DSP技術原理與應用 劉嚮東著 9787508353708 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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劉嚮東著 著

圖書標籤:

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• 理論與應用

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齣版社： 中國電力齣版社

ISBN：9787508353708

商品編碼：29293704175

包裝：平裝

齣版時間：2007-05-01

基本信息

書名：DSP技術原理與應用

定價：32.00元

作者：劉嚮東著

齣版社：中國電力齣版社

齣版日期：2007-05-01

ISBN：9787508353708

字數：489000

頁碼：320

版次：1

裝幀：平裝

開本：

商品重量：0.440kg

編輯推薦

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內容提要

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本書係統介紹瞭TMS320C2000係列DSP的總體結構、CPU及存儲器映像、尋址方式、指令係統等，重點闡述瞭CCS2軟件集成開發環境和匯編程序開發及C語言程序設計、DSP的定點浮點運算、TMS320C2000係列小係統硬件設計與擴展接口設計、事件管理器及正弦波脈寬調製/電壓空間矢量PWM控製。本書還結閤TMS320C2000係列DSP的特點介紹瞭TMS320C2000係列在電機控製、伺服係統和電力係統監測與控製中的應用，對TMS320C2000應用過程中齣現的主要問題和解決方法進行瞭總結。
　　本書內容涵蓋瞭TMS320C2000係列DSP應用係統的設計基礎知識和軟硬件開發的基本內容，給齣瞭大量DSP係統硬件設計的典型方案的原理圖和軟件代碼。本書麵嚮的讀者對象主要是各領域中從事自動控製、能源變換、儀器儀錶和信號處理的科研及工程技術人員，也可作為高等學校工業自動化、電力電子、自動控製、儀器儀錶、電力係統自動化和通信等專業高年級本科生及碩士研究生的參考書。

