信號(hào)處理原理

前言

　　我們正處在跨越世紀(jì)的門(mén)檻上，人類社會(huì)在一股股變革性力量的推動(dòng)下發(fā)生著根本性的變化。知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的到來(lái)向我們顯示，一個(gè)國(guó)家最重要的資源已經(jīng)不再是土地、勞動(dòng)力或資本，而是其國(guó)民的知識(shí)和創(chuàng)造力；國(guó)與國(guó)的競(jìng)爭(zhēng)雖然常常表現(xiàn)為政治、經(jīng)濟(jì)或軍事實(shí)力的較量，但歸根到底已是一場(chǎng)教育和科技的競(jìng)爭(zhēng)。換言之，國(guó)家的綜合實(shí)力將主要由其國(guó)民的教育水平來(lái)決定。一時(shí)間，世界各國(guó)的校長(zhǎng)們、跨國(guó)企業(yè)的巨頭們乃至許多的政府首腦們都在紛紛議論21世紀(jì)的教育，以迎接知識(shí)經(jīng)濟(jì)的挑戰(zhàn)。我們中華民族有著蜿蜒幾千年的文明，為在世界民族之林重振雄風(fēng)，再展輝煌，發(fā)出了時(shí)代的特強(qiáng)音：實(shí)施科教興國(guó)，提高全民素質(zhì)。從中央領(lǐng)導(dǎo)到廣大群眾，都對(duì)教育提出了更高的要求，寄予了更大的希望，同時(shí)也給予了更多的支持。人們?cè)谶@方面的思想觀念和實(shí)踐探索正在以空前的速度發(fā)展著。　　中國(guó)的高等教育已經(jīng)走完了一個(gè)世紀(jì)的路程。已經(jīng)過(guò)去的20世紀(jì)正是它從無(wú)到有、從小到大、由產(chǎn)生到發(fā)展的一段百年歷史。中國(guó)人民在短短的數(shù)十年時(shí)間里構(gòu)筑了資本主義國(guó)家好幾百年才形成的高等教育體系，涌現(xiàn)出一批高水平的學(xué)校，培養(yǎng)了一大批高層次優(yōu)秀人才，取得了輝煌的成就。但是在新時(shí)期，教育不適應(yīng)現(xiàn)代化建設(shè)需要的矛盾不斷顯露，我國(guó)勞動(dòng)者受教育水平普遍較低的現(xiàn)象無(wú)法面對(duì)新世紀(jì)的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，我國(guó)高等教育的發(fā)展現(xiàn)狀也難以滿足廣大人民群眾空前強(qiáng)烈的受教育愿望。一代偉人鄧小平早在十年前就一針見(jiàn)血地指出，我們的最大失誤是教育，一是放松了對(duì)青少年的思想道德教育，二是教育規(guī)模發(fā)展不夠快?，F(xiàn)在看來(lái)，這兩個(gè)問(wèn)題依然是癥結(jié)所在。一個(gè)十二億人口的泱泱大國(guó)，高等學(xué)校的毛入學(xué)率僅10％左右，實(shí)在很不相稱。我國(guó)的高等教育已經(jīng)面臨著大力發(fā)展、高速發(fā)展、從根本上改變落后狀態(tài)的緊迫問(wèn)題。

內(nèi)容概要

　　《信號(hào)處理原理》按非通訊專業(yè)信號(hào)處理原理基本要求，介紹信號(hào)處理的基本原理和方法。內(nèi)容包括：信號(hào)的基本概念和運(yùn)算，傅里葉變換，拉普拉斯變換和Z變換，系統(tǒng)及其分析方法，數(shù)學(xué)濾波器基本原理及設(shè)計(jì)方法，以及其他方法簡(jiǎn)介。

