信號處理基礎/普通高等教育“十一五”規劃教材 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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楊浩 著

圖書標籤:

• 信號處理
• 數字信號處理
• 通信工程
• 電子工程
• 高等教育
• 教材
• 十一五規劃
• 傅裏葉變換
• 濾波器
• 係統分析

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030200778

版次：1

商品編碼：12147549

包裝：平裝

叢書名： 普通高等教育“十一五”規劃教材

開本：16開

齣版時間：2008-02-01

用紙：膠版紙

頁數：143

字數：180000

正文語種：中文

內容簡介

　　《信號處理基礎/普通高等教育“十一五”規劃教材》是針對電氣工程及其自動化等非通信專業本科培養要求編寫的，重點突齣信號與係統的基礎知識和基本方法，內容以講述信號處理與係統的工程背景和物理意義為主，有少量必要的推導。
　　《信號處理基礎/普通高等教育“十一五”規劃教材》分為5章。第1章介紹瞭信號、係統的基本概念和典型信號；第2章介紹瞭單輸入單輸齣係統的時域分析方法和捲積計算；第3章介紹瞭各類信號的傅裏葉分析理論和采樣定理；第4章介紹瞭離散傅裏葉變換及其快速算法原理；第5章介紹瞭z變換和離散係統的z域分析方法和理論。
　　《信號處理基礎/普通高等教育“十一五”規劃教材》適閤按36～48學時講授，前期課程應該已經講授完“微積分方程”和“拉普拉斯變換”以及“傅裏葉積分”等內容。
　　《信號處理基礎/普通高等教育“十一五”規劃教材》可作為強電類信息專業學生的“信號與係統”課程的教材或學習參考書。

內頁插圖

目錄

前言
緒論

第1章 信號與係統的基本概念
1．1 信號的定義
1．2 信號的分類
1．3 周期信號與非周期信號
1．4 能量有限信號與能量無限信號
1．5 常見的典型信號
1．5．1 連續信號
1．5．2 離散信號
1．6 信號的分解
1．6．1 信號的脈衝分解
1．6．2 信號的正交函數分解
1．7 係統
1．7．1 連續時間係統的描述
1．7．2 離散時間係統的描述
1．7．3 係統的基本運算單元
1．8 係統的分類
習題

第2章 單輸入單輸齣係統的時域分析
2．1 概述
2．2 連續係統的時域分析
2．3 離散係統的時域分析
2．4 係統的單位衝激響應與單位樣值響應
2．4．1 連續係統的單位衝激響應的求解
2．4．2 離散係統的單位樣值響應的求解
2．5 捲積
2．5．1 捲積的計算
2．5．2 捲積的性質
習題

第3章 傅裏葉變換
3．1 概述
3．2 信號的傅裏葉變換
3．3 傅裏葉變換的性質
3．4 捲積定理
3．5 周期信號的傅裏葉變換
3．6 抽樣信號的傅裏葉變換與抽樣定理
3．6．1 時域抽樣
3．6．2 頻域抽樣
3．6．3 抽樣定理
習題

第4章 離散係統分析和離散傅裏葉變換
4．1 離散信號的傅裏葉變換
4．2 周期序列的傅裏葉級數（DFS）
4．3 離散傅裏葉變換（DFT）
4．4 快速傅裏葉變換
4．4．1 按時間抽取的FFT算法
4．4．2 按頻率抽取的FFT算法
習題

第5章 z變換
5．1 概述
5．2 z變換的定義及其收斂域
5．3 序列z變換的基本特性
5．3．1 有限長序列
5．3．2 右邊序列
5．3．3 左邊序列
5．3．4 雙邊序列
5．4 z變換的性質
5．4．1 綫性特性
5．4．2 時移特性
5．4．3 z域微分特性
5．4．4 z域尺度變換特性
5．4．5 時域捲積特性
5．4．6 初值定理
5．4．7 終值定理
5．5 典型序列的z變換
5．6 逆z變換
5．6．1 留數定理法
5．6．2 冪級數法
5．6．3 部分分式法
5．7 係統分析
5．8 係統頻率響應與係統零極點的關係
習題
參考文獻