目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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《數字信號處理：理論基石與實踐拓展》 內容概要 本書旨在為讀者構建一個全麵、深入的數字信號處理（DSP）知識體係，覆蓋從基礎理論到前沿應用的各個層麵。全書共分為八章，每一章都緊密圍繞DSP的核心概念展開，並輔以豐富的實例和應用場景，力求做到理論與實踐的有機結閤。 第一章：數字信號處理基礎 本章是整個DSP知識體係的基石。我們首先會追溯信號發展的曆史，從模擬信號到數字信號的演進，闡述數字信號處理的必要性和優越性。接著，詳細介紹離散時間信號和係統的基本概念，包括信號的錶示、分類（如周期信號、非周期信號、能量信號、功率信號等）以及係統的基本性質（如綫性、時不變、因果性、穩定性）。 我們將深入探討信號在時域和頻域的錶示方法。傅裏葉級數和傅裏葉變換是本章的核心，我們將從數學原理齣發，理解它們如何揭示信號的頻率成分。通過對傅裏葉變換的推導和性質的講解，幫助讀者建立對信號頻譜的直觀認識。此外，還將介紹離散傅裏葉變換（DFT）及其快速算法——快速傅裏葉變換（FFT）的原理，這是DSP在計算機上實現的關鍵。 為瞭更精確地描述離散時間信號，我們還會引入Z變換。Z變換不僅是傅裏葉變換的推廣，更是分析和設計離散時間係統的強大工具。本章將詳細講解Z變換的定義、收斂域、性質以及其在係統分析中的應用，例如判斷係統的穩定性、因果性等。 第二章：離散時間係統分析 在理解瞭基本的離散時間信號和係統後，本章將聚焦於離散時間係統的深入分析。我們首先會介紹係統函數的概念，它是描述綫性時不變（LTI）係統輸入輸齣關係的復頻域錶示。通過係統函數，我們可以方便地分析係統的頻率響應、幅頻特性和相頻特性，從而瞭解係統對不同頻率信號的處理效果。 捲積是LTI係統分析的核心運算，本章將詳細闡述捲積的定義、計算方法及其在係統響應分析中的重要性。通過理解捲積，讀者能夠掌握如何根據係統的單位脈衝響應來確定係統對任意輸入信號的輸齣。 此外，我們將討論係統的穩定性判據，包括輸入有界輸齣有界（BIBO）穩定性。通過Z變換的知識，可以方便地判斷LTI係統的穩定性。因果性也是係統設計中的重要約束，我們將討論如何判斷一個係統是否是因果的。 本章還將介紹幾種典型的離散時間係統，例如IIR（無限衝激響應）係統和FIR（有限衝激響應）係統。我們將分析它們的結構特點、優缺點以及在信號處理中的不同應用場景。 第三章：濾波器設計 濾波器在數字信號處理中扮演著至關重要的角色，它能夠根據信號的頻率特性進行選擇性地處理。本章將係統地介紹數字濾波器的設計原理和常用方法。 首先，我們將區分數字濾波器的工作原理，即根據信號的頻率分量進行衰減或增強。我們將介紹兩大類濾波器：無限衝激響應（IIR）濾波器和有限衝激響應（FIR）濾波器。IIR濾波器以其高階效率著稱，但可能存在非綫性相位失真；FIR濾波器則具有綫性相位特性，但需要更高的階數纔能達到相同的濾波效果。 對於IIR濾波器，本章將詳細講解幾種經典的模擬濾波器原型，如巴特沃斯、切比雪夫和橢圓濾波器，並介紹如何通過脈衝響應不變法、雙綫性變換法等方法將這些模擬濾波器原型轉換為數字濾波器。 對於FIR濾波器，我們將重點介紹窗函數法和頻率采樣法。窗函數法通過截斷理想濾波器的衝激響應來實現，我們將討論常用的窗函數，如矩形窗、漢寜窗、海明窗、布萊剋曼窗等，並分析它們對濾波性能的影響。頻率采樣法則直接在頻率域指定濾波器的幅度和相位響應，進而求解其衝激響應。 此外，本章還將介紹一些濾波器設計的優化方法，以及如何根據實際應用需求選擇閤適的濾波器類型和設計參數。 第四章：采樣與量化 數字信號處理的起點是將連續的模擬信號轉換為離散的數字信號，這一過程主要通過采樣和量化實現。本章將深入探討這兩個關鍵環節。 采樣是模擬信號到離散時間信號的轉換，其核心是奈奎斯特-香特采樣定理。本章將詳細解釋采樣定理，闡述采樣頻率與信號最高頻率之間的關係，並分析采樣不足（欠采樣）和過采樣可能帶來的問題，如混疊（aliasing）。我們將討論抗混疊濾波器的作用和設計。 量化是將離散時間信號的幅度值映射到有限個離散的數值，這是模擬信號到數字信號的最後一步。本章將介紹均勻量化和非均勻量化，並分析量化誤差的産生及其對信號質量的影響。我們將討論量化信噪比（SQNR）的概念，以及如何通過增加量化位數來提高信噪比。 此外，本章還會討論過采樣和噪聲整形技術，這些技術能夠有效地改善量化噪聲的性能，特彆是在低比特量化場景下。 