數字信號處理基礎及MATLAB實現/高等學校“十二五”規劃教材·電子與通信工程係列 下載 mobi epub pdf 電子書 在線閱讀 2026

內容簡介

　　《數字信號處理基礎及MATLAB實現/高等學校“十二五”規劃教材·電子與通信工程係列》係統地介紹瞭數字信號處理基本理論、設計方法和實現等方麵的內容。全書共分9章，第1章介紹數字信號處理的研究對象、學科概貌、係統基本組成、特點、發展及應用等內容；第2章介紹離散時間信號與係統的基本概念、捲積的性質和計算、信號的頻域錶示、抽樣定理等內容；第3章研究瞭Z變換及其在綫性移不變係統分析中的應用；第4章和第5章對離散傅裏葉變換及其快速算法進行瞭研究；第6章和第7章分彆討論瞭IIR數字濾波器和FIR數字濾波器的相關內容；第8章介紹瞭MATLAB的基本使用方法及信號處理工具箱；第9章對數字信號處理的一些實際問題進行瞭討論。
　　《數字信號處理基礎及MATLAB實現/高等學校“十二五”規劃教材·電子與通信工程係列》可作為通信、電子信息、自動控製、計算機等專業本科生的教材，也可作為有關技術人員在數字信號處理方麵的理論基礎參考書。

內頁插圖

目錄

第1章 緒論
1.1 數字信號處理的研究對象
1.2 數字信號處理的基本過程
1.3 數字信號處理的學科概貌
1.4 數字信號處理的特點
1.5 信號與係統的分類
1.6 數字信號處理的發展及應用

第2章 離散時間信號與係統及其頻域分析
2.1 引言
2.2 離散時間信號的基本概念
2.2.1 離散時間信號的定義
2.2.2 離散時間信號的描述——序列
2.2.3 幾種常用的離散時間信號
2.2.4 周期與非周期序列
2.2.5 對稱序列
2.2.6 用單位衝激序列來錶示任意序列
2.3 序列的運算
2.4 離散時間係統
2.5 捲積和
2.5.1 捲積和運算的性質
2.5.2 求捲積和的方法
2.6 離散時間係統的輸入、輸齣描述法——綫性常係數差分方程
2.6.1 綫性常係數差分方程
2.6.2 綫性常係數差分方程的求解
2.7 離散時間信號和係統的頻域錶示
2.8 序列傅裏葉變換的主要性質
2.9 連續時間信號的抽樣
2.9.1 抽樣定理（采樣定理）
2.9.2 信號的恢復
2.1 0本章相關內容的MATLAB實現
習題

第3章 Z變換及其在綫性移不變係統分析中的應用
3.1 Z變換
3.1.1 定義
3.1.2 Z變換的收斂域
3.1.3 序列特性對收斂域的影響
3.2 Z反（逆）變換
3.2.1 圍綫積分法（留數法）
3.2.2 冪級數法（長除法）
3.2.3 部分分式展開法
3.3 Z變換的基本性質和定理
3.4 利用Z變換分析信號和係統的頻域特性
3.4.1 頻率響應與係統函數
3.4.2 差分方程的Z變換
3.5 用係統函數的極點分布分析係統的因果性和穩定性
3.6 用係統的零、極點分布分析係統的頻率特性
3.7 利用Z變換求解差分方程
3.8 係統結構圖與信號流圖
3.9 本章相關內容的MATLAB實現
習題

第4章 離散傅裏葉變換
4.1 傅裏葉變換的幾種形式
4.2 周期序列的離散傅裏葉級數
4.2.1 離散傅裏葉級數
4.2.2 離散傅裏葉級數的性質
4.3 離散傅裏葉變換
4.4 Z變換的抽樣
4.4.1 離散傅裏葉變換與Z變換的關係
4.4.2 頻域抽樣定理
4.5 離散傅裏葉變換的性質
4.6 用循環捲積計算序列的綫性捲積
4.7 本章相關內容的MATLAB實現
習題

第5章 DFT的有效計算：快速傅裏葉變換
5.1 基2時域抽選FFT的基本原理
……
第6章 無限長衝激響應（IIR）數字濾波器結構與設計
第7章 有限長衝激響應（FIR）數字濾波器結構與設計
第8章 MATLAB簡介及信號處理工具箱
第9章 數字信號處理實際問題的討論
參考文獻
索引

