數(shù)字信號處理教程——MATLAB釋義與實現(xiàn) (第3版)

內容概要

本教程系統(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。本教程中的全部例題程序和演示程序都可以免費從網(wǎng)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。
本書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。

作者簡介

陳懷琛，1934年12月生于上海，畢業(yè)于軍事電信工程學院，曾到美國賓西法尼亞大學系統(tǒng)工程系做訪問學者。一直在西安電子科技大學擔任教學、科研和管理工作，先后在機械系、自動控制系和電子工程系講授過十多門課程，并任副校長，主管科研和研究生教育。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、陜西省自動化學會副理事長等職務。
從1995年起，陳懷琛教授致力于推動大學課程和教學計算機化，目標是使教師和學生用計算機取代計算器來解決各課程的問題。在把MATLAB語言應用于大學課程教育方面，出版了多本著作：《控制系統(tǒng)CAD和MATLAB語言》（1996年12月）、《數(shù)字信號處理及其MATLAB實現(xiàn)》（1998年10月譯）、《MATLAB及其在理工課程中的應用指南》（2000年1月）、《MATLAB及在電子信息課程中的應用》（2002年1月）、《數(shù)字信號處理教程——MATLAB釋義與實現(xiàn)》（2004年10月）、《線性代數(shù)實踐及MATLAB入門》（2005年10月）、《工程線性代數(shù)（MATLAB版）》（2007年9月）等。2009年，被教育部高教司指定為“用MATLAB和建模實踐改造工科線性代數(shù)教育”項目的負責人，組織帶領16所高校共同實施。

