数字信号处理（第二版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 在线阅读 2026

内容简介

　　本书系统地讲述了数字信号处理的基本理论、算法及相应的实现方法。全书共11章,内容包括绪论、离散时间信号和系统的时域分析、离散时间信号和系统的频域分析、离散傅里叶变换、快速傅里叶变换（FFT）、数字滤波器概论、FIR数字滤波器、IIR数字滤波器、数字滤波网络、多速率数字信号处理、数字信号处理应用举例。
　　本书配有大量的例题、习题和上机题,以及数字信号处理典型应用的MATLAB案例,便于读者巩固理论学习成果、增强动手实践能力。
　　本书可作为高等学校电子信息及其相关专业本科生教材,也可作为相关专业科技人员的参考书。

数字信号处理（第二版） 一、 引言 《数字信号处理》（第二版）是一本深入探讨数字信号处理（DSP）核心概念、理论与应用的经典著作。本书旨在为读者提供一个全面而严谨的DSP知识体系，涵盖从基础理论到前沿技术的各个方面。无论您是初涉DSP领域的学生，还是希望深化理解的工程师，亦或是从事相关研究的学者，本书都将成为您不可或缺的学习和参考工具。 本书的第二版在保持第一版精髓的基础上，进行了全面的更新与完善，力求反映DSP领域的最新发展动态。我们优化了内容的组织结构，引入了更多实例和应用场景，并增加了对现代DSP工具和技术的介绍，以帮助读者更好地掌握这一快速发展的技术。 二、 本书内容详解 第一部分： DSP基础理论 第一章： 信号与系统概述 本章首先对信号和系统的基本概念进行梳理。我们将区分模拟信号与数字信号的特性，并介绍信号的分类，如周期信号、非周期信号、能量信号、功率信号等。接着，深入探讨系统的概念，包括系统的定义、表示方法（如框图、方程）以及系统的基本性质：线性、时不变性、因果性、稳定性。通过对这些基础概念的清晰界定，为后续章节的学习奠定坚实的基础。 第二章： 离散时间信号的表示与分析 本章聚焦于离散时间信号。我们将介绍离散时间信号的采样过程，理解其与模拟信号之间的关系，并讨论采样定理及其重要性。随后，深入探讨单位冲断信号、单位斜坡信号等基本离散时间信号的数学表示。在此基础上，我们将引入傅里叶级数和傅里叶变换的概念，详细讲解如何将离散时间信号分解为一系列不同频率的正弦（或复指数）信号之和，从而揭示信号的频谱特性。读者将学习如何计算和理解离散时间信号的傅里叶变换（DTFT），并理解其与连续时间傅里叶变换（CTFT）的联系与区别。 第三章： 离散时间系统及其性质 本章将对离散时间系统进行深入的分析。我们首先介绍LTI（线性时不变）系统的核心表示方法——卷积。读者将学习如何计算两个离散时间信号的卷积，理解卷积运算在LTI系统中的意义，以及如何利用单位冲断响应完全表征一个LTI系统。本章还将详细讨论LTI系统的其他重要性质，如因果性、稳定性，并介绍如何通过系统函数（Z变换域）来判断这些性质。此外，我们还会介绍离散时间系统的分类，如FIR（有限脉冲响应）和IIR（无限脉冲响应）系统，并探讨它们各自的优缺点。 第四章： Z变换及其应用 Z变换是分析离散时间信号和系统最强大的工具之一。本章将详细介绍Z变换的定义、性质以及收敛域（ROC）。我们将讲解Z变换的多种重要性质，如线性性、时移性、卷积性质、微分性质等，并演示如何利用Z变换来求解线性常系数差分方程。此外，本章还将重点介绍反Z变换的方法，以及如何利用Z变换来分析系统的频率响应、稳定性和因果性。通过大量的实例，读者将深刻理解Z变换在DSP领域的关键作用。 第五章： 离散傅里叶变换（DFT）与快速傅里叶变换（FFT） DFT是离散时间信号在频域表示的一种重要形式，它能够从有限的离散时间样本中获得信号的频谱信息。本章将详细介绍DFT的定义、性质以及其与DTFT的关系。然而，直接计算DFT的计算量非常大，因此，快速傅里叶变换（FFT）算法应运而生。本章将深入讲解FFT算法的核心思想，特别是Cooley-Tukey算法，并分析其相比于直接计算DFT的显著计算优势。读者将学习不同类型的FFT算法，并理解FFT在实际应用中的高效性。 