第五章：傅裏葉變換及其快速算法 傅裏葉變換是揭示信號頻率特性的強大工具，本章將深入探討傅裏葉變換的理論及其在數字信號處理中的應用。 我們將從傅裏葉級數開始，逐步推導齣連續時間傅裏葉變換（CTFT）和離散時間傅裏葉變換（DTFT）。重點在於理解傅裏葉變換的物理意義——將信號分解為不同頻率的正弦和餘弦分量。我們將詳細講解傅裏葉變換的各種性質，如綫性性、時移性、頻移性、捲積性質等，這些性質在信號處理中具有極其重要的應用。 接著，我們將深入講解離散傅裏葉變換（DFT）。DFT是傅裏葉變換在計算機上實現的基礎，它將無限長或連續的信號截斷並離散化。我們將詳細介紹DFT的定義、性質以及它與CTFT和DTFT之間的關係。 然而，直接計算DFT的計算復雜度較高。本章的核心內容之一是快速傅裏葉變換（FFT）算法。我們將介紹幾種主要的FFT算法，如按時間抽取（Cooley-Tukey）算法和按頻率抽取算法，並詳細推導其原理，展示如何通過分解DFT來顯著降低計算量，從而使得在實際係統中進行傅裏葉分析成為可能。 第六章：相關與捲積 相關和捲積是數字信號處理中描述信號之間或係統與信號之間相互作用的兩個基本概念。本章將深入探討它們的定義、性質及應用。 我們將首先介紹捲積。對於兩個離散時間信號 $x[n]$ 和 $h[n]$，它們的捲積 $y[n] = x[n] h[n]$ 定義瞭綫性時不變（LTI）係統對輸入信號 $x[n]$ 的輸齣 $y[n]$，其中 $h[n]$ 是係統的單位衝激響應。本章將詳細講解捲積的計算方法，包括圖解法和公式法，並分析捲積的性質，如交換律、結閤律和分配律。 接著，我們將介紹相關。自相關函數描述瞭一個信號與其自身延遲版本的相似程度，互相關函數則描述瞭兩個不同信號之間的相似程度。我們將介紹自相關和互相關的定義、計算方法以及它們的性質。 捲積和相關在信號處理中有著廣泛的應用。例如，捲積可以用於模擬係統的濾波、去捲積可以用於係統辨識和信號恢復；相關可以用於信號檢測、模式識彆、同步定位等。本章將通過具體的例子，展示捲積和相關在這些領域的應用。 第七章：現代信號處理技術 隨著科學技術的發展，數字信號處理領域也湧現齣許多更先進、更強大的技術。本章將介紹一些現代信號處理的重要分支。 我們將首先介紹短時傅裏葉變換（STFT）。STFT通過將信號分段並對每一段進行傅裏葉變換，使得我們可以同時分析信號的時域和頻域特性，剋服瞭傳統傅裏葉變換在分析非平穩信號時的局限性。我們將討論窗函數的選擇以及時頻分辨率之間的權衡。 接著，我們將引入小波變換（Wavelet Transform）。小波變換是一種更靈活的時頻分析工具，它使用具有局部化時域和頻域特性的“小波”作為基函數。與STFT不同，小波變換采用瞭多分辨率分析，能夠提供不同尺度上的時頻信息，特彆適閤分析具有突變、奇異性或分形特性的信號。我們將介紹連續小波變換（CWT）和離散小波變換（DWT）的基本原理。 此外，本章還將簡要介紹譜估計方法。當信號的統計特性未知時，需要通過估計其功率譜密度來分析信號。我們將介紹經典譜估計方法（如周期圖法）和現代譜估計方法（如Yule-Walker法、Burg法等），並討論它們在不同應用場景下的優缺點。 第八章：數字信號處理的應用 本章將通過一係列實際應用案例，展示數字信號處理技術在各個領域的強大威力，幫助讀者將理論知識轉化為解決實際問題的能力。 我們將首先探討通信係統中的DSP應用，包括數字調製解調、信道編碼與解碼、多速率信號處理、自適應濾波以及用於信號檢測和估計的算法。 接著，我們將介紹音頻信號處理，例如音頻壓縮（MP3、AAC）、語音識彆、語音閤成、迴聲消除、降噪以及音樂信息檢索。 在圖像和視頻處理領域，DSP的應用包括圖像壓縮（JPEG、MPEG）、邊緣檢測、特徵提取、圖像增強、運動估計以及目標跟蹤。 我們還將觸及生物醫學信號處理，如心電圖（ECG）和腦電圖（EEG）信號的分析、濾波和特徵提取，以及醫學影像重建（如CT、MRI）中的重采樣和濾波技術。 最後，本章還將提及其他領域的應用，如雷達信號處理、地震信號分析、儀器儀錶測量、控製係統中的數字控製器設計等。通過這些豐富的應用實例，讀者能夠深刻理解DSP技術在現代科技發展中的核心地位和廣泛影響。 本書力求語言通俗易懂，邏輯清晰，理論闡述嚴謹，並且提供瞭大量的數學推導和計算示例。通過學習本書，讀者將能夠掌握數字信號處理的基本原理，理解其核心算法，並能夠將其應用於實際工程問題中，為深入學習和研究DSP領域打下堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

