本書內(nèi)容包括離散時(shí)間信號與系統(tǒng)的時(shí)域分析、離散時(shí)間信號與系統(tǒng)的頻域分析、離散傅里葉變換（DFT）和快速傅里葉變換（FFT）算法、無限脈沖響應(yīng)（IIR）數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法、有限脈沖響應(yīng)（FIR）數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法、MATLAB數(shù)字信號處理上機(jī)實(shí)驗(yàn)。
本書聚焦經(jīng)典數(shù)字信號處理的內(nèi)容，包含較多MATLAB應(yīng)用實(shí)例和技術(shù)，突出應(yīng)用，
可作為高等院校理工科電子信息、通信及相關(guān)專業(yè)的本科生教材，也可供相關(guān)專業(yè)的工程技術(shù)人員參考。
隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字信號處理(Digital Signal Processing, DSP)被廣泛應(yīng)用于信息、現(xiàn)代通信、新一代雷達(dá)、圖像處理、聲音處理、生物醫(yī)學(xué)檢測成像等領(lǐng)域，對現(xiàn)代社會產(chǎn)生了重要影響。數(shù)字信號處理已經(jīng)成為信
息、通信及相關(guān)專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程。當(dāng)前，數(shù)字信號處理的學(xué)科內(nèi)容已經(jīng)相當(dāng)豐富并仍然在不斷發(fā)展和完善之中。
作為專業(yè)課教材，本書注重基礎(chǔ)，為初學(xué)者提供合理和必要的數(shù)字信號處理的基本概念、基本原理和基本應(yīng)用知識，旨在為其后續(xù)進(jìn)一步學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
本書共分為6章。第1章首先對信號與系統(tǒng)的基本概念做了簡單回顧，然后重點(diǎn)講述了離散時(shí)間序列的概念、運(yùn)算和產(chǎn)生方法。第2章講解一般離散時(shí)間序列的傅里葉變換、周期序列的離散傅里葉級數(shù)和傅里葉變換、序列的z變換和線性離散系統(tǒng)的z域分析。第3章講解離散傅里葉變換的概念、性質(zhì)、頻域采樣定理和快速傅里葉變換算法。第4章講解離散系統(tǒng)的信號流圖、數(shù)字濾波器的概念、模擬濾波器的設(shè)計(jì)方法、IIR數(shù)字濾波器的模擬域設(shè)計(jì)方法和數(shù)字域設(shè)計(jì)方法。第5章講解FIR數(shù)字濾波器的線性相位特性、FIR數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)的窗函數(shù)法和頻率取樣法。第6章針對前5章的內(nèi)容安排了基于MATLAB的上機(jī)實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用。
本書在編寫過程中注重思路的講解，保持了和先導(dǎo)知識的緊密聯(lián)系，將數(shù)字信號處理的基本概念、基本原理和基本技術(shù)歸納于大的思路框架之下，用深入淺出、簡明扼要的語言完成基本概念、原理和公式的講解。
數(shù)字信號處理技術(shù)發(fā)展迅速，目前學(xué)科內(nèi)容已經(jīng)相當(dāng)豐富，掌握基本的概念、原理和技術(shù)是初學(xué)者的根本任務(wù)，本書針對這一根本任務(wù)編排內(nèi)容、合理取舍，以期在有限的學(xué)習(xí)時(shí)間內(nèi)將經(jīng)典數(shù)字信號處理的基本知識呈現(xiàn)給讀者。
限于作者的水平和經(jīng)驗(yàn)，書中難免存在一些不足之處，敬請讀者批評指正。
第1章 離散時(shí)間信號與系統(tǒng)的時(shí)域分析 1
1.1 連續(xù)時(shí)間信號與系統(tǒng)的基本概念 1
1.1.1 信號與系統(tǒng)的基本概念 1
1.1.2 信號的分類 1
1.1.3 兩類基本的奇異信號——階躍信號和沖激信號 2
1.1.4 系統(tǒng)的基本概念 4
1.2 典型的離散時(shí)間序列 7
1.3 離散時(shí)間序列的運(yùn)算 9
1.3.1 序列的運(yùn)算 9
1.3.2 典型序列信號的關(guān)系 11
1.3.3 離散序列的卷積 11
1.3.4 單位序列的性質(zhì)和離散時(shí)間序列的卷積分解 12
1.4 線性時(shí)不變離散時(shí)間系統(tǒng) 12
1.4.1 離散時(shí)間系統(tǒng)的模型和表示 12
1.4.2 線性離散時(shí)間系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 13
1.4.3 時(shí)不變離散時(shí)間系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 13
1.4.4 線性時(shí)不變離散時(shí)間系統(tǒng)輸入信號和輸出響應(yīng)之間的關(guān)系 14
1.4.5 離散時(shí)間系統(tǒng)的因果性和穩(wěn)定性 14
1.5 數(shù)/模和模/數(shù)轉(zhuǎn)換的數(shù)學(xué)模型 15
1.5.1 模擬信號數(shù)字處理方法的基本過程 15
1.5.2 模/數(shù)轉(zhuǎn)換的數(shù)學(xué)模型 15
1.5.3 數(shù)/模轉(zhuǎn)換的數(shù)學(xué)模型 18
1.6 MATLAB應(yīng)用舉例——序列卷積運(yùn)算 20
小結(jié) 21
習(xí)題 22
