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陈刚 著

图书标签:

• 数字信号处理
• 信号处理
• DSP
• 通信工程
• 电子工程
• MATLAB
• 算法
• 滤波
• 频谱分析
• 图像处理

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111574811

版次：1

商品编码：12233296

品牌：机工出版

包装：平装

丛书名： “十三五”普通高等教育规划教材

开本：16开

出版时间：2017-08-01

用纸：胶版纸

页数：294

编辑推荐

本书为辽宁省教委重点课程建设教材，从2009年至今进行了校级课程建设，课程建设中编写了校印教材一本，约50余万字，从2009年开始试用至今，试用近7届学生，有讲义，有PPT，并有校印课本，教学效果明显。

1、本团队教师从事数字信号处理的教学工作约10轮，在教学过程中积累了一定的经验；
2、于2007年以教改项目“数字信号处理教学模式探析”为契机开展了数字信号处理课程的教学探讨，在教学内容的组织、教学方法的改进及基础理论的应用上积累了行之有效的经验；
3、编写的“数字信号处理计算机实验指导书”得到广泛应用；
4、团队内每一位教师均有着与数字信号处理相关的科研经历。

内容简介

全书共10章（不含绪论部分），从工程应用的角度出发，按时域分析、频域分析、复频域分析、离散傅里叶变换、系统设计、算法设计、误差分析、应用案例递进展开，介绍了数字信号处理学科的基本概念、基础理论、基本分析方法、系统的基本设计方法及其应用。本书强调知识体系与学科基础，使学习过程由熟悉入门，逐步上升到抽象理论；合理运用数学工具，弱化数学公式的推导，强调数学公式的内涵，突出数学关系的工程背景，更多关注理论的实用性；借助matlab软件将数字信号及其处理过程以图形化展现及释疑；给出与测控技术、电子信息等专业相结合的工程案例，使理论紧扣实际。本书可作为测控技术与仪器、电子信息等相关专业基础课“数字信号处理”的教材和参考用书，也可供从事数字信号处理的科技工作者和工程技术人员基础性参考。

