信號處理原理與應用(第2版) 靳希,楊爾濱,趙玲著 9787302185093 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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靳希，楊爾濱，趙玲著 著

圖書標籤:

• 信號處理
• 數字信號處理
• 通信工程
• 電子工程
• 圖像處理
• MATLAB
• 算法
• 係統分析
• 濾波
• 頻譜分析

店鋪： 天樂圖書專營店

齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302185093

商品編碼：29301305324

包裝：平裝

齣版時間：2008-11-01

基本信息

書名：信號處理原理與應用(第2版)

定價：39.00元

作者：靳希,楊爾濱,趙玲著

齣版社：清華大學齣版社

齣版日期：2008-11-01

ISBN：9787302185093

字數：

頁碼：

版次：2

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.599kg

編輯推薦

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內容提要

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本書簡明扼要地介紹瞭信號處理與綫性係統的理論和分析方法。全書共分9章，內容包括信號分析的基本概念、傅裏葉變換、序列及其Z變換、離散時間係統、離散傅裏葉變換、濾波器原理與設計、數字信號處理器（DSP）原理、數字信號處理技術的應用及MATLAB在信號處理中的應用等內容。書中～6章配有習題，第9章配有上機練習題，書末附有部分參考答案。
　　本書可作為電氣工程及其自動化專業的本科教材，也可作為電子信息工程、自動控製、計算機應用等專業的教材或參考書，同時也可供有關科技與工程技術人員自學參考。

目錄

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章　信號分析的基本概念
　1.1　引言　
　1.2　信號的概念及分類　
　1.3　典型信號與奇異信號　
　1.4　信號的分解　
　1.5　信號的基本運算　
　習題　
第2章　傅裏葉變換　
　2.1　周期信號的頻譜分析——傅裏葉級數　
　2.2　周期矩形脈衝信號的頻譜　
　2.3　非周期信號的頻譜分析——傅裏葉變換　
　2.4　傅裏葉變換的基本性質　
　2.5　捲積定理　
　2.6　周期信號的傅裏葉變換　
　2.7　抽樣信號的傅裏葉變換　
　習題　
第3章　序列及其Z變換　
　3.1　離散時間信號——序列　
　3.2　序列的Z變換
　3.3　Z變換的性質和定理
　3.4　Z反變換　
　3.5　Z變換與拉普拉斯變換
　習題
第4章　離散時間係統　
　4.1　綫性時（移）不變離散係統及其數學模型　　　
　4.2　離散係統時域分析
　4.3　離散係統Z域分析
　4.4　離散係統的因果性、穩定性
　4.5　離散係統的頻率響應
　習題
第5章　離散傅裏葉變換　
第6章　濾波器原理與設計
第7章　數學信號處理器（DSP）原理
第8章　數學信號處理技術的應用
第9章　MATLAB在信號處理中的應用
附錄
習題答案
參考文獻

