數(shù)字信號處理教程

前言

本書第l版于2004年11月出版以后，得到了很好的反應。因為這本書與其他傳統(tǒng)的教材不同，它是一本用MAT[AB全面闡述數(shù)字信號處理教材，給出了所有概念闡述的形象演示和分析設計的計算機算法，而且提供了例題和演示的程序集，書中所有的理論和公式都可以通過執(zhí)行程序得到驗證，理論聯(lián)系實際，學完了會快速地用計算機解決問題。心中有底。讀者反映這本書的缺點主要是對本科生而言，內容有些偏多。在修訂出版第2版的時候，開始我們想把書改淺一些，薄一點，為此又專門征求了一些曾仔細閱讀使用過本書的教授的意見?，F(xiàn)把他們的意見

內容概要

　　《數(shù)字信號處理教程：MATLAB釋義與實現(xiàn)》（第2版）系統(tǒng)地講解了數(shù)字信號處理的基本理論和方法，注重物理概念的闡述，盡量把MATLAB的多媒體功能用于圖形、動畫和聲音等形象的演示，是一本自始至終使用MATLAB來闡述問題和進行計算的數(shù)字信號處理教材?！稊?shù)字信號處理教程：MATLAB釋義與實現(xiàn)》（第2版）中的全部例題程序和演示程序都可以免費從網上下載。本教程把《數(shù)字信號處理》課程定位為講述“用數(shù)字方法處理（任何）信號”的技術，因此，對模擬信號的計算機處理給予了充分的篇幅，而這正是目前許多數(shù)字信號處理教材的弱點。

作者簡介

陳懷琛陳懷琛教授　　1934年生于上海，1953年畢業(yè)于軍事電信工程學院，留校任教至今。期間曾到美國賓夕法尼亞大學系統(tǒng)工程系做訪問學者，他先后在西安電子科技大學機械系，自動控制系，和電子工程系講授過十多門課程，并曾任副校長。主管科研和研究生教育。他還曾兼任中國自動化學會理事，中國電子學會教育學會副理事長，陜西人民對外友協(xié)副會長，陜西自動化學會副理事長等職務?！　￡悜谚〗淌?994年卸任后，繼續(xù)任教并致力于推動大學課程和教學的計算機化。目標是使教師及學生都用計算機取代計算器來解決各課程的問題。出版 著作多本，并多次應邀在各研究所和大學做系列講座。