前言/序言

　　作者講授“信號與係統”和“數字信號處理”課程已有10多年的時間，多年以來一直有編寫本書的衝動，然而限於作者的水平，真正做起來心裏仍感覺誠惶誠恐。關於“信號與係統”的教材和專著已有許多，其中不乏優秀之作，它們都是我學習、研究和講授信號處理理論的主要知識來源，也是在上課時極力嚮學生推薦的教材和參考書。然而，由於各個學校的培養計劃和課程體係有所不同，講課的內容和順序也有所不同，每次上課，學生總是要求復印講義給他們，甚至許多在讀研究生也來要講義，於是決定還是將講義編寫成教材齣版。
　　本書是為強電類專業學生“信號與係統”課程編寫的教材，之所以取書名為“信號處理基礎”，而沒有沿用通用的書名“信號與係統”，原因是本書並不完整地包含傳統意義上的信號與係統的內容，如拉普拉斯變換、係統的狀態空間分析等內容，但包含瞭部分通常在“數字信號處理”課程中講授的內容，如快速傅裏葉變換等。這樣編排教材的目的是使學生通過本課程的學習，能夠得到關於信號、係統以及處理理論的一些基本知識，為其以後的深入研究和應用奠定良好的基礎。拉普拉斯變換、傅裏葉變換、狀態分析方法等這些基本數學方法是電氣工程領域的科學基礎，通常這些內容在“電路原理”、“信號與係統”和“自動控製原理”等課程中都會涉及，以往的教學中每門課程也都有講授，但都不深入。近年來掀起的教學改革浪潮，大大地縮減瞭本科課堂教學學時，因此課程教學內容的相互銜接和相互支撐就變得極為重要瞭。本書是針對國內大多數高校電氣工程專業的培養計劃而編寫的，將拉普拉斯變換重點放在“電路原理”課程中講解，並在後麵的課程適當地復習性講授，傅裏葉變換和z變換重點在“信號與係統”課程中講解，而狀態空間分析方法則主要在“自動控製原理”課程中講授。經過幾年來的教學實踐錶明，這樣的課程銜接是閤理的、有效的。
　　編寫一本優秀的教材需要很高的學術水平和實踐經驗，需要花費很大的精力。由於作者的水平限製，要編寫一本超越他人的教材是睏難的。作者力圖在內容論述上具有自己的特色，主要錶現在以下幾個方麵；
　　（1）本書在內容上沒有包含諸如拉普拉斯變換這樣一些傳統的“信號與係統”課程的內容，而包含瞭部分像快速傅裏葉變換這樣的“數字信號處理”課程的內容。
　　（2）本書力求簡明扼要，篇幅短小，所有例題和講述不涉及“電路原理”的電路分析理論，可獨立於“電路原理”課程講授。
　　（3）公式、定理的講述避免煩瑣的數學推導，力求從工程背景和物理意義解釋其含義，需要瞭解這些推導的同學可以參考其他書籍自學。
　　本書的編寫得到瞭張占龍、張淮清兩位博士的幫助，他們對許多內容提齣建議並做瞭修訂工作，李培蓉碩士為本書習題的編撰做瞭大量工作，在此對他們錶示深深的謝意。在本書齣版之際，我要特彆感謝所有使用本書的同學們，他們的支持纔是編寫本書的真正動力。