作者介紹

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文摘

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序言

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現代通信的基石：探索信號世界的奧秘 在信息爆炸的時代，我們無時無刻不被海量數據包圍。從手機通信、電視廣播，到醫學影像、雷達探測，再到金融交易、科學研究，一切信息的傳遞、處理與解讀，都離不開一個核心的概念——信號。信號，如同信息的載體，承載著我們想要傳遞的意義。而對這些信號進行高效、精準的分析和處理，則是現代科技發展不可或缺的關鍵。本書將帶領您深入探索信號處理的深邃領域，揭示其背後的數學原理，並展示其在各個尖端領域的精彩應用。 一、信號的世界：從連續到離散的蛻變 信號，可以被看作是隨時間、空間或其他獨立變量變化的物理量，它攜帶著我們想要錶達的信息。在自然界中，許多信號是連續變化的，例如聲波、光波、溫度變化等。這些連續信號在時間和幅度上都可以取任意值，我們稱之為模擬信號。然而，在計算機和現代電子設備中，信息的存儲、傳輸和處理通常是在離散的條件下進行的。因此，將連續的模擬信號轉化為離散的數字信號，就成為信號處理的第一步。 本書將從信號的基本概念入手，為您詳細介紹各種常見的信號類型，如周期信號、非周期信號、能量信號、功率信號等。您將理解傅裏葉級數和傅裏葉變換的強大威力，它能夠將復雜的信號分解成一係列簡單的正弦波分量，揭示信號在頻域上的特徵。這一過程，如同將一首交響樂的復雜鏇律分解成各個樂器的演奏，使得我們能夠更深入地理解信號的本質。 我們還將探討抽樣定理，它是連接連續信號和離散信號的橋梁。抽樣定理告訴我們，隻要以足夠高的頻率對連續信號進行采樣，就可以無損地恢復原始信號。您將瞭解不同類型的抽樣，以及它們在實際應用中的優缺點。此外，量化過程——將連續的幅度值映射到有限個離散的電平——也是數字信號處理的重要環節，它將決定信號的精度和數據的大小。 二、係統的哲學：理解信號的“消化”與“轉化” 信號處理的核心在於“係統”。係統是對輸入信號進行處理，産生輸齣信號的裝置或算法。這些係統可以是簡單的濾波器，也可以是復雜的通信調製解調器。理解係統的特性，是掌握信號處理的關鍵。 本書將係統分為綫性係統和非綫性係統，並著重介紹綫性時不變（LTI）係統。LTI係統具有疊加性和時移不變性，其特性可以用一個至關重要的數學工具——捲積——來描述。您將深入理解捲積的含義，它代錶瞭係統對輸入信號的“纍積響應”。通過捲積，我們可以預測任何LTI係統對任意輸入信號的輸齣。 衝激響應是描述LTI係統特性的另一個關鍵概念。它是在輸入為單位衝激信號時係統的輸齣。瞭解一個LTI係統的衝激響應，就相當於掌握瞭它的“基因圖譜”，可以推導齣其對任何信號的響應。本書將詳細講解如何利用衝激響應和捲積來分析和設計各種LTI係統。 此外，我們還將探討係統的頻率響應。它描述瞭係統對不同頻率信號的增益和相位變化。通過頻率響應，我們可以直觀地瞭解係統是放大還是衰減特定頻率的信號，是延遲還是提前特定頻率的信號。這將為我們設計濾波器、均衡器等提供理論基礎。 三、濾波的藝術：去除噪聲，提取精華 在實際的信號處理過程中，信號往往會受到各種噪聲的乾擾，使得信息的準確提取變得睏難。濾波器，作為信號處理中最基本也是最重要的工具之一，其主要作用就是去除噪聲，保留有用的信號成分，或者提取信號中的特定頻率成分。 本書將詳細介紹兩大類濾波器：連續時間濾波器和離散時間濾波器。對於連續時間濾波器，我們將探討巴特沃斯、切比雪夫、貝塞爾等經典濾波器設計方法，瞭解它們各自的優缺點，以及如何在幅頻特性和相位特性之間進行權衡。 對於數字信號處理而言，離散時間濾波器更為關鍵。我們將重點講解無限衝激響應（IIR）濾波器和有限衝激響應（FIR）濾波器。IIR濾波器結構緊湊，計算量小，但可能存在穩定性問題；FIR濾波器具有良好的綫性相位特性，易於實現，但可能需要較高的階數。您將學習如何根據具體的應用需求，選擇和設計閤適的數字濾波器。 從低通濾波器（隻允許低頻信號通過）到高通濾波器（隻允許高頻信號通過），再到帶通濾波器（隻允許特定頻帶內的信號通過）和帶憬濾波器（阻止特定頻帶內的信號通過），各種濾波器在通信、音頻、圖像處理等領域扮演著至關重要的角色。 四、變換的魔力：洞察信號的隱藏維度 除瞭時域分析，我們還需要藉助變換來從不同的角度觀察信號。傅裏葉變換將信號從時域轉換到頻域，揭示瞭信號的頻率成分。然而，傅裏葉變換會丟失信號的局部信息，無法得知某個頻率成分在何時齣現。 為瞭解決這個問題，短時傅裏葉變換（STFT）應運而生。它將信號分割成許多短時段，並對每個短時段進行傅裏葉變換，從而在一定程度上兼顧瞭時間和頻率的分辨率。您將瞭解STFT的原理、時頻分辨率的權衡，以及其在語音處理、音頻分析等領域的應用。 離散傅裏葉變換（DFT）和快速傅裏葉變換（FFT）則是處理離散時間信號的強大工具。DFT將一個有限長度的離散時間序列轉換到離散頻率序列，而FFT則是計算DFT的一種高效算法，極大地降低瞭計算復雜度，使得大規模的數字信號處理成為可能。 本書還將介紹Z變換，它是連續時間傅裏葉變換在離散時間係統分析中的推廣。Z變換能夠方便地分析離散時間係統的穩定性、頻率響應等特性，是設計和分析數字濾波器、數字控製器等不可或缺的數學工具。 五、統計的智慧：在不確定中尋找規律 現實世界中的許多信號並非確定性的，而是充滿隨機性的。例如，通信信道中的噪聲，傳感器測量中的誤差，生物醫學信號中的隨機波動等。信號處理與統計學緊密結閤，利用統計學的工具來分析和處理這些隨機信號，是現代信號處理的重要分支。 本書將介紹隨機信號的基本概念，如概率密度函數、自相關函數、互相關函數等。您將理解平穩隨機過程的含義，以及如何利用其統計特性來描述信號的行為。 譜估計，是將隨機信號在頻域上進行分析，以瞭解其能量分布在不同頻率上的情況。我們將探討經典譜估計方法，如周期圖法、Welch法，以及更先進的現代譜估計方法，如Burg法、LCMV法等。這些方法在雷達信號分析、地震波分析、經濟時間序列分析等領域有著廣泛的應用。 維納濾波，是統計信號處理中的經典算法，它能夠在已知信號和噪聲的統計特性的情況下，設計齣最優濾波器，以最小化輸齣信號的均方誤差。您將學習維納濾波的原理及其在噪聲抑製、信號預測等方麵的應用。 六、應用的輝煌：信號處理的無限可能 信號處理的理論最終是為瞭解決實際問題，其應用領域之廣泛，幾乎覆蓋瞭現代科技的方方麵麵。 在通信領域，信號處理是無綫通信、光縴通信、衛星通信等技術的核心。從信號的編碼、調製、解調，到信道均衡、多用戶檢測，再到信噪比的提升和誤碼率的降低，無不體現著信號處理的精妙。5G、6G等新一代通信技術的發展，更是對信號處理提齣瞭更高的要求。 在信息技術領域，信號處理在音頻和視頻編碼（如MP3、H.264/H.265）、圖像處理（如銳化、降噪、邊緣檢測）、模式識彆（如人臉識彆、語音識彆）等方麵發揮著關鍵作用。互聯網的普及和多媒體技術的飛速發展，離不開高效的信號處理技術。 在醫學領域，信號處理技術極大地推動瞭醫學診斷和治療的進步。例如，心電圖（ECG）和腦電圖（EEG）的分析，核磁共振成像（MRI）和計算機斷層掃描（CT）的圖像重建，超聲波信號的處理，都依賴於復雜的信號處理算法。 在工業和科學研究領域，信號處理的應用同樣無處不在。雷達和聲納係統利用信號處理來探測目標；地震勘探和地質研究通過分析地震波信號來瞭解地下結構；天文學利用信號處理來分析來自宇宙深處的微弱信號；機械故障診斷通過分析振動信號來預測設備故障；金融市場分析也開始藉鑒信號處理的技術來捕捉市場動態。 本書將通過具體的案例和實例，生動地展示信號處理在這些領域的應用，讓您深刻體會到理論知識的實踐價值。 結語 信號處理，是一門既深刻又實用的學科。它不僅是理解現代電子技術、通信係統、信息科學的基礎，更是探索未知世界、解決復雜問題的強大武器。通過對本書內容的學習，您將掌握分析和處理信號的基本原理和方法，理解各種信號處理技術的數學基礎，並對信號處理在各個尖端領域的廣泛應用有深入的認識。這不僅是知識的積纍，更是打開信息時代大門的一把鑰匙，讓您能夠更敏銳地洞察數字世界的運行規律，並在未來的科技浪潮中，發揮您的智慧和創造力。

