間系統(tǒng)的時(shí)域分析3.5.2 離散系統(tǒng)的頻域分析3.6 離散信號(hào)與系統(tǒng)分析的仿真3.6.1 生成波形數(shù)據(jù)3.6.2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)3.6.3 FFT的MATLAB實(shí)現(xiàn)3.6.4 利用MATLAB求LTI離散系統(tǒng)的響應(yīng)習(xí)題第4章 濾波器的設(shè)計(jì)4.1 濾波器概述4.2 數(shù)字濾波器的幅頻特性4.2.1 理想濾波器的幅頻特性4.2.2 實(shí)際濾波器的幅頻特性4.2.3 理想濾波器的頻率響應(yīng)4.2.4 傳遞函數(shù)4.3 無(wú)限沖激響應(yīng)(ⅡR)數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)4.3.!概述4.3.2 無(wú)限沖激響應(yīng)(ⅡR)數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法4.3.3 模擬濾波器設(shè)計(jì)ⅡR數(shù)字濾波器4.4 nR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)4.4.1 FIR濾波器的傳遞函數(shù)4.4.2 FIR濾波器的頻率響應(yīng)和相位響應(yīng)4.4.3 FIR數(shù)字濾波器的窗口設(shè)計(jì)法4.4.4 頻率采樣法4.5 濾波器設(shè)計(jì)的仿真4.5.1 利用MATLAB設(shè)計(jì)ⅡR濾波器4.5.2 利用MATLAB設(shè)計(jì)FIR濾波器習(xí)題第5章 隨機(jī)信號(hào)分析與處理5.1 隨機(jī)信號(hào)的描述5.1.1 隨機(jī)信號(hào)的基本概念5.1.2 隨機(jī)信號(hào)的幅度分析5.1.3 隨機(jī)信號(hào)在時(shí)域的數(shù)字特征5.1.4 平穩(wěn)過(guò)程5.1.5 遍歷性隨機(jī)信號(hào)5.2 典型隨機(jī)信號(hào)5.2.1 高斯信號(hào)5.2.2 白噪聲5.3 隨機(jī)信號(hào)的頻域分析5.3.1 功率譜密度函數(shù)5.3.2 隨機(jī)信號(hào)功率譜密度及自相關(guān)函數(shù)的關(guān)系5.4 隨機(jī)信號(hào)通過(guò)線性系統(tǒng)的分析5.4.1 時(shí)域分析5.4.2 域頻分析5.5 隨機(jī)信號(hào)分析與處理的仿真習(xí)題第6章 信號(hào)分析與處理的應(yīng)用6.1 調(diào)制和解調(diào)6.1.1 正弦幅度調(diào)制和相干解調(diào)6.1.2 調(diào)幅和檢波6.1.3 單邊帶調(diào)制6.2 脈沖幅度調(diào)制和脈沖編碼調(diào)制6.2.1 脈沖幅度調(diào)制6.2.2 脈沖編碼調(diào)制6.3 多路復(fù)用6.3.1 頻分多路復(fù)用和時(shí)分多路復(fù)用6.3.2 正交多路復(fù)用和碼分多路復(fù)用6.4 信號(hào)處理在離散時(shí)間系統(tǒng)中的應(yīng)用6.4.1 噪聲的降低6.4.2 回聲與混響6.5 傅里葉變換在工程中的應(yīng)用6.5.1 電機(jī)轉(zhuǎn)速的測(cè)量6.5.2 發(fā)動(dòng)機(jī)缺缸故障檢測(cè)6.5.3 單相電路諧波電流的實(shí)時(shí)檢測(cè)附錄 MATLAB信號(hào)工具箱的使用參考書(shū)目

章節(jié)摘錄

　　前面討論的有關(guān)隨機(jī)過(guò)程的許多分析方法，都采用的是統(tǒng)計(jì)平均的方法。即在任何給定時(shí)刻，對(duì)隨機(jī)過(guò)程各樣本函數(shù)進(jìn)行采樣，并對(duì)這些樣本進(jìn)行總體平均運(yùn)算。而研究隨機(jī)過(guò)程的統(tǒng)計(jì)特性一般說(shuō)需要知道過(guò)程的n維概率密度或n維分布函數(shù)，這需要對(duì)一個(gè)過(guò)程進(jìn)行大量重復(fù)的實(shí)驗(yàn)觀察才能得到，往往比較困難。那么能否從一個(gè)時(shí)間范圍內(nèi)觀察到的一個(gè)樣本函數(shù)提取這個(gè)過(guò)程的數(shù)字特征呢？一般平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程的一個(gè)最大特點(diǎn)是它的統(tǒng)計(jì)特性與時(shí)間位置無(wú)關(guān)。假定存在一個(gè)持續(xù)時(shí)間足夠長(zhǎng)的平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程的樣本函數(shù)，在其時(shí)間歷程中經(jīng)歷了隨機(jī)過(guò)程的各種可能狀態(tài)，那么該樣本函數(shù)已經(jīng)包含了其他樣本函數(shù)的可能信息，即通過(guò)研究這一樣本函數(shù)可代替研究整個(gè)隨機(jī)過(guò)程?；蛘咴O(shè)想將這一持續(xù)時(shí)間足夠長(zhǎng)的樣本函數(shù)分成n段，構(gòu)成n個(gè)時(shí)間經(jīng)歷為0到t的樣本函數(shù)。不難看出，這n個(gè)樣本函數(shù)的總體平均統(tǒng)計(jì)特性與原足夠長(zhǎng)時(shí)間的樣本函數(shù)的時(shí)間平均統(tǒng)計(jì)特性是一致的。理論證明，在滿足一定條件下，對(duì)平穩(wěn)隨機(jī)信號(hào)的一個(gè)樣本函數(shù)取時(shí)間平均，能夠從概率意義上趨近于過(guò)程的集合平均，即從平穩(wěn)隨機(jī)信號(hào)的任何一個(gè)樣本函數(shù)就能得到隨機(jī)信號(hào)的全部統(tǒng)計(jì)信息?！　∷^遍歷性就是指可以從任意一個(gè)隨機(jī)過(guò)程的樣本函數(shù)中獲得它的各種統(tǒng)計(jì)特性，這個(gè)樣本函數(shù)好像歷經(jīng)了隨機(jī)信號(hào)其他樣本函數(shù)的各種可能的狀態(tài)，故把具有這一特性的隨機(jī)過(guò)程稱為遍歷性隨機(jī)過(guò)程。具有這樣遍歷性的隨機(jī)信號(hào)稱為遍歷性隨機(jī)信號(hào)。遍歷性隨機(jī)過(guò)程可以分為狹義遍歷性隨機(jī)過(guò)程和廣義遍歷性隨機(jī)過(guò)程。前者要求隨機(jī)過(guò)程的所有時(shí)間均值以概率1收斂于其統(tǒng)計(jì)平均（總體平均）。著重討論廣義遍歷性隨機(jī)過(guò)程?！　?hellip;…

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