書籍目錄

第1章  數(shù)字信號處理的發(fā)展及應用	1
1.1  數(shù)字信號處理的興起	1
1.2  數(shù)字信號處理的任務	1
1.2.1  數(shù)字信號處理的應用	1
1.2.2  信號處理的主要任務	2
1.2.3  數(shù)字信號處理	3
1.3  信號采樣和復原實例	4
1.4  本書概貌的說明	5
1.4.1  對“數(shù)字信號處理”內涵的理解	5
1.4.2  關于MATLAB語言	6
1.4.3  本書的組成	6
復習思考題	7
習題	8
第2章  時域中的離散信號和系統(tǒng)	9
2.1  模擬信號與其采樣序列的關系	9
2.2  基本序列及序列的基本運算	10
2.2.1  序列的表示方法	10
2.2.2  常用的典型序列	11
2.2.3  序列的運算和變換	13
2.3  序列的周期延拓、奇偶分解和卷積	17
2.3.1  周期延拓	17
2.3.2  奇偶分解	18
2.3.3  復數(shù)域的分解	18
2.3.4  序列的卷積	20
2.4  時域離散系統(tǒng)	21
2.4.1  線性系統(tǒng)	21
2.4.2  線性時不變離散系統(tǒng)	22
2.4.3  LTI離散系統(tǒng)的數(shù)學描述——線性常系數(shù)差分方程	22
2.4.4  用MATLAB的遞推解法	24
2.5  脈沖響應——用時間序列表征的系統(tǒng)特性	24
2.5.1  脈沖響應的特性	24
2.5.2  用解析卷積方法求系統(tǒng)輸出	25
2.5.3  用向量?矩陣乘法進行卷積計算	26
2.5.4  用脈沖響應判斷系統(tǒng)的因果性	28
2.5.5  用脈沖響應判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性	28
2.5.6  用脈沖響應分類數(shù)字濾波器	28
2.6  序列運算的MATLAB函數(shù)列表	29
復習思考題	30
習題	30
第3章  離散序列的兩種傅里葉變換	32
3.1  序列信號的周期性和頻率	32
3.1.1  序列信號的周期性	32
3.1.2  序列信號的頻率	33
3.1.3  有限帶寬序列	36
3.2  離散時間傅里葉變換（DTFT）	36
3.2.1  離散時間傅里葉變換（DTFT）的定義	36
3.2.2  DTFT的性質	37
3.2.3  DTFT的解析計算示例	37
3.2.4  DTFT的數(shù)值計算示例	38
3.2.5  用MATLAB計算DTFT	40
3.2.6  MATLAB計算舉例	41
3.3  系統(tǒng)頻率特性及其計算	44
3.4  周期序列的頻譜——離散傅里葉級數(shù)	46
3.4.1  從一個計算實例出發(fā)	46
3.4.2  周期序列的傅里葉級數(shù)	47
3.4.3  用MATLAB計算離散傅里葉級數(shù)	49
3.5  離散傅里葉變換（DFT）	50
3.5.1  離散傅里葉變換（DFT）的定義	50
3.5.2  用MATLAB計算DFT和IDFT	51
3.5.3  兩種離散傅里葉變換（DFT與DTFT）的關系	52
3.6  離散傅里葉變換（DFT）的特性	53
3.6.1  隱含周期性	54
3.6.2  循環(huán)移位性質	55
3.6.3  循環(huán)折疊性質	56
3.6.4  循環(huán)卷積特性	57
復習思考題	60
習題	61
第4章  信號頻譜的高效計算	64
4.1  各種傅里葉變換及其相互關系	64
4.1.1  傅里葉變換的主要類型	64
4.1.2  DFT與其他變換的直接關系	65
4.2  快速傅里葉變換（FFT）	66
4.2.1  時域抽?。―IT）基二FFT算法	66
4.2.2  用MATLAB程序描述FFT算法	70
4.2.3  基四和其他基的FFT算法	71
4.2.4  其他FFT算法	71
4.3  用FFT計算離散時間序列的頻譜	73
4.3.1  有限長離散時間序列的頻譜計算	73
4.3.2  用補零方法由FFT求DTFT	74
4.3.3  無限長序列的頻譜計算	75
4.4  連續(xù)信號采樣中的頻譜變換	77
4.4.1  時域采樣定理（奈奎斯特定理）	77
4.4.2  由離散序列重構模擬信號	80
4.5  連續(xù)信號的頻譜計算	82
4.5.1  非周期連續(xù)信號的頻譜計算	83
4.5.2  連續(xù)周期信號的頻譜計算	88
4.6  從頻譜計算序列信號（IDFT）	90
4.6.1  頻率域采樣定理	90
4.6.2  從頻譜計算離散時間序列	91
4.6.3  從頻譜計算連續(xù)時間信號	94
4.7  用FFT計算能量	96
4.8  小結	97
復習思考題	97
習題	98
第5章  變換域中的離散時間系統(tǒng)	101
5.1  z變換	101
5.1.1  z變換的定義與收斂性	101
5.1.2  z變換的重要特性和定理	104
5.1.3  z變換的計算實例	105
5.2  z反變換和差分方程的解	105
5.2.1  用留數(shù)定理求z反變換	106
5.2.2  用部分分式法求z反變換	106
5.2.3  冪級數(shù)法（長除法）求z反變換	108
5.2.4  用z變換解差分方程	110
5.3  z域中對系統(tǒng)的描述	112
5.3.1  系統(tǒng)函數(shù)（傳遞函數(shù)）	112
5.3.2  正冪系統(tǒng)函數(shù)和零極增益形式	115
5.3.3  零極點分布與系統(tǒng)的因果性和穩(wěn)定性	116