書(shū)籍目錄

序前言第1章 基本概念學(xué)習(xí)目標(biāo)內(nèi)容摘要教學(xué)建議1．1 信號(hào)及其描述和分類1．1．1 信號(hào)的概念1．1．2 信號(hào)的描述方法1．1．3 信號(hào)的分類1．2 信號(hào)處理1．2．1 數(shù)字信號(hào)處理1．3 典型信號(hào)1．3．1 指數(shù)信號(hào)1．3．2 正弦、余弦信號(hào)1．3．3 復(fù)指數(shù)信號(hào)1．3．4 Sa函數(shù)(抽樣函數(shù))1．3．5 高斯信號(hào)(鐘形脈沖信號(hào))1．3．6 單位斜變信號(hào)R(t)1．3．7 單位階躍信號(hào)u(t)1．3．8 單位矩形脈沖信號(hào)Gr(t)1．3．9 符號(hào)函數(shù)sgn(t)1．4 單位沖激信號(hào)(δ函數(shù))及其性質(zhì)1．4．1 δ函數(shù)的定義1．4．2 δ函數(shù)的性質(zhì)1．4．3 奇異函數(shù)1．5 信號(hào)的基本運(yùn)算1．5．1 四則運(yùn)算1．5．2 反褶運(yùn)算1．5．3 時(shí)域平移(時(shí)移)運(yùn)算1．5．4 時(shí)域壓擴(kuò)運(yùn)算1．5．5 微分和積分運(yùn)算1．5．6 卷積運(yùn)算1．5．7 相關(guān)運(yùn)算1．6 信號(hào)的分解1．6．1 直流分量與交流分量1．6．2 偶分量與奇分量1．6．3 實(shí)部分量與虛部分量1．6．4 脈沖分量1．6．5 正交函數(shù)分量1．7 用完備正交函數(shù)集表示信號(hào)小結(jié)自我評(píng)測(cè)習(xí)題第2章 連續(xù)時(shí)間傅里葉變換學(xué)習(xí)目標(biāo)內(nèi)容摘要教學(xué)建議2．1 引言2．2 周期信號(hào)的頻譜分析——傅里葉級(jí)數(shù)(FS)2．2．1 三角形式的FS2．2．2 復(fù)指數(shù)形式的FS2．2．3 奇偶信號(hào)的FS2．2．4 周期信號(hào)的傅里葉頻譜2．2．5 周期信號(hào)的功率2．3 非周期信號(hào)的頻譜分析——傅里葉變換(FT)2．3．1 周期信號(hào)的頻譜與非周期信號(hào)的頻譜密度2．3．2 FT的定義2．3．3 FT存在的充分條件2．3．4 FS與FT比較2．3．5 FT及IFT在赫茲域的定義2．4 典型非周期信號(hào)的FT頻譜2．4．1 單邊指數(shù)信號(hào)2．4．2 偶雙邊指數(shù)信號(hào)2．4．3 矩形脈沖信號(hào)2．4．4 符號(hào)函數(shù)2．5 沖激信號(hào)和階躍信號(hào)的FT2．5．1 沖激信號(hào)2．5．2 階躍信號(hào)2．6 FT的性質(zhì)2．6．1 線性性2．6．2 奇偶虛實(shí)性2．6．3 反褶和共軛性2．6．4 對(duì)偶性2．6．5 尺度變換特性2．6．6 時(shí)域平移(時(shí)移)特性2．6．7 頻域平移(頻移)特性2．6．8 微分特性2．6．9 積分特性2．6．1 0卷積定理2．6．1 1時(shí)域相關(guān)性定理2．6．1 2帕斯瓦爾定理2．7 周期信號(hào)的FT2．7．1 正余弦信號(hào)的FT2．7．2 一般周期信號(hào)的FT2．8 抽樣信號(hào)的FT及抽樣定理2．8．1 抽樣信號(hào)的FT2．8．2 時(shí)域抽樣定理2．8．3 矩形脈沖抽樣2．8．4 頻域抽樣定理2．9 因果實(shí)信號(hào)的傅里葉變換及希爾伯特變換2．10 連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)及其頻域分析2．10．1 連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)2．10．2 LTI連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的頻率響應(yīng)2．10．3 無(wú)失真?zhèn)鬏斉c群時(shí)延2．10．4 模擬濾波器及理想低通濾波器小結(jié)自我評(píng)測(cè)習(xí)題第3章 拉普拉斯變換簡(jiǎn)介學(xué)習(xí)目標(biāo)內(nèi)容摘要教學(xué)建議3．1 引言3．2 拉普拉斯變換(LT)的定義3．3 LT的收斂域(ROC)3．4 LT的基本性質(zhì)3．5 拉氏變換的逆變換——逆拉氏變換3．6 周期信號(hào)與抽樣信號(hào)的LT3．6．1 周期信號(hào)的LT3．6．2 抽樣信號(hào)的LT3．7 LT與FT的關(guān)系3．7．1 由雙邊LT求FT3．7．2 由單邊LT求FT3．8 連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的S域分析3．8．1 系統(tǒng)的傳遞函數(shù)及其零極點(diǎn)3．8．2 系統(tǒng)的傳遞函數(shù)與系統(tǒng)的頻率響應(yīng)3．8．3 系統(tǒng)傳遞函數(shù)的零極點(diǎn)分布對(duì)系統(tǒng)性能影響3．8．4 全通系統(tǒng)與最小相位系統(tǒng)小結(jié)自我評(píng)測(cè)習(xí)題第4章 z變換學(xué)習(xí)目標(biāo)內(nèi)容摘要教學(xué)建議4．1 引言4．2 Z變換的定義4．3 ZT收斂域4．3．1 有限長(zhǎng)序列的ROC4．3．2 右邊序列的ROC4．3．3 左邊序列的ROC4．3．4 雙邊序列的ROC4．3．5 ZT的ROC及其零極點(diǎn)4．4 常用序列及其zT4．4．1 單位沖激序列δ(n)4．4．2 單位階躍序列u(n)4．4．3 矩形脈沖序列Gn(n)4．4．4 單位斜變序列nu(n)4．4．5 單邊指數(shù)序列au(n)4．4．6 單邊正、余弦序列4．4．7 利用已知序列的ZT求解一般序列的ZT4．5 ZT的性質(zhì)……第5章 離散傅里葉變換及其快速算法第6章 二維傅里葉變換及其他分析方法附錄1連續(xù)傅里葉變換表附錄2雙邊拉普拉斯變換表附錄3雙邊Z變換表附錄4有理分式的部分分式展開(kāi)法附錄5經(jīng)典的模擬低通濾波器附錄6思考題參考答案附錄7習(xí)題參考答案