目录

绪论1
第1章 离散时间信号与系统的时域分析7
1.1离散时间信号的描述及其基本运算7
1.1.1离散时间信号的描述7
1.1.2离散时间信号（序列）的基本运算7
1.1.3 典型时间信号及应用10
1.2离散时间系统的描述及性质13
1.2.1离散时间系统的描述13
1.2.2离散时间系统的性质13
1.2.3线性移不变离散时间系统16
1.3离散时间信号通过系统的时域分析18
1.3.1线性常系数差分方程的求解19
1.3.2离散时间信号通过系统的响应19
1.3.3离散时间系统的单位抽样响应19
1.4小结21
习题21
第2章 离散时间信号和系统的频域分析24
2.1离散时间信号的离散时间傅立叶变换24
2.1.1非周期序列的离散时间傅立叶变换24
2.1.2 离散时间傅立叶变换的性质27
2.1.3周期序列的傅立叶级数及其离散时间傅立叶变换31
2.1.4时域采样定理37
2.2离散时间系统的频率响应40
2.3离散时间信号通过系统的频域分析41
2.4小结43
习题43
第3章 离散时间信号与系统的复频域分析46
3.1 Z变换46
3.1.1 z变换的定义46
3.1.2 z反变换52
3.1.3 z变换的主要性质57
3.1.4 z变换与离散时间傅立叶变换的关系61
3.2离散时间系统的系统函数62
3.2.1 单位抽样响应与系统函数62
3.2.2 离散时间系统的稳定性和因果性64
3.3离散时间信号通过系统的复频域分析65
3.3.1 利用z变换解差分方程66
3.3.2频率响应的几何确定67
3.4小结69
习题69
第4章 离散傅立叶变换及其应用72
4.1离散傅立叶变换与Z变换72
4.1.1 离散傅立叶变换的定义72
4.1.2离散傅立叶变换与z变换、离散时间傅立叶变换的关系77
4.1.3频域采样定理81
4.2离散傅立叶变换的主要性质82
4.2.1线性性质83
4.2.2移位性质83
4.2.3 Parseval定理83
4.2.4对称性质84
4.2.5卷积性质86
4.3离散傅立叶变换的经典快速算法88
4.3.1直接计算DFT的计算量89
4.3.2 时间抽取基-2 FFT算法90
4.3.3频率抽取基-2 FFT算法94
4.3.4离散傅立叶反变换的快速算法98
4.4离散傅立叶变换的应用100
4.4.1信号的谱分析100
4.4.2线性卷积的计算103
4.5 小结106
习题106
第5章 数字滤波器设计基础109
5.1数字滤波器的功能、分类与描述109
5.1. 1滤波器的功能109
5.1. 2滤波器的分类109
5.1.3数字滤波器的描述111
5.2经典数字滤波器的设计方法114
5.3选频数字滤波器的设计指标描述114
5.3.1幅频响应的技术指标115
5.3.2相频响应与群延迟117
5.4小结118
习题119
第6章 无限长脉冲响应数字滤波器的系统设计120
6.1 IIR DF的特点及其系统设计的基本方法120
6.1.1 IIR DF的特点120
6.1.2 IIR DF系统设计的基本方法120
6.2 模仿模拟滤波器的IIR DF系统设计121
6.2.1模拟低通滤波器的系统设计121
6.2.2模拟滤波器映射为数字滤波器135
6.2.3频带转换技术146
6.2.4模仿模拟滤波器进行IIR DF的系统设计157
6.2.5模仿AF进行IIR DF系统设计的主要问题164
6.3 IIR DF的直接设计法164
6.3.1零点、极点配置累试法164
6.3.2 优化设计法166
6.4本章小结166
习题166
第7章 有限长脉冲响应数字滤波器的系统设计169
7.1 FIR DF的特点及指标描述169
7.1.1 FIR DF的特点169
7.1.2 线性相位FIR DF的相频指标描述169
7.2线性相位FIR DF的条件、特点及其系统设计的常用方法170
7.2.1 FIR DF具有线性相位的条件170
7.2.2线性相位FIR DF幅度函数的特性171
7.2.3线性相位FIR DF系统的零点分布特点173
7.2.4线性相位FIR DF系统设计的常用方法175
7.3线性相位FIR DF的窗函数设计法175
7.3.1设计原理175
7.3.2用矩形窗设计线性相位FIR LP DF175
7.3.3 矩形窗的截断效应177
7.3.4 典型窗函数179
7.3.5线性相位FIR DF系统函数的窗函数法设计步骤182
7.3.6 设计举例184
7.3.7 窗函数法设计的FIR DF中的主要问题189
7.4 线性相位FIR DF的频率抽样设计法189
7.4.1 算法原理189
7.4.2两种频率采样方式193
7.4.3频率抽样设计法的逼近误差及其改进193
7.4.4线性相位FIR DF系统函数的频率抽样设计法设计步骤196
7.4.5设计举例196
7.4.6频率抽样设计法设计线性相位FIR DF的特点202
7.5线性相位FIR DF的优化设计法202
7.5.1 均方误差最小准则203
7.5.2 最大误差最小化准则204
7.5.3 设计举例207
7.5.4线性相位FIR DF优化设计法的特点210
7.6 FIR DF与IIR DF的比较210
7.7 小结211
习题211
第8章 数字滤波器的算法结构214
8.1离散时间系统的信号流图描述214
8.2 IIR DF的算法结构215
8.2.1直接型算法结构215
8.2.2级联型算法结构217
8.2.3并联型算法结构219
8.2.4转置型算法结构220
8.3 FIR DF的算法结构221
8.3.1直接型算法结构221
8.3.2级联型算法结构222
8.3.3频率抽样型算法结构223
8.3.4线性相位FIR DF的算法结构225
8.4离散时间系统的格型算法结构简介227
8.4.2 全极点系统(IIR系统)的格型结构228
8.4.3 零极点系统( IIR系统)的格型结构229
8.5小结229
习题229
第9章 误差分析231
9.1数的二进制表示及其量化误差231
9.1.1数的二进制表达231
9.1.2二进制数的定点运算232
9.1.3二进制数的浮点运算234
9.1.4尾数处理234
9.2模数转

