数字信号处理--原理、实验及综合应用 朱金秀 9787512403529 pdf epub mobi txt 电子书 下载 在线阅读 2026

基本信息

书名：数字信号处理--原理、实验及综合应用

定价：33.00元

作者：朱金秀

出版社：北京航空航天大学出版社

出版日期：2011-06-01

ISBN：9787512403529

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.481kg

编辑推荐

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内容提要

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　　《数字信号处理:原理、实验及综合应用》共10章，～8章为数字信号处理的理论部分：以系统讲解信号处理的原理为主，用matlab程序的核心语句帮助解释其概念；每章分3步分：原理和方法的论述，大量例题和解题的练习，计算机推演实验的练习。第9章为数字信号处理仿真实验，包含验证性及演示性实验、设计性实验、创新型实验等不同层次的实验，可满足不同阶段和不同程度读者的需要；实验项目紧扣数字信号处理课程教学的需要，采取由易到难，由简单到复杂，由验证型到综合设计型的设计原则设置实验项目。0章为数字信号处理的综合应用，使用大量基于matlab的综合设计型应用项目，以帮助读者提高用matlab解决数字信号处理问题的能力，使读者理解真实生活中的信号处理问题。
　　《数字信号处理:原理、实验及综合应用》可作为高等院校信息工程、电子科学与技术、通信工程、通信与信息处理等专业的数字信号处理课程的教材，因其较强的实践性对从事信号处理及相关领域的工程技术人员也具有重要的参考价值。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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探索数字信号处理的奥秘：从基础到实践的进阶之旅 数字信号处理（DSP）是现代电子工程、通信、计算机科学、自动化以及诸多新兴技术领域不可或缺的核心技术。它涉及对离散时间信号和系统进行数学运算，以实现信号的分析、变换、滤波、增强、压缩、识别以及信息传输等多种功能。本书旨在为读者构建一个全面而深入的数字信号处理知识体系，不仅涵盖了理论的精髓，更强调了实践的可行性与综合应用的广阔前景。 一、理论基石：夯实数字信号处理的根基 本书开篇即聚焦于数字信号处理的理论基础，力求为读者打下坚实的地基。我们首先从最基本的概念入手，清晰阐述信号的定义及其在数字世界中的表现形式。我们将探讨离散时间信号的采样过程，详细讲解奈奎斯特-香农采样定理，理解为何需要以高于信号最高频率两倍的速率进行采样，以及采样不当可能带来的混叠现象。 序列作为离散时间信号的载体，我们将深入研究其基本性质，包括偶序列、奇序列、周期序列、能量信号、功率信号等。在此基础上，我们会引入系统的概念，并对线性时不变（LTI）系统进行详尽的分析。LTI系统的关键在于其叠加性和时移不变性，这两个性质使得我们可以通过卷积这一核心运算来刻画系统的输出信号。本书将详细推导LTI系统的冲激响应，并展示如何利用冲激响应来预测系统对任意输入信号的响应。 接着，我们将进入数字信号处理的核心领域：傅里叶变换。我们从傅里叶级数开始，理解周期信号如何分解为一系列正弦和余弦分量的叠加。在此基础上，我们将过渡到傅里叶变换，揭示非周期信号的频率特性。本书将详细讲解离散时间傅里叶变换（DTFT），这是对连续时间傅里叶变换的离散化版本，以及离散傅里叶变换（DFT），它进一步将无限长的序列转化为有限长序列的变换，为计算机处理奠定了基础。我们将深入分析傅里叶变换在频谱分析、系统频率响应评估等方面的强大作用。 为了更有效地计算DFT，我们还将介绍快速傅里叶变换（FFT）算法。FFT通过巧妙的分解策略，将原本复杂度为 $O(N^2)$ 的DFT计算复杂度降低到 $O(N log N)$，极大地提高了信号处理的效率。本书将详细阐述FFT的原理，包括蝶形运算和按时间抽取、按频率抽取等不同实现方式，并提供相应的伪代码，帮助读者理解其计算流程。 除了傅里叶变换，Z变换也是数字信号处理中不可或缺的数学工具。Z变换是将时域的离散信号映射到复频域的变换，它在分析线性时不变系统的稳定性、因果性以及设计滤波器等方面具有至关重要的作用。本书将详细讲解Z变换的定义、收敛域（ROC）的概念，以及其与DTFT之间的关系。我们将学习如何利用Z变换求解线性常系数差分方程，理解传递函数的概念，并初步探讨系统的极点和零点对系统行为的影响。 二、滤波器设计：塑造信号的频率成分 滤波器是数字信号处理中最广泛的应用之一，其核心功能是通过改变信号的频率成分来达到特定目的。本书将系统地介绍滤波器的基本概念和设计方法。 