書籍目錄

第1章 信號和信號處理1.1信號的分類1.2信號處理51.2.1信號處理的舉例51.2.2信號處理的一般任務61.2.3數(shù)字信號處理71.3信號采樣和復原實例81.4本書概貌的說明10復習思考題12習題12第2章 時域中的離散信號和系統(tǒng)132.1模擬信號與其采樣序列的關系132.2基本序列及序列的基本運算142.2.1序列的表示方法142.2.2常用的典型序列152.2.3序列的運算和變換172.3序列的奇偶分解.卷積和相關212.3.1周期序列212.3.2實對稱序列212.3.3復數(shù)域的偶序列和奇序列222.3.4序列的卷積232.3.5序列的相關252.4時域離散系統(tǒng)262.4.1線性系統(tǒng)272.4.2線性時不變離散系統(tǒng)272.4.3LTI離散系統(tǒng)的數(shù)學描述——線性常系數(shù)差分方程282.4.4用MATLAB的遞推解法292.4.5用時移算子z-1表示的離散系統(tǒng)292.5脈沖響應——用時間序列表征的系統(tǒng)特性302.5.1脈沖響應的特性302.5.2用解析卷積方法求系統(tǒng)輸出312.5.3用向量?矩陣乘法進行卷積計算322.5.4用脈沖響應判斷系統(tǒng)的因果性342.5.5用脈沖響應判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性342.5.6用脈沖響應分類數(shù)字濾波器352.6序列運算的MATLAB函數(shù)列表36復習思考題37習題38第3章 離散序列的兩種傅里葉變換403.1序列信號的周期性和頻率403.1.1序列信號的周期性403.1.2序列信號的頻率413.1.3連續(xù)信號的頻譜433.1.4有限帶寬序列443.2離散時間傅里葉變換(DTFT)453.2.1離散時間傅里葉變換(DTFT)的定義453.2.2DTFT的性質463.2.3實數(shù)奇偶序列的DTFT483.2.4復數(shù)奇偶序列的DTFT483.2.5DTFT的解析計算示例493.2.6DTFT的數(shù)值計算示例513.2.7用MATLAB計算DTFT523.2.8MATLAB計算舉例543.3離散系統(tǒng)的頻率特性573.3.1定義573.3.2用MATLAB計算系統(tǒng)頻率特性593.4周期序列的頻譜——離散傅里葉級數(shù)603.4.1從一個計算實例出發(fā)603.4.2周期序列的傅里葉級數(shù)623.4.3用MATLAB計算離散傅里葉級數(shù)633.5離散傅里葉變換(DFT)643.5.1離散傅里葉變換(DFT)的定義643.5.2用MATLAB計算DFT和IDFT663.5.3兩種離散傅里葉變換(DFT與DTFT)的關系663.6離散傅里葉變換(DFT)的特性683.6.1隱含周期性683.6.2線性性質693.6.3循環(huán)移位性質693.6.4循環(huán)折疊性質713.6.5DFT的循環(huán)對稱性723.6.6循環(huán)卷積特性753.6.7帕瑟瓦爾定理773.7用DFT計算線性卷積783.7.1循環(huán)卷積與線性卷積783.7.2分段卷積813.7.3分段卷積的MATLAB函數(shù)82復習思考題84習題84第4章 信號頻譜的高效計算884.1各種傅里葉變換及其相互關系884.1.1傅里葉變換的主要類型884.1.2DFT與其他變換的直接關系904.2快速傅里葉變換(FFT)914.2.1時域抽取(DIT)基二FFT算法914.2.2用MATLAB程序描述FFT算法954.2.3基四和其他基的FFT算法964.2.4其他FFT算法984.3用FFT計算離散時間序列的頻譜994.3.1有限長離散時間序列的頻譜計算994.3.2用補零方法由FFT求DTFT1004.3.3無限長序列的頻譜計算1014.4連續(xù)信號采樣中的頻譜變換1034.4.1時域采樣定理(奈奎斯特定理)1034.4.2由離散序列重構模擬信號1064.4.3理想預濾波作用的定量分析1094.5連續(xù)信號的頻譜計算1104.5.1非周期連續(xù)信號的頻譜計算1104.5.2連續(xù)周期信號的頻譜計算1164.5.3循環(huán)計算中對應頻點的確定方法1174.6從頻譜計算序列信號(IDFT)1194.6.1頻率域采樣定理1194.6.2從頻譜計算離散時間序列1204.6.3從頻譜計算連續(xù)時間信號1234.7用FFT計算能量1254.8小結126復習思考題127習題128第5章 變換域中的離散時間系統(tǒng)1305.1z變換1305.1.1z變換的定義與收斂性1305.1.2z變換的重要特性和定理1335.1.3z變換的計算實例1355.2z反變換和差分方程的解1365.2.1用留數(shù)定理求z反變換1365.2.2用部分分式法求z反變換1375.2.3冪級數(shù)法(長除法)求z反變換1405.2.4用z變換解差分方程1425.3z域中對系統(tǒng)的描述1465.3.1系統(tǒng)函數(shù)(傳遞函數(shù))1465.3.2正冪系統(tǒng)函數(shù)和零極增益形式1495.3.3零極點分布與系統(tǒng)的因果性和穩(wěn)定性1515.4z平面上的譜分析1535.4.1零極點與頻率特性的關系1535.4.2非單位圓周上的頻譜分析1545.4.3z平面螺旋線上的譜分析(Chirp-z變換)1555.5理想濾波器1585.5.1理想的因果低通濾波器的頻率特性1585.5.2線性相位條件對脈沖響應對稱性的要求1605.5.3考慮因果性和對稱性對理想濾波器的影響1615.6低階數(shù)字濾波器1625.6.1一階數(shù)字濾波器1625.6.2二階數(shù)字濾波器1645.6.3梳狀濾波器的零極點分布1655.7全通濾波器166復習思考題167習題168第6章 