前言/序言

随着计算机技术和信息科学的快速发展，数字信号处理已经逐渐发展成为一门独立的学科。数字信号处理技术灵活、精确、抗干扰性强，广泛应用于仪器仪表、工业检测、控制系统、通信、语音、电视等各个领域并取得了重大的开拓性成就，作为一门重要的专业基础课而受到广大教师和学生的重视。
本书主要用作测控技术与仪器等相关电子信息类专业基础课“数字信号处理”的教材或自学用书，以应用型人才培养为主线，教材内容按时域分析、频域分析、复频域分析、离散傅里叶变换、系统设计、算法设计、误差分析、应用案例递进展开，可使学习过程由熟悉入门，逐步上升到抽象理论；合理运用数学工具，弱化数学公式的推导，强调数学公式的内涵，突出数学关系的工程背景，更多关注理论的实用性；给出与测控技术、电子信息等专业相结合的工程案例，使理论紧扣实际；借助matlab软件将数字信号及其处理过程以图形化展现及释疑。本课程建议授课学时为56学时，其中实验学时为10学时。
全书用10章介绍了数字信号处理学科的基本概念、基础理论、基本分析方法、系统的基本设计方法及其应用。其中，第1、2和3章是全书的理论基础，分别从时域、频域和复频域的角度介绍了离散时间信号与系统的定义与描述，离散时间信号、离散时间系统及离散时间系统对信号处理过程的基本分析方法、基本理论和工程应用；第4章的内容是离散傅里叶变换的定义、性质、快速计算的思路及其应用，它是数字信号处理中对信号做谱分析的理论基础；第5、6、7和8章首先介绍了数字滤波器的基础知识、分类及经典选频数字滤波器设计指标描述、主要讨论了无限长脉冲响应数字滤波器的系统设计方法、线性相位有限长脉冲响应数字滤波器的系统设计方法和它们的算法结构设计，这些是实现对离散时间信号进行处理的理论基础；第9章简要讨论了A/D变换的量化效应、数字滤波器系数的量化效应、运算中的量化效应等数字信号处理的有限字长效应，它是数字信号处理实现中误差分析控制的理论基础；第10章以智能仪器中常用的简单数字滤波算法、采样率转换技术的应用、软件无线电技术、控制系统数字化等为例，简单介绍了数字信号处理技术的应用，旨在使同学们了解数字信号处理在实际系统中的应用方法，为将所学理论知识应用于工程实践中打下基础。
书中每章都给出了丰富的例题和习题，便于读者理解和掌握数字信号处理学科的基础知识和基本理论的应用，提高分析问题、解决问题的能力。
本书的绪论、第5、6、7和9章由陈刚编写；第1、2、3、4和8章由张晓杰编写；第10章由孙波编写。全书由陈刚负责统稿。纪振平等老师完成了书中部分图表的制作，孙瑞鹏等同学参与了文字录入编排工作，在此一并表示衷心的感谢。
由于编者水平与能力有限，书中难免存在错误和不妥之处，敬请广大读者批评指正。