首先，我们将区分无限脉冲响应（IIR）滤波器和有限脉冲响应（FIR）滤波器。IIR滤波器通常具有更低的阶数和更少的计算量，但其稳定性分析相对复杂。FIR滤波器则在所有情况下都具有良好的稳定性，并且易于实现线性相位，这对于某些应用至关重要。 我们将详细讲解数字滤波器的类型，包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器等，并分析它们的幅频特性和相频特性。 对于IIR滤波器的设计，我们将介绍冲激不变法和双线性变换法，这两种方法可以将连续时间滤波器的设计方法迁移到离散时间滤波器设计中。我们将学习如何将已知的模拟滤波器原型（如巴特沃斯、切比雪夫）转化为数字滤波器。 对于FIR滤波器的设计，我们将重点介绍窗函数法。这种方法通过对理想滤波器的冲激响应进行截断并乘以不同的窗函数（如矩形窗、汉宁窗、海明窗、布莱克曼窗等）来逼近理想滤波器。我们将分析不同窗函数对滤波器性能（如过渡带宽度、阻带衰减）的影响，并指导读者如何根据设计指标选择合适的窗函数。此外，我们还将简要介绍频率采样法和最优设计法（如Parks-McClellan算法），为读者提供更高级的设计途径。 三、采样理论与应用：连接模拟与数字世界的桥梁 采样是实现模拟信号数字化的关键步骤，也是数字信号处理的起点。本书将深入探讨采样理论的各个方面。 除了基本的奈奎斯特采样定理，我们还将深入分析欠采样（或称窄带采样）和过采样。欠采样在某些特定情况下（如接收高频信号）可以简化硬件设计，但对信号的要求较高。过采样可以提高采样精度，降低量化噪声的影响，并为后续的数字滤波提供更大的灵活性。 我们将探讨采样率转换，即抽取（Decimation）和插值（Interpolation）。抽取是指降低采样率，常用于数据压缩和提高处理效率。插值是指提高采样率，常用于信号的重构或为后续处理提供更高的分辨率。我们将介绍常用的抽取和插值算法，如多相滤波器组。 四、现代数字信号处理技术：拓展应用边界 在掌握了基础理论和滤波器设计之后，本书将进一步引入一些现代数字信号处理技术，以拓展读者的视野。 自适应滤波是数字信号处理中的一个重要分支，它能够根据输入信号的变化自动调整滤波器的系数，以达到最佳的滤波效果。我们将介绍最小均方（LMS）算法和递归最小均方（RLMS）算法等经典的自适应滤波算法，并阐述其在噪声消除、回声消除、信道均衡等方面的应用。 多速率信号处理关注在不同采样率之间进行信号处理，这在通信系统、音频和视频编码等领域至关重要。我们将深入讲解滤波器组的概念，以及如何利用滤波器组实现高效的多速率信号处理。 谱估计是分析信号频率成分的另一重要领域。除了基于傅里叶变换的谱估计方法，我们还将介绍一些更先进的谱估计技术，如Yule-Walker方程、Burg方法等，以及它们在信号分析和识别中的应用。 五、实验与综合应用：理论联系实际的桥梁 理论学习的最终目的是将知识应用于实际问题。本书的另一大特色在于其实验和综合应用部分。 我们将提供一系列精心设计的实验，涵盖数字信号处理的各个核心环节。这些实验将引导读者使用MATLAB/Simulink等主流的信号处理软件工具，亲手实现各种算法，验证理论知识。例如： 信号的采样与重构实验：通过改变采样率，观察采样不当带来的混叠现象，并尝试用过采样和插值技术进行信号的精确重构。 傅里叶变换与频谱分析实验：对不同类型的信号（如正弦信号、方波信号、噪声信号）进行傅里叶变换，观察其频谱特性，并理解频谱分析在信号识别和故障诊断中的作用。 数字滤波器设计与仿真实验：设计不同类型的数字滤波器（IIR和FIR），并对其进行仿真，分析滤波器的幅频特性和相频特性，以及滤波效果。 自适应滤波器应用实验：利用LMS算法实现噪声消除或回声消除，观察自适应滤波器的收敛过程和滤波效果。 除了独立的实验，本书还将提供综合应用案例，将前面学到的各种技术融会贯通，解决实际工程问题。这些案例可能包括： 音频信号处理：如音频降噪、音效增强、语音识别的基础。 通信系统：如信号的调制解调、信道均衡、误码率分析。 图像处理：如图像滤波、边缘检测、图像压缩的基础。 生物医学信号处理：如心电图（ECG）信号的分析、脑电图（EEG）信号的滤波。 通过这些实验和案例，读者不仅能够加深对理论知识的理解，更重要的是能够掌握将理论转化为实际工程解决方案的能力。本书鼓励读者积极动手实践，在实践中不断探索和创新。 六、面向读者 本书适合于高等院校电子工程、通信工程、计算机科学、自动化等相关专业的本科生、研究生，以及从事相关领域研究和开发的工程师。对于希望系统学习数字信号处理理论，并将其应用于实际工作的技术人员，本书也将是一份极具价值的参考。 结语 数字信号处理是一个充满魅力和潜力的领域，它驱动着我们身边的无数技术创新。本书希望通过严谨的理论阐述、详实的实验指导以及丰富的综合应用，帮助读者跨越理论与实践的鸿沟，成为一名优秀的数字信号处理工程师，为未来的技术发展贡献自己的力量。