《信號處理基礎》 一、 基礎理論與數學工具 信號處理的核心在於理解和操作各種形式的信號，而這一切都建立在堅實的數學基礎之上。本書從最基本的信號概念入手，闡述瞭信號的分類（模擬信號與數字信號、周期信號與非周期信號、能量信號與功率信號等），以及對信號進行錶徵和分析的關鍵工具。 數學模型： 我們將深入探討描述信號行為的數學模型，包括但不限於復指數函數、三角函數等，這些模型為後續的信號分析奠定瞭基礎。 傅裏葉分析： 傅裏葉級數和傅裏葉變換是信號處理領域最為重要的工具之一。本書將係統介紹它們的基本原理，包括連續時間傅裏葉變換（CTFT）、離散時間傅裏葉變換（DTFT）、離散傅裏葉變換（DFT）及其性質。我們將通過豐富的實例，幫助讀者理解信號的頻譜特性，以及如何在時域和頻域之間進行轉換。 拉普拉斯變換與Z變換： 對於連續時間係統和離散時間係統，拉普拉斯變換和Z變換提供瞭強大的分析手段。本書將詳細介紹這兩種變換的定義、性質以及在係統分析中的應用，包括求解係統響應、穩定性分析等。 捲積： 捲積是描述綫性時不變（LTI）係統輸入輸齣關係的數學運算，也是信號處理中的核心概念。本書將從多個角度深入講解捲積的含義、計算方法及其在係統分析中的應用。 二、 離散時間信號與係統 隨著數字技術的發展，離散時間信號和係統的處理變得尤為重要。本書將重點介紹這一領域。 離散時間信號的錶示： 學習如何錶示和處理離散時間信號，包括序列的錶示、運算（加、乘、移位等）以及基本離散時間信號（單位衝激序列、單位階躍序列等）。 離散時間係統： 介紹離散時間係統的基本概念，如綫性、時不變、因果性、穩定性等。重點分析離散時間綫性時不變（LTI）係統，以及如何用差分方程和脈衝響應來描述和分析它們。 Z變換的應用： 深入探討Z變換在離散時間係統分析中的應用，包括係統函數、頻率響應、穩定性判斷以及係統零極點分析。 有限脈衝響應（FIR）與無限脈衝響應（IIR）濾波器： 詳細講解FIR和IIR濾波器的設計原理、特點以及在信號濾波中的應用。我們將介紹不同設計方法，如窗函數法、頻率采樣法（FIR）和脈衝響應不變法、雙綫性變換法（IIR），並對比它們的優缺點。 三、 采樣理論與數字信號處理 采樣是將連續時間信號轉換為離散時間信號的關鍵步驟，而數字信號處理則是在離散時間域對信號進行分析、處理和變換。 采樣定理： 詳細闡述奈奎斯特-香農采樣定理，理解采樣頻率與信號帶寬的關係，以及欠采樣和過采樣的影響。我們將探討理想采樣和實際采樣過程中的頻譜變化。 重構（插值）： 學習如何從離散時間信號中重構齣原始的連續時間信號，介紹不同的插值方法及其效果。 數字濾波器設計： 在數字信號處理中，設計性能優良的數字濾波器是核心任務之一。本書將係統介紹FIR和IIR濾波器的設計方法，包括它們的基本原理、設計流程以及在實際應用中的考量。我們將重點關注濾波器的幅度響應和相位響應，以及如何根據具體需求設計齣滿足要求的濾波器。 離散傅裏葉變換（DFT）與快速傅裏葉變換（FFT）： 詳細介紹DFT的原理、性質以及它在離散信號分析中的應用。在此基礎上，我們將重點講解FFT算法，包括其基本思想、不同算法（如蝶形運算）以及如何大幅度提高DFT的計算效率，並闡述FFT在頻譜分析、濾波等領域的廣泛應用。 四、 信號處理的應用 信號處理技術滲透到現代科技的各個領域。本書將通過具體的應用案例，展現信號處理的強大能力。 通信係統： 探討信號處理在通信係統中的作用，如調製解調、信道編碼、噪聲抑製、均衡等。 音頻與圖像處理： 介紹信號處理在音頻信號（如語音識彆、音頻壓縮、迴聲消除）和圖像信號（如圖像增強、邊緣檢測、圖像壓縮、去噪）處理中的應用。 生物醫學信號處理： 講解如何利用信號處理技術分析生物醫學信號，例如心電圖（ECG）、腦電圖（EEG）等，用於疾病診斷和監測。 控製係統： 探討信號處理在現代控製係統設計中的應用，如狀態估計、濾波器設計等。 其他領域： 簡要介紹信號處理在雷達、聲納、地震勘探、金融數據分析等領域的應用。 五、 深入與拓展 除瞭基礎理論和經典應用，本書還將對一些更深入和前沿的信號處理技術進行介紹，為讀者搭建進一步學習的橋梁。 隨機信號分析： 引入隨機信號的概念，介紹隨機過程的統計特性，如均值、方差、自相關函數、功率譜密度等，以及它們在噪聲分析和信號檢測中的應用。 自適應信號處理： 介紹自適應濾波器及其工作原理，例如LMS（最小均方）算法，以及它們在噪聲消除、均衡、預測等方麵的應用。 多速率信號處理： 探討信號的升采樣和降采樣技術，以及它們在不同采樣率信號混閤處理中的作用。 小波分析： 簡要介紹小波變換的概念及其在時頻分析中的優勢，以及在信號去噪、特徵提取等方麵的應用。 通過對上述內容的係統學習，讀者將能夠掌握信號處理的基本原理和核心技術，理解各種信號處理算法的數學基礎和實現方式，並能夠將所學知識應用於解決實際工程問題，為進一步深入學習信號處理的各個分支領域打下堅實的基礎。本書的編寫力求理論嚴謹、深入淺齣、實例豐富，旨在培養具有紮實理論功底和較強實踐能力的高素質工程技術人纔。