《宇宙的语言：天文学的奥秘与探索》 简介： 浩瀚的宇宙，自古以来就以其无垠的深邃和璀璨的星辰，激荡着人类的好奇心与求知欲。从仰望星空、辨认星座的古老传说，到如今利用尖端科技揭示星系的形成、黑洞的本质，天文学的发展史，本身就是一部人类认识宇宙、拓展视野的壮丽史诗。《宇宙的语言：天文学的奥秘与探索》正是这样一部旨在引领读者穿越时空，深入宇宙腹地，理解构成这庞大而神秘体系的根本规律与令人惊叹的现象。 本书并非仅仅罗列天文名词或陈述枯燥的公式，而是以一种叙事性的笔触，带领读者走进天文学家的研究世界，感受他们探索未知时的激动与坚持。我们将从地球的视角出发，回溯人类最早的天文学实践，了解古人如何凭借肉眼观察，绘制星图，预测天象，以及这些早期智慧如何为后世的科学发展奠定基石。从巴比伦的泥板到古希腊的几何学，从托勒密的“地心说”到哥白尼的“日心说”革命，本书将详细阐述天文学思想的每一次飞跃，以及它们如何深刻地改变了人类对自身在宇宙中位置的认知。 随后，我们将目光投向更为广阔的宇宙。从我们太阳系内的行星、卫星、小行星和彗星，本书将逐一介绍它们的独特性格和形成故事。读者将了解到，每一颗行星并非是随机漂浮的天体，而是拥有其独特的化学成分、地质构造、大气层以及潜在的生命迹象。我们不仅会探讨火星的红色尘埃和液态水的痕迹，也会揭示木星大红斑的神秘风暴，以及土星光环的精妙结构。对于那些潜藏在柯伊伯带和奥尔特云中的冰冷世界，本书也将给予充分的关注，它们或许是太阳系形成初期最古老的“化石”。 本书的核心篇章将聚焦于恒星的生命周期。从宇宙中最普遍的元素——氢和氦，到恒星内部炽热的核聚变反应，我们将一步步揭示恒星如何诞生、燃烧，又如何走向终结。从年轻、炽热的蓝色巨星，到年老、缓慢燃烧的红矮星，再到壮丽的超新星爆发和神秘的中子星，我们都将进行深入的剖析。读者将了解到，正是恒星内部的元素合成，才创造了我们赖以生存的各种物质，从碳到氧，从铁到金。而那些质量巨大的恒星，其生命的终点便是宇宙中最奇特的物体之一——黑洞。我们将详细介绍黑洞的形成机制、事件视界的概念，以及它们对周围时空的扭曲效应，并探讨近年来“事件视界望远镜”如何捕捉到黑洞的首张照片，这一科学壮举的深远意义。 星系的奥秘，是天文学家永恒的探索主题。从我们所在的银河系——一条拥有数千亿颗恒星的旋涡状巨型结构，到遥远的类星体和活跃星系核，本书将带领读者领略宇宙中星系的多样性与复杂性。我们将探讨星系的形成与演化，了解星系之间的引力相互作用、碰撞与合并，以及宇宙大尺度结构是如何形成的。暗物质和暗能量，这两种占据宇宙绝大部分却又难以捉摸的神秘成分，本书也将进行详细的介绍。我们将回顾科学家们如何通过观测星系旋转速度、引力透镜效应等现象，一步步推断出暗物质的存在，并探讨暗能量对宇宙加速膨胀的驱动作用，以及它们对宇宙终极命运的潜在影响。 光学望远镜、射电望远镜、X射线望远镜、引力波探测器……现代天文学的飞速发展，离不开观测技术的不断进步。本书将穿插介绍各类天文观测设备的原理与应用，以及它们如何帮助我们突破可见光的限制，观测到宇宙最深处的信号。从哈勃空间望远镜的传奇，到詹姆斯·韦伯空间望远镜对早期宇宙的探索，再到地面上各种巨型射电望远镜阵列的协同工作，读者将有机会了解这些“宇宙之眼”是如何捕捉到遥远星系发出的微弱光芒，以及如何绘制出宇宙的清晰图像。 此外，本书还将触及一些引人入胜的天文现象与前沿猜想。例如，地外生命的探索，从搜寻系外行星到分析它们的星系大气，再到SETI计划的努力，我们将探讨搜寻地外文明的可能性与面临的挑战。类星体的辐射之谜，伽马射线暴的爆发机制，以及宇宙学中的一些未解之谜，如宇宙的起源、多重宇宙的猜想等，也将穿插其中，激发读者的思考。 《宇宙的语言：天文学的奥秘与探索》不仅仅是一本科普读物，更是一次思维的洗礼。它试图帮助读者理解，我们所生活的地球，只是浩瀚宇宙中的一粒微尘；然而，正是这粒微尘上孕育的智慧，使我们能够仰望星空，解读宇宙的语言。通过学习天文学，我们不仅能认识宇宙的宏伟与神奇，更能深刻理解生命的脆弱与珍贵，以及人类文明在宇宙中的独特地位。本书旨在以清晰易懂的语言，严谨求实的态度，为所有对宇宙充满好奇的读者，打开一扇通往星辰大海的门，去倾听宇宙最古老、最壮丽的故事。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我带来的最直观感受是它的系统性。作者似乎将数字信号处理的整个知识体系都囊括其中，并且逻辑严谨，环环相扣。从最基础的信号和系统理论，到高级的滤波器设计和变换域分析，再到各种实际应用，几乎涵盖了该领域的所有重要方面。我喜欢书中对不同概念之间联系的强调。比如，在介绍离散傅里叶变换（DFT）时，作者清晰地阐述了它与连续傅里叶变换（FT）的关系，以及DFT在计算机实现中的优势。接着，他又进一步引出了快速傅里叶变换（FFT）算法，并详细分析了其计算效率的提升。这种层层递进、脉络清晰的讲解方式，让我能够构建起一个完整的知识框架。此外，本书在数学推导上也毫不含糊，严谨的公式和证明是必不可少的。我尤其欣赏作者在推导滤波器设计公式时的细致，他会逐步展开，解释每一步的含义，这极大地减少了我的理解难度。这对于想要深入掌握数字信号处理精髓的读者来说，无疑是一本不可多得的参考书。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我带来的最深刻体验是它所展现出的“设计”智慧。它不仅仅是在教导“是什么”，更是在引导“如何做”。作者在讲解各种处理算法时，不仅仅停留在理论层面，而是着重于算法的设计思路和工程上的考量。比如，在讨论数字滤波器设计时，书中详细介绍了IIR和FIR滤波器的两种主要设计方法，并对它们的优缺点进行了对比分析。我印象特别深刻的是关于Butterworth、Chebyshev和Elliptic等滤波器类型的设计和选择，作者不仅给出了具体的滤波器系数计算公式，还深入分析了它们在通带纹波、阻带衰减和相位响应等方面的权衡。此外，书中还涉及到了自适应滤波器在噪声消除和回声抑制等实际问题中的应用，作者会详细分析在不同场景下选择哪种自适应算法，以及如何调整其参数以达到最佳效果。这本书让我明白，数字信号处理远不止是理论知识的堆砌，更是一种解决实际问题的工程艺术。