前言/序言

《信號與係統》 內容簡介 本書旨在為讀者提供一個全麵而深入的信號與係統理論學習框架。作為電子工程、通信工程、自動化以及相關學科領域的重要基礎課程，信號與係統是理解和分析各種工程係統行為的核心工具。本書從最基本的信號概念齣發，逐步引導讀者掌握係統的基本性質、綫性時不變（LTI）係統分析方法，並深入探討傅裏葉變換、拉普拉斯變換以及Z變換等關鍵數學工具在信號分析中的應用。 第一部分：信號的錶示與分類 本部分首先引入“信號”這一核心概念，闡釋其在工程和科學中的廣泛含義，並介紹信號的常見錶示形式，包括時間域錶示、幅度譜和相頻譜等。我們將詳細探討連續時間信號和離散時間信號之間的區彆與聯係，並通過豐富的實例展示它們的實際應用。 基本信號的介紹： 讀者將學習到幾種重要的基本信號，例如單位衝激信號、單位階躍信號、指數信號、正弦信號和三角波信號等。這些基本信號不僅是構建復雜信號的基礎，也是理解係統響應的重要參照。我們將分析它們的數學錶達式、波形特性以及在不同應用場景下的意義。 信號的分類： 信號的分類是理解其性質的前提。本書將係統地介紹信號的各種分類方式，包括： 連續信號與離散信號： 深入分析兩類信號在時間變量上的差異，以及它們如何對應於實際世界中的模擬和數字信息。 周期信號與非周期信號： 探討信號周期性對係統分析的影響，並介紹周期信號的分解方法。 能量信號與功率信號： 定義並區分這兩類信號，理解其在信號能量和平均功率上的不同計算方式。 偶信號與奇信號： 介紹信號的對稱性，以及這種對稱性如何簡化信號分析和係統分析。 因果信號與非因果信號： 明確因果性在係統建模和分析中的重要性，尤其是在實時處理係統中。 確定信號與隨機信號： 區分這兩類信號的特點，並為後續可能涉及的隨機信號分析打下基礎。 信號的基本運算： 讀者將學習對信號進行各種基本運算，例如加法、減法、乘法、標量乘法、時移、尺度變換、翻轉等。這些運算在信號處理和係統分析中至關重要，能夠幫助我們理解信號的變換如何影響其特性。 第二部分：係統及其基本性質 本部分將焦點轉嚮“係統”，闡述係統如何接收輸入信號並産生輸齣信號，並深入探討係統的基本性質。 係統的定義與建模： 從宏觀上介紹係統的概念，即一個能夠改變輸入信號並産生輸齣信號的實體。我們將介紹不同類型的係統模型，例如微分方程模型、差分方程模型、框圖模型等，並解釋如何將實際工程問題抽象為係統模型。 係統的基本性質： 係統的性質直接決定瞭我們分析和處理它的方法。本書將詳細介紹以下關鍵係統性質： 記憶性（Memoryless）與非記憶性（Mmemory）： 區分係統當前輸齣是否僅依賴於當前輸入，還是也依賴於過去的輸入。 因果性（Causality）與非因果性（Non-causality）： 重點強調因果性在實際係統中的重要性，即係統的輸齣不能依賴於未來的輸入。 穩定性（Stability）： 詳細介紹輸入有界輸齣有界（BIBO）穩定性等概念，並探討如何判斷一個係統的穩定性。 綫性（Linearity）： 詳細闡述綫性係統的疊加原理和齊次性原理，這是許多高級分析方法的基礎。 時不變性（Time-invariance）： 解釋時不變係統隨時間平移輸入信號時，其輸齣也會相應平移的特性。 綫性時不變（LTI）係統： LTI係統因其數學上的可處理性和在工程中的廣泛代錶性而占據核心地位。本書將著重介紹LTI係統的概念、分析方法以及其在信號處理中的關鍵作用。 第三部分：捲積與LTI係統的時域分析 捲積是LTI係統分析中最核心的數學工具之一。本部分將深入講解捲積的概念、計算方法以及其在LTI係統分析中的應用。 捲積積分（連續時間LTI係統）： 詳細推導並解釋連續時間LTI係統輸齣與輸入信號以及係統衝激響應之間的捲積關係。讀者將學習如何通過捲積積分來預測LTI係統的輸齣。 捲積和（離散時間LTI係統）： 類似地，介紹離散時間LTI係統的輸齣與輸入信號以及係統單位脈衝響應之間的捲積和關係。 衝激響應（Impulse Response）： 深入理解衝激響應是描述LTI係統行為的“特徵指紋”。我們將分析衝激響應的特性如何反映係統的動態行為，例如延遲、振蕩、衰減等。 LTI係統的零輸入響應與零狀態響應： 分彆探討係統在初始條件不為零（零輸入響應）和初始條件為零（零狀態響應）下的響應，並理解它們的疊加關係。 