作為一個在通信領域工作多年的工程師，我一直對DSP在現代通信係統中的核心作用充滿好奇。這本書恰好填補瞭我在這一領域的知識盲區。它詳細闡述瞭DSP技術如何驅動著無綫通信、數據傳輸等關鍵技術的發展。我特彆關注瞭書中關於調製解調、信道編碼與解碼的章節。作者通過生動的圖解和案例，清晰地展示瞭如何利用DSP算法來高效地傳輸信息，如何剋服信號衰減和乾擾。書中關於OFDM（正交頻分復用）技術的介紹，讓我對4G、5G通信的底層原理有瞭更深的理解。另外，書中關於自適應濾波器的講解也給我帶來瞭很多啓發，這對於在動態變化的信道環境中保持信號的穩定性和可靠性至關重要。這本書不僅提供瞭理論上的深度，更重要的是將理論與實際通信應用緊密結閤，讓我能夠看到DSP技術是如何在幕後默默支撐著我們日常通信的便捷與高效。

評分☆☆☆☆☆

我之前一直以為DSP技術離我這樣的普通用戶很遙遠，但讀瞭這本書之後，我纔發現它無處不在。從我每天使用的智能手機裏的語音助手、拍照時的圖像優化，到傢裏的音響係統，再到汽車裏的導航和娛樂係統，背後都有DSP的身影。這本書以一種非常易於理解的方式，揭示瞭這些神奇功能的實現原理。作者並沒有用過於深奧的術語，而是通過生活化的例子，將復雜的DSP概念變得觸手可及。比如，關於噪聲消除的部分，書中生動地描述瞭麥剋風如何捕捉聲音，然後DSP如何智能地分辨齣人聲和背景噪聲，並將其過濾掉，讓我們的通話更加清晰。還有關於圖像處理的章節，讓我明白瞭手機相機是如何做到美顔、背景虛化等效果的。這本書讓我切實感受到科技的魅力，也讓我對身邊的電子産品有瞭更深的認識和 appreciation。

評分☆☆☆☆☆

這本書真的讓我對數字信號處理（DSP）這個領域有瞭全新的認識！我一直覺得DSP聽起來很高大上，但又有些抽象，直到我翻開瞭這本書。作者劉嚮東先生的講解非常係統，從最基礎的概念入手，比如采樣定理、量化誤差這些，都解釋得鞭闢入裏，讓我這個初學者也能很快跟上。而且，書裏有很多圖示和例子，不是那種枯燥的理論堆砌，而是非常形象地展示瞭各種算法的原理。我特彆喜歡書裏關於濾波器設計的部分，從FIR到IIR，每種濾波器的特點、設計方法和應用場景都講得很清楚。書中還穿插瞭一些實際的應用案例，比如音頻處理、圖像處理，這讓我看到瞭DSP技術在現實生活中的巨大價值。我之前一直以為DSP隻是在科研領域用，沒想到在我們的日常生活中，從手機的降噪功能到高清電視的圖像增強，背後都有DSP的身影。這本書不僅講瞭“是什麼”，更重要的是講瞭“為什麼”和“怎麼用”，讓我覺得非常有啓發性。對我來說，這是一本非常紮實的入門讀物，也是一本值得反復研讀的參考書，每次重新翻閱都能有新的收獲。

評分☆☆☆☆☆

我是在一個項目組的推薦下開始看這本書的，主要是想瞭解一些信號的時域和頻域分析方法。這本書在這方麵的內容確實非常詳盡。它不僅僅是羅列公式，更側重於解釋這些公式背後的物理意義和實際應用。我尤其對書中關於傅裏葉變換和離散傅裏葉變換（DFT）的講解印象深刻。作者用瞭很多篇幅來闡述它們是如何將時域信號分解成不同頻率成分的，以及這種分析方法在識彆信號特徵、去除噪聲等方麵的重要性。書中的例子也非常貼切，比如如何利用FFT（快速傅裏葉變換）來分析音頻信號的頻譜，從而判斷齣音樂的鏇律和音色。另外，關於捲積定理的講解也十分到位，它幫助我理解瞭綫性時不變係統如何處理輸入信號，以及在實際係統中如何通過捲積來實現濾波和係統響應。這本書對於想要深入理解信號處理的工程師來說，絕對是一本不可多得的寶藏。它讓我擺脫瞭之前對信號分析的模糊認識，建立起瞭一個清晰而係統的知識框架。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我最大的感受是，它不僅僅是一本技術書籍，更是一本能夠激發人思考的書。作者在講解DSP技術的同時，也穿插瞭對算法設計、係統優化等問題的深入探討。我特彆喜歡書中關於算法復雜度分析的部分，它幫助我理解瞭如何在效率和精度之間找到最佳平衡點。書中的一些思考題和討論環節，也促使我去主動思考DSP技術在不同場景下的創新應用。我個人對書中關於嵌入式DSP開發的部分很感興趣，瞭解瞭如何將DSP算法移植到硬件平颱上，實現高效的實時處理。這讓我看到瞭理論知識如何轉化為實際的産品和解決方案。總的來說，這本書是一本非常有價值的讀物，它不僅為我提供瞭紮實的DSP理論基礎，更重要的是培養瞭我獨立思考和解決問題的能力。對於想要在DSP領域深入研究或者進行相關産品開發的讀者來說，這本書絕對是一本不容錯過的佳作。