數(shù)字濾波器結構..1716.1概述1716.2濾波器的信號流圖結構及解法1726.2.1信號流圖1726.2.2信號流圖方程的計算機解法1736.2.3信號流圖與數(shù)字系統(tǒng)的網絡結構圖1756.3FIR基本網絡結構1756.3.1概述1756.3.2直接形式1766.3.3級聯(lián)形式1766.3.4線性相位形式1776.3.5頻率樣本結構1786.4IIR基本網絡結構1816.4.1直接形式1826.4.2級聯(lián)形式1826.4.3并聯(lián)形式1846.5一些其他類型的濾波器結構1896.5.1全零點格型(Lattice)濾波器1896.5.2全極點格型濾波器1916.5.3用信號流圖與MATLAB結合求解格型濾波器1936.6狀態(tài)變量分析法1956.6.1狀態(tài)方程和輸出方程1956.6.2狀態(tài)方程和其他結構參數(shù)的轉換1966.6.3信號流圖方程與狀態(tài)方程的關系1976.6.4例題：正余弦序列產生器1976.7各種結構形式的比較2006.7.1從計算的復雜性做比較2006.7.2從減小系數(shù)量化影響做比較200復習思考題200習題201第7章 FIR濾波器設計2047.1數(shù)字濾波器設計的基本要求2047.1.1數(shù)字濾波器的設計基本步驟2047.1.2數(shù)字濾波器的主要指標2047.1.3為什么以低通濾波器為典型2077.2線性相位濾波器的特性2077.2.1線性相位和符幅特性(AmplitudeResponse)2077.2.2符幅特性的計算舉例2117.2.3計算符幅特性的MATLAB程序2127.2.4線性相位濾波器的零極點分布2147.3設計FIR濾波器的窗函數(shù)法2157.3.1對脈沖響應進行截斷的分析方法2157.3.2矩形窗截斷的定量分析2167.3.3幾種其他窗函數(shù)的介紹2197.3.4MATLAB提供的窗函數(shù)2207.3.5用窗函數(shù)設計FIR濾波器的步驟2227.4利用頻率樣本法設計FIR濾波器2287.4.1預期頻率特性的設置方法2287.4.2頻率樣本法的設計過程2297.4.3MATLAB中頻率樣本法的設計函數(shù)2327.5FIR濾波器的最優(yōu)設計法2337.5.1設計FIR濾波器的離散最小二乘法2347.5.2最小最大波動法設計濾波器2387.5.3MATLAB中最優(yōu)等波動濾波器的設計函數(shù)2417.6FIR濾波器設計的一些深入問題2447.6.1關于四種線性相位濾波器類型的應用范圍2447.6.2數(shù)字微分器的設計2447.6.3Hilbert變換器的設計247復習思考題249習題250第8章 IIR濾波器設計2538.1關于模擬濾波器的預備知識2538.1.1模擬濾波器的指標2538.1.2以模擬濾波器為基礎的設計方法2558.2模擬濾波器原型的設計2568.2.1巴特沃斯低通濾波器2568.2.2切比雪夫I型低通濾波器2618.2.3切比雪夫II型低通濾波器2668.2.4橢圓低通濾波器2688.2.5濾波器原型的相位響應2708.3由模擬濾波器變換為數(shù)字濾波器2708.3.1脈沖響應不變法2708.3.2雙線性變換法2768.4模擬濾波器的頻帶變換2848.4.1低通到低通的頻帶變換2858.4.2低通到高通的頻帶變換2858.4.3低通到帶通的頻帶變換2868.4.4低通到帶阻的頻帶變換2878.4.5信號處理工具箱中的頻帶變換函數(shù)2888.5數(shù)字濾波器的頻帶變換2918.6MATLAB中直接設計IIR數(shù)字濾波器的函數(shù)2968.7IIR和FIR數(shù)字濾波器的比較2978.8MATLAB中的濾波器設計工具(fdatool)298復習思考題300習題301第9章 綜合應用3039.1信號處理工具(sptool)的介紹3039.2語音數(shù)字化量化噪聲的改善3069.3系數(shù)量化和運算量化的影響3109.3.1數(shù)的浮點和定點表示方法3109.3.2系數(shù)量化對FIR濾波器的影響舉例3119.3.3系數(shù)量化對IIR濾波器的影響舉例3129.3.4運算量化和溢出問題3139.3.5濾波器設計工具中的量化處理3149.3.6定點(Fix-point)工具箱3159.4數(shù)字信號處理在雙音撥號系統(tǒng)中的應用3169.4.1雙音多頻撥號3169.4.2Goertzel算法3169.4.3檢測DTMF信號的DFT參數(shù)選擇3189.4.4生成和檢測DTMF信號的演示程序3199.5正余弦信號的頻譜分析3209.6音樂信號處理3269.6.1時域處理方法3269.6.2頻域處理方法3279.7變采樣率數(shù)字濾波3299.7.1信號的整數(shù)倍內插3299.7.2信號的整數(shù)倍抽取3319.7.3分數(shù)倍變采樣率和相應的MATLAB函數(shù)3329.7.4整數(shù)倍抽取和內插的應用舉例3339.8稀疏天線陣列設計333復習思考題335習題336第10章信號處理從概念設計到芯片實現(xiàn)33810.1嵌入式系統(tǒng)及其開發(fā)流程33810.2系統(tǒng)仿真(Simulink)工具簡介33910.2.1概述33910.2.2模塊庫及模型的建立34010.2.3仿真的運行34110.3MATLAB與嵌入式代碼的銜接34210.4基于模型的開發(fā)流程34310.5嵌入式代碼開發(fā)的一個實例34510.6數(shù)字信號處理的未來349附錄A信號處理工具箱函數(shù)集351附錄B本書自編子程序索引表357附錄C例題程序索引表358附錄D圖形生成和演示程序索引表362參考文獻363

章節(jié)摘錄

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編輯推薦

《數(shù)字信號處理教程:MATLAB釋義與實現(xiàn)》(第2版)適合作為電子信息專業(yè)的大學本科學生教材，書中采用了大小兩種字號混排，目的是適應不同專業(yè)和不同要求的本科學生。對于學過數(shù)字信號處理課程，但沒有用MATLAB來解決有關問題的研究生和工程技術人員，也有很好的參考價值。

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