第2章 離散時(shí)間信號與系統(tǒng)的頻域分析 24
2.1 序列的傅里葉變換和逆變換 24
2.1.1 序列傅里葉變換和逆變換的定義 24
2.1.2 序列傅里葉變換的性質(zhì) 25
2.1.3 序列傅里葉變換和模擬信號傅里葉變換之間的關(guān)系 29
2.2 周期序列的離散傅里葉級數(shù)及傅里葉變換 30
2.2.1 周期序列的離散傅里葉級數(shù) 30
2.2.2 周期序列的傅里葉變換 31
2.3 序列的z變換 32
2.3.1 序列的z變換的定義 32
2.3.2 z變換的收斂域 33
2.3.3 逆z變換 35
2.3.4 z變換的性質(zhì)和定理 38
2.4 線性離散系統(tǒng)的z域分析 41
2.4.1 差分方程的z變換求解方法 41
2.4.2 傳輸函數(shù)和系統(tǒng)函數(shù) 42
2.4.3 利用系統(tǒng)函數(shù)分析系統(tǒng)的因果性和穩(wěn)定性 43
2.4.4 利用系統(tǒng)函數(shù)分析系統(tǒng)的頻率特性 43
2.5 MATLAB應(yīng)用舉例——序列的傅里葉變換 45
小結(jié) 46
習(xí)題 47
第3章 離散傅里葉變換(DFT)和快速傅里葉變換(FFT)算法 49
3.1 離散傅里葉變換(DFT)的基本概念 49
3.1.1 離散傅里葉變換(DFT)的定義 49
3.1.2 DFT和z變換及序列傅里葉變換的關(guān)系 50
3.1.3 DFT的周期性 50
3.2 離散傅里葉變換的性質(zhì) 52
3.3 頻域采樣定理 56
3.4 快速傅里葉變換(FFT)算法 58
3.4.1 快速傅里葉變換(FFT)基本算法 58
3.4.2 FFT算法的改進(jìn)措施 64
3.4.3 FFT的應(yīng)用 68
3.5 MATLAB應(yīng)用舉例——序列DFT的對稱性驗(yàn)證 74
小結(jié) 75
習(xí)題 76
第4章 無限脈沖響應(yīng)(IIR)數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法 78
4.1 數(shù)字濾波器的基本概念 78
4.1.1 離散系統(tǒng)的信號流圖 78
4.1.2 數(shù)字濾波器的基本概念 82
4.2 模擬濾波器的設(shè)計(jì)方法 84
4.2.1 模擬濾波器的基本概念和模擬低通濾波器的設(shè)計(jì)方法 84
4.2.2 巴特沃斯模擬低通濾波器的設(shè)計(jì)方法 85
4.2.3 切比雪夫模擬低通濾波器的設(shè)計(jì)方法 88
4.2.4 模擬高通、帶通和帶阻濾波器的設(shè)計(jì)方法 90
4.3 由模擬濾波器設(shè)計(jì)無限脈沖響應(yīng)(IIR)數(shù)字濾波器的方法 92
4.3.1 脈沖響應(yīng)不變法 93
4.3.2 雙線性變換法 95
4.3.3 數(shù)字高通、帶通和帶阻濾波器設(shè)計(jì) 97
4.4 無限脈沖響應(yīng)(IIR)數(shù)字濾波器的直接設(shè)計(jì)方法 99
4.4.1 零極點(diǎn)累試法 99
4.4.2 頻域幅度最小均方誤差法 99
4.4.3 時(shí)域直接設(shè)計(jì)IIR數(shù)字濾波器 100
4.5 MATLAB應(yīng)用舉例——用脈沖響應(yīng)不變法設(shè)計(jì)IIR數(shù)字濾波器 101
小結(jié) 103
習(xí)題 104
第5章 有限脈沖響應(yīng)(FIR)數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法 106
5.1 有限脈沖響應(yīng)(FIR)數(shù)字濾波器的特性 106
5.1.1 FIR濾波器的線性相位條件 106
5.1.2 線性相位FIR濾波器的幅度特性Hg(ω)的特點(diǎn) 108
5.1.3 線性相位FIR濾波器的零點(diǎn)分布特點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 110
5.2 用窗函數(shù)法設(shè)計(jì)有限脈沖響應(yīng)(FIR)數(shù)字濾波器 111
5.2.1 FIR濾波器單位脈沖響應(yīng)的截?cái)嘈?yīng)和吉布斯(Gibbs)效應(yīng) 111
5.2.2 FIR濾波器設(shè)計(jì)常用的窗函數(shù) 114
5.2.3 利用窗函數(shù)設(shè)計(jì)FIR濾波器 116
5.3 用頻率取樣法設(shè)計(jì)有限脈沖響應(yīng)(FIR)數(shù)字濾波器 118
5.3.1 頻率取樣法設(shè)計(jì)FIR濾波器的步驟 118
5.3.2 頻率取樣法設(shè)計(jì)線性相位FIR濾波器的方法 118
5.3.3 頻率取樣法設(shè)計(jì)線性相位FIR濾波器的誤差分析 119
5.4 FIR和IIR數(shù)字濾波器的比較 121
5.5 MATLAB應(yīng)用舉例——用窗函數(shù)法設(shè)計(jì)FIR數(shù)字濾波器 121
小結(jié) 123
習(xí)題 123
第6章 MATLAB數(shù)字信號處理上機(jī)實(shí)驗(yàn) 126
6.1 離散時(shí)間信號的運(yùn)算 126
6.2 離散時(shí)間信號的頻域分析 127
6.3 離散傅里葉變換和快速傅里葉變換 129
6.4 z變換 130
6.5 用脈沖響應(yīng)不變法設(shè)計(jì)IIR數(shù)字濾波器 132
6.6 用窗函數(shù)法設(shè)計(jì)有限脈沖響應(yīng)(FIR)數(shù)字濾波器 132
6.7 濾波器設(shè)計(jì)工具FDATool和信號分析工具SPTool 133
參考文獻(xiàn) 136
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