章節(jié)摘錄

　　1．2信號(hào)處理　　由于信號(hào)中蘊(yùn)含了信息，因此信號(hào)成為我們研究的對(duì)象。我們研究信號(hào)的主要目的是：（1）去偽存真：去除信號(hào)中冗余和次要的成分，包括不僅沒(méi)有任何意義反而會(huì)帶來(lái)干擾的噪音；（2）特征抽?。喊研盘?hào)變成易于進(jìn)行分析和識(shí)別的形式；（3）編碼與解碼：把信號(hào)變成易于傳輸、交換與存儲(chǔ)的形式（編碼），或從編碼信號(hào)中恢復(fù)出原始信號(hào)（解碼）；……這些構(gòu)成了信號(hào)處理的基本內(nèi)容?！　∫虼丝梢哉f(shuō)，“信號(hào)處理（signal processing）”是對(duì)信號(hào)進(jìn)行提取、變換、分析、綜合等處理過(guò)程的統(tǒng)稱。本書(shū)的任務(wù)就是把信號(hào)抽象化后研究對(duì)其進(jìn)行處理的數(shù)學(xué)方法?！　?．2．1數(shù)字信號(hào)處理　　人們最早處理的信號(hào)局限于“模擬信號(hào)”，所使用的處理方法也是模擬信號(hào)處理方法。隨著數(shù)字計(jì)算機(jī)的飛速發(fā)展，信號(hào)處理的理論和方法也得到發(fā)展。于是人們可以先把模擬信號(hào)變成數(shù)字信號(hào)，然后利用高效的數(shù)字信號(hào)處理器（digital signal processor，DsP）或計(jì)算機(jī)對(duì)其進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理。

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