5.4  z平面上的譜分析	117
5.5  理想濾波器	118
5.5.1  數(shù)字濾波器的基本概念	118
5.5.2  理想的因果低通濾波器的頻率特性	119
5.5.3  線性相位條件對脈沖響應對稱性的要求	120
5.5.4  考慮因果性和對稱性對理想濾波器的影響	122
5.6  低階數(shù)字濾波器	122
5.6.1  一階數(shù)字濾波器	122
5.6.2  二階數(shù)字濾波器	125
5.6.3  梳狀濾波器的零極點分布	126
5.7  全通濾波器	127
復習思考題	128
習題	128
第6章  數(shù)字濾波器結構	131
6.1  概述	131
6.2  濾波器的信號流圖結構及解法	132
6.2.1  信號流圖	132
6.2.2  信號流圖方程的計算機解法	133
6.2.3  信號流圖與數(shù)字系統(tǒng)的網(wǎng)絡結構圖	135
6.3  FIR基本網(wǎng)絡結構	135
6.3.1  概述	135
6.3.2  直接形式	136
6.3.3  級聯(lián)形式	136
6.3.4  線性相位形式	137
6.3.5  頻率樣本結構	138
6.4  IIR基本網(wǎng)絡結構	141
6.4.1  直接形式	142
6.4.2  級聯(lián)形式	143
6.4.3  并聯(lián)形式	145
6.5  格型濾波器及其信號流圖解法	146
6.6  各種結構形式的轉換和比較	147
6.6.1  各種結構形式的轉換	147
6.6.2  從計算的復雜性做比較	148
6.6.3  從減小系數(shù)量化影響做比較	148
復習思考題	148
習題	149
第7章  FIR濾波器設計	151
7.1  數(shù)字濾波器設計的基本要求	151
7.1.1  數(shù)字濾波器的設計基本步驟	151
7.1.2  數(shù)字濾波器的主要指標	151
7.1.3  為什么以低通濾波器為典型	154
7.2  線性相位濾波器的特性	154
7.2.1  線性相位和符幅特性（Amplitude Response）	154
7.2.2  符幅特性的計算舉例	158
7.2.3  計算符幅特性的MATLAB程序	159
7.2.4  線性相位濾波器的零極點分布	161
7.3  設計FIR濾波器的窗函數(shù)法	161
7.3.1  對脈沖響應進行截斷的分析方法	161
7.3.2  矩形窗截斷的定量分析	163
7.3.3  幾種常用窗函數(shù)的介紹	166
7.3.4  MATLAB提供的窗函數(shù)	167
7.3.5  用窗函數(shù)設計FIR濾波器的步驟	169
7.4  利用頻率樣本法設計FIR濾波器	175
7.4.1  預期頻率特性的設置方法	175
7.4.2  頻率樣本法的設計過程	176
7.4.3  MATLAB中頻率樣本法的設計函數(shù)	180
7.5  FIR濾波器的最優(yōu)設計法	181
復習思考題	184
習題	184
第8章  IIR濾波器設計	186
8.1  關于模擬濾波器的預備知識	186
8.1.1  模擬濾波器的指標	186
8.1.2  以模擬濾波器為基礎的設計方法	188
8.2  模擬濾波器原型的設計	189
8.2.1  巴特沃斯低通濾波器	189
8.2.2  切比雪夫I型低通濾波器	194
8.2.3  切比雪夫II型低通濾波器	198
8.2.4  橢圓低通濾波器	200
8.2.5  濾波器原型的相位響應	202
8.3  由模擬濾波器變換為數(shù)字濾波器	202
8.3.1  脈沖響應不變法	203
8.3.2  雙線性變換法	208
8.4  模擬濾波器的頻帶變換	216
8.4.1  低通到低通的頻帶變換	217
8.4.2  低通到高通的頻帶變換	217
8.4.3  低通到帶通的頻帶變換	218
8.4.4  低通到帶阻的頻帶變換	219
8.4.5  信號處理工具箱中的頻帶變換函數(shù)	220
8.5  MATLAB中直接設計IIR數(shù)字濾波器的函數(shù)	223
8.6  IIR和FIR數(shù)字濾波器的比較	224
復習思考題	225
習題	226
第9章  信號處理工程化的MATLAB工具	228
9.1  信號處理工具（sptool）的介紹	228
9.2  MATLAB中的濾波器設計工具	231
9.3  系數(shù)量化和運算量化的影響	234
9.3.1  數(shù)的浮點和定點表示方法	234
9.3.2  系數(shù)量化對FIR濾波器的影響舉例	236
9.3.3  系數(shù)量化對IIR濾波器的影響舉例	237
9.3.4  運算量化和溢出問題	238
9.3.5  濾波器設計工具中的量化處理	239
9.3.6  定點（Fix-point）工具箱	240
9.4  系統(tǒng)仿真（Simulink）工具簡介	240
9.4.1  概述	240
9.4.2  模塊庫及模型的建立	241
9.4.3  仿真的運行	242
9.5  MATLAB與嵌入式代碼的銜接	243
9.6  基于模型的開發(fā)流程	244
9.7  嵌入式代碼開發(fā)的一個實例	246
9.8  數(shù)字信號處理的未來	250
參考文獻	263
附錄A  信號處理工具箱函數(shù)集	252
附錄B  本書自編子程序索引表	258
附錄C  例題程序索引表	259
附錄D  圖形生成和演示程序索引表	262

圖書封面

評論、評分、閱讀與下載

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