第四部分：傅裏葉級數與傅裏葉變換 傅裏葉分析是信號與係統領域最強大的數學工具之一，它將信號分解為不同頻率的正弦或復指數分量，從而揭示信號的頻域特性。 傅裏葉級數（周期信號的頻域錶示）： 介紹傅裏葉級數，它能將周期信號錶示為一係列正弦（或復指數）分量的疊加。我們將講解傅裏葉級數的收斂性、係數的計算方法（直流分量、基波分量、諧波分量）以及其在分析周期信號譜特性中的應用。 傅裏葉變換（非周期信號的頻域錶示）： 將傅裏葉級數推廣到非周期信號，引入傅裏葉變換。詳細闡述傅裏葉變換的定義、性質（綫性、時移、尺度變換、微分、積分、捲積性質等）以及如何計算和解釋信號的幅度譜和相位譜。 傅裏葉變換的應用： 展示傅裏葉變換在分析濾波器特性、理解調製解調原理、識彆信號頻譜等方麵的廣泛應用。 第五部分：拉普拉斯變換 拉普拉斯變換是傅裏葉變換在復數域的推廣，它能夠更方便地分析包含指數衰減或增長的信號以及更廣泛的LTI係統，尤其是在穩定性分析和瞬態響應分析方麵。 拉普拉斯變換的定義與收斂域： 介紹單邊拉普拉斯變換的定義，並重點講解收斂域（ROC）的概念及其重要性，它決定瞭變換的存在性以及與逆變換的對應關係。 拉普拉斯變換的性質： 學習拉普拉斯變換的各種重要性質，包括綫性性、時移性、尺度變換性、微分性、積分性、捲積性質、初值定理和終值定理等。 LTI係統的傳遞函數： 引入傳遞函數的概念，即係統輸齣的拉普拉斯變換與輸入拉普拉斯變換之比。我們將分析傳遞函數如何反映LTI係統的頻率響應和瞬態響應特性，並利用其進行係統分析和設計。 逆拉普拉斯變換： 學習如何通過部分分式展開和查錶等方法計算逆拉普拉斯變換，從而從頻率域（s域）恢復到時域的係統響應。 復頻率分析： 探討拉普拉斯變換的復頻率（s = σ + jω）如何幫助我們分析係統的極點和零點，進而判斷係統的穩定性、瞬態響應和穩態響應。 第六部分：Z變換 Z變換是拉普拉斯變換在離散時間係統中的對應。它將離散時間信號和係統分析從時域轉移到復數域（z域），為數字信號處理奠定瞭堅實的基礎。 Z變換的定義與收斂域： 介紹離散時間信號的Z變換定義，並詳細講解其收斂域（ROC）。 Z變換的性質： 學習Z變換的各種重要性質，包括綫性性、時移性、尺度變換性、差分性、積分性、捲積性質、初值定理和終值定理等。 離散時間LTI係統的係統函數： 引入係統函數（傳遞函數）的概念，即離散時間LTI係統輸齣的Z變換與輸入Z變換之比。我們將分析係統函數如何反映離散時間係統的頻率響應和瞬態響應特性。 逆Z變換： 學習如何通過部分分式展開、長除法或查錶等方法計算逆Z變換，從而從z域恢復到時域的係統響應。 離散時間係統的分析： 利用Z變換分析離散時間LTI係統的穩定性、瞬態響應和穩態響應，以及分析差分方程的解。 第七部分：概率與隨機信號基礎 在許多實際工程應用中，信號往往包含隨機成分。本部分將為讀者提供概率論和隨機信號分析的基礎知識。 隨機變量與概率分布： 介紹隨機變量的概念、概率密度函數、纍積分布函數等基本概念。 隨機過程： 介紹隨機過程的概念，以及描述其統計特性的方法，例如均值函數、自相關函數和互相關函數。 平穩隨機過程： 重點介紹平穩隨機過程，以及其在信號分析中的重要意義。 隨機信號在LTI係統中的響應： 分析隨機信號通過LTI係統後的輸齣統計特性，例如輸齣信號的功率譜密度。 本書特色： 理論與實踐相結閤： 每一章都緊密結閤實際工程問題，通過具體的例子來說明理論知識的應用。 循序漸進的教學邏輯： 從基本的信號概念到復雜的變換工具，內容安排由淺入深，便於讀者逐步掌握。 強調數學工具的重要性： 深入講解傅裏葉變換、拉普拉斯變換和Z變換等核心數學工具，使其成為讀者分析信號與係統問題的利器。 為後續課程奠定基礎： 本書內容涵蓋瞭信號與係統領域最基礎和最核心的知識點，為讀者學習更高級的數字信號處理、通信係統、控製理論等課程打下堅實基礎。 本書適閤作為高等院校電子信息類、通信類、自動化類及相關專業本科生的教材，也可作為相關領域研究生的入門讀物，或工程師進行信號與係統分析的參考書籍。通過學習本書，讀者將能夠深刻理解信號與係統的基本原理，掌握分析和設計各類信號處理和通信係統的關鍵方法。