评分☆☆☆☆☆

这本书的阅读体验可谓跌宕起伏，充满了探索的乐趣。起初，我以为这只是一本枯燥的技术手册，但随着阅读的深入，我发现自己完全被吸引住了。作者的叙事方式极具感染力，他能够将原本晦涩难懂的数学公式和算法，转化为生动形象的语言和直观的比喻。比如，在讲解采样定理时，作者用了一个非常形象的比喻，将连续信号的采样过程比作拍照，强调了采样频率的重要性，以及过低的采样频率会导致信息丢失，就像照片糊掉一样。这种生动性让我能够轻松理解抽象概念。此外，本书在算法的推导和分析上也非常严谨，作者循序渐进地展示了各种算法的演进过程，并对它们的计算复杂度和性能进行了详细的比较。我特别喜欢书中关于自适应滤波器的章节，作者不仅介绍了RLS和LMS等经典算法，还深入探讨了它们在不同应用场景下的性能表现，并给出了一些优化建议。这本书让我深刻体会到，技术背后蕴含的智慧和创造力，它不仅仅是一堆公式和代码，更是一种解决问题的思维方式。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，这本书的难度不小，但正因如此，它才显得如此有价值。初读时，我确实感到有些吃力，某些章节需要反复阅读数遍才能领会其中的精髓。但每一次的突破，都带来了巨大的成就感。作者在处理复杂概念时，并没有选择简单化，而是坚持深入探讨，这让我得以接触到最核心的知识。例如，书中关于多速率信号处理的部分，涉及到了抽取和插值等核心概念，以及它们在数字滤波和信号压缩中的关键作用。作者花了大量篇幅阐述了这些操作的原理，以及如何设计高效的抽取和插值滤波器。我尤其被书中关于小波变换的介绍所吸引，它提供了一种全新的信号分析视角，能够同时在时间和频率域上提供高分辨率。作者对小波变换的数学基础和应用进行了详尽的阐述，让我对这一强大的工具有了更深入的理解。这本书挑战了我的知识边界，但也因此让我对该领域有了更深刻、更全面的认识，感觉自己在这条学习的道路上又迈进了一大步。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容深度和广度都给我留下了深刻的印象。初次翻阅，就被其条理清晰的章节划分和由浅入深的讲解所吸引。作者在介绍基本概念时，并没有流于表面，而是深入剖析了其背后的数学原理和物理意义。例如，在讨论傅里叶变换时，作者不仅给出了定义和公式，还详细阐述了其在时域和频域之间的转换逻辑，并通过丰富的图示和实例，生动地展示了信号的频谱特性。这对于我这样初学者来说，无疑是巨大的帮助。更让我惊喜的是，书中涉及的不仅仅是理论知识，更包含了大量的实际应用案例。从音频处理到图像压缩，从通信系统到生物医学工程，作者都进行了详尽的阐述。我尤其对书中关于语音识别和图像滤波的部分印象深刻，这些章节不仅解释了核心算法，还探讨了不同算法的优劣和适用场景，这让我能够更好地理解这些技术在现实世界中的落地情况。整本书给我的感觉是，它既有严谨的学术深度，又不失工程实践的实用性，是一本难得的宝藏。