評分☆☆☆☆☆

這本書的內容編排非常精巧，尤其是在討論瞭信號的基本概念之後，立刻轉入到瞭對離散時間信號和係統的深入探討，這一點讓我覺得非常“實在”。很多教材往往需要花費大量篇幅去鋪墊，而這本教材的邏輯銜接非常緊密，似乎是直接切入瞭核心。它詳細地講解瞭離散時間信號的采樣、量化等重要概念，並引入瞭衝激響應和捲積等核心工具，這是理解綫性時不變係統（LTI係統）的關鍵。書中對捲積的解釋十分到位，不僅有數學公式，更有生動的圖示和實例，讓我能夠清晰地理解捲積運算在係統分析中的意義，它如何描述係統對輸入信號的響應。對於LTI係統的穩定性、因果性等重要性質的討論，也顯得邏輯嚴謹，條理清晰，讓我能夠準確把握不同係統的特性。我特彆欣賞書中關於Z變換的引入，它被巧妙地用來分析離散時間係統，並且提供瞭多種求解Z變換和逆Z變換的方法，這極大地簡化瞭係統分析的復雜性。整本書在這一部分的內容，給我一種“撥雲見日”的感覺，原本覺得抽象的係統分析，在作者的引導下變得清晰而易懂，讓我對後續的學習充滿瞭信心，相信一定能掌握信號處理的核心分析工具。

評分☆☆☆☆☆

這本書在內容深度和廣度上的把握非常齣色，尤其是在引入瞭更高級的信號處理概念時，依然保持瞭易於理解的風格。在對基本的數字濾波技術有瞭初步認識後，書中開始探討更復雜的信號變換，比如離散小波變換（DWT）。這部分內容對我來說是全新的，但書中用非常直觀的方式引入瞭小波的概念，並解釋瞭它如何能夠同時提供時域和頻域的信息，這在處理非平穩信號時具有獨特的優勢。書中對多分辨率分析的講解，讓我理解瞭小波變換如何能夠對信號進行不同尺度的分解，從而捕捉到信號在不同細節層次上的特徵。此外，書中還涉及到瞭數字信號處理在通信、圖像處理等領域的應用實例，這讓我看到瞭理論知識轉化為實際應用的無限可能。我尤其關注瞭書中關於采樣定理的深入討論，它不僅迴顧瞭奈奎斯特采樣準則，還探討瞭過采樣、欠采樣等情況，並結閤實際應用場景，分析瞭這些技術在實際係統中的作用。這種將理論與應用緊密結閤的處理方式，讓我在學習過程中，不僅能夠掌握核心概念，還能對其在真實世界中的應用價值有更深刻的理解，感到收獲滿滿。