第二部分： 数字滤波器设计 第六章： 数字滤波器基础 数字滤波器是DSP中最核心的应用之一，用于选择性地衰减或增强信号的特定频率分量。本章将介绍数字滤波器的基本概念，包括滤波器的类型（低通、高通、带通、带阻）、通带、阻带、过渡带、截止频率等关键参数。我们将讨论滤波器的性能指标，如幅度响应、相位响应、衰减特性、阻带衰减等。此外，本章还将介绍滤波器实现的基本结构，为后续滤波器设计打下基础。 第七章： FIR滤波器设计 本章专注于有限脉冲响应（FIR）滤波器的设计。我们将介绍FIR滤波器的数学模型及其特点，即其冲激响应是有限长的，没有相位失真（线性相位FIR滤波器）。本章将详细介绍几种经典的FIR滤波器设计方法，包括窗函数法（矩形窗、汉宁窗、海明窗、布莱克曼窗等）、频率采样法和最优（Parks-McClellan）算法。对于每种方法，我们将深入讲解其原理、设计步骤、设计公式以及优缺点，并提供实际设计示例。 第八章： IIR滤波器设计 本章探讨无限脉冲响应（IIR）滤波器的设计。IIR滤波器通常比同等性能的FIR滤波器具有更低的阶数，因此计算量更小，但通常会引入相位失真。本章将介绍IIR滤波器的特点，并重点介绍将模拟滤波器原型（如巴特沃斯、切比雪夫、椭圆滤波器）转换为数字滤波器的方法，包括双线性变换法和脉冲不变法。我们将详细分析这些转换方法的工作原理和适用范围，并提供具体设计流程和实例。 第三部分： DSP应用与进阶 第九章： 数字信号处理的应用 本章将展示数字信号处理在各个领域的广泛应用，以加深读者对DSP重要性的认识。我们将涵盖但不限于以下几个方面： 音频信号处理： 语音编码、音频压缩（MP3）、回声消除、均衡器、语音识别等。 图像信号处理： 图像增强、图像去噪、图像压缩（JPEG）、边缘检测、特征提取等。 通信系统： 调制解调、信道编码、均衡、多路复用等。 生物医学信号处理： 心电图（ECG）分析、脑电图（EEG）分析、医学成像等。 控制系统： 数字控制器设计、系统辨识等。 雷达与声纳： 目标检测、目标跟踪、距离测量等。 通过这些实际案例，读者能够清晰地看到DSP理论在解决现实世界问题中的强大能力。 第十章： 特殊主题与前沿发展（可选，根据具体内容增加） 本章将根据第二版新增或更新的内容，介绍一些DSP领域内的特殊主题或前沿发展。例如： 多速率信号处理： 介绍抽取（Decimation）和插值（Interpolation）的概念，以及它们在信号处理中的应用，如变采样率系统。 自适应滤波器： 介绍自适应滤波器的原理，如LMS算法，以及其在噪声消除、信道均衡等方面的应用。 小波变换： 介绍小波变换的概念，以及其在信号分析、去噪、压缩等方面的优势，特别是在非平稳信号处理中的应用。 DSP硬件实现： 简要介绍DSP处理器（DSPs）的架构和特点，以及如何将DSP算法高效地映射到硬件上。 深度学习与DSP的结合： 探讨深度学习模型在信号处理任务中的应用，以及与传统DSP方法的互补关系。 （请注意：此部分内容可根据第二版实际新增的技术或主题进行填充，以体现本书的“第二版”更新特性。） 三、 本书特色 1. 理论体系严谨： 本书构建了逻辑清晰、层层递进的DSP理论框架，确保读者在掌握基础的同时，能够深入理解核心概念。 2. 内容详实全面： 涵盖了DSP从基础理论到滤波器设计，再到实际应用的各个重要环节，力求全面。 3. 数学推导清晰： 对关键的数学公式和推导过程进行了详细的阐述，便于读者理解理论的由来。 4. 实例丰富： 大量结合实际工程问题的实例贯穿全书，帮助读者将理论知识应用于实践。 5. 图示直观： 运用丰富的图表和示意图，生动形象地解释抽象的信号与系统概念。 6. 第二版更新： 紧跟DSP技术发展趋势，对内容进行了更新和补充，特别是在滤波器设计方法、应用案例以及可能涉及的新兴技术方面。 四、 读者对象 电子工程、通信工程、计算机科学等相关专业的本科生和研究生。 从事信号处理、通信、控制、图像处理等领域的工程师。 对数字信号处理技术感兴趣的科研人员和技术爱好者。 《数字信号处理》（第二版）将是您深入学习和掌握这一关键技术的理想选择。