評分☆☆☆☆☆

剛拿到這本《信號處理基礎》，迫不及待地翻閱起來。作為一名初學者，我一直對信號處理這個領域感到既好奇又有些畏懼，因為它聽起來專業性很強，公式和概念似乎都相當抽象。然而，這本書的開篇就以一種循序漸進的方式，將我引入瞭這個迷人的世界。首先，它從最基本的信號概念入手，用生活中常見的例子，比如聲音、圖像，來解釋什麼是信號，以及信號的分類，比如模擬信號和數字信號，這讓我立刻感覺親切，不再覺得遙不可及。接著，書中深入淺齣地介紹瞭信號的錶示方法，比如時域和頻域，並通過大量的圖示來輔助理解，這對於我這樣視覺化的學習者來說簡直是福音。我尤其喜歡書中關於傅裏葉變換的講解，它沒有一開始就拋齣復雜的數學推導，而是先從直觀的“分解”概念入手，告訴我們任何復雜的信號都可以看作是多個簡單信號的疊加，然後再逐步揭示其背後的數學原理。這種由易到難、由淺入深的講解方式，讓我能夠一步一個腳印地建立起對信號處理的初步認識，感覺知識的積纍是紮實的，而不是浮於錶麵。雖然我纔剛剛開始，但已經能感受到這本書在引導我構建一個清晰的信號處理知識框架方麵的巨大潛力，迫不及待想繼續深入學習。

評分☆☆☆☆☆

讓我驚喜的是，這本書並沒有局限於傳統的信號處理理論，而是巧妙地將一些現代化的內容融入其中，讓整本書顯得更加“與時俱進”。在介紹瞭基礎理論和經典應用之後，書中開始探討一些與實際工程應用緊密相關的內容，例如自適應信號處理。這部分內容讓我眼前一亮，尤其是關於自適應濾波器的原理和常見的算法，比如最小均方（LMS）算法。書中通過清晰的流程圖和實例，解釋瞭自適應濾波器如何根據信號的變化自動調整其參數，從而實現對信號的優化處理，這在噪聲消除、迴聲消除等領域有著廣泛的應用。我個人對書中關於維納濾波的介紹也頗有體會，它在最優綫性濾波方麵的理論闡述，以及其在信號去噪中的應用，讓我對信號的“最優”估計有瞭更深的理解。此外，書中還提及瞭部分關於現代通信係統中信號處理技術的內容，雖然篇幅不長，但足以讓我窺見信號處理在現代科技發展中的重要地位。總的來說，這本書的知識體係非常完整，從基礎理論到前沿應用，都做瞭比較好的覆蓋，讓我覺得這不僅是一本教材，更是一本能夠伴隨我深入理解信號處理領域，並激發我進一步探索的寶貴參考書。

評分☆☆☆☆☆

令人印象深刻的是，這本書在介紹完基本的離散時間信號和係統後，並沒有止步不前，而是迅速將視角轉嚮瞭數字信號處理（DSP）的核心——傅裏葉變換及其在數字域的應用。這裏的講解比我之前接觸過的任何資料都要係統和深入。它從離散傅裏葉變換（DFT）的定義齣發，詳細闡述瞭其基本性質，並著重介紹瞭快速傅裏葉變換（FFT）算法。書中對FFT算法的講解，不僅提供瞭遞歸和蝶形運算的清晰圖示，還解釋瞭其“分而治之”的思想，讓我深刻理解瞭為什麼FFT能夠極大地提高計算效率。這對於我未來在實際工程中應用數字信號處理技術至關重要。此外，書中還詳細討論瞭有限脈衝響應（FIR）濾波器和無限脈衝響應（IIR）濾波器的設計原理和方法。通過大量的例子，我得以理解不同類型濾波器的結構、設計流程以及它們在實際應用中的優勢和劣勢。例如，書中對於巴特沃斯濾波器、切比雪夫濾波器等經典濾波器的設計方法，講解得非常具體，並提供瞭詳細的參數計算和實現步驟，這讓我覺得書中不僅僅是理論講解，更具有很強的實踐指導意義，仿佛一本“信號處理實操指南”。