評分☆☆☆☆☆

作為一名通信工程專業的學生，這本書簡直是我學習信號處理的“聖經”！從一開始對傅裏葉變換、拉普拉斯變換、Z變換這些基本概念的陌生和畏懼，到逐漸理解其背後的數學原理和物理意義，這本書循序漸進的講解方式功不可沒。尤其是關於離散時間信號的錶示、捲積以及係統特性的分析，書中通過大量的圖示和實例，將抽象的概念具象化，讓我能夠清晰地把握每一步的推導過程。 我特彆喜歡書中關於濾波器設計的那部分內容。無論是IIR濾波器還是FIR濾波器，書中都詳細介紹瞭它們的原理、設計方法以及各自的優缺點。在理解瞭巴特沃斯、切比雪夫、貝塞爾等幾種典型濾波器類型的設計思路後，我還能結閤實際應用場景，選擇最閤適的濾波器。書中還提供瞭一些MATLAB的程序示例，讓我能夠親手實踐，驗證理論知識，這對於我鞏固學習效果非常有幫助。 這本書在應用方麵的講解也十分到位。它不僅僅局限於理論推導，更是將信號處理技術與實際工程問題緊密結閤。從音頻信號的去噪、語音信號的壓縮，到圖像信號的處理、通信係統的調製解調，書中都給齣瞭詳細的闡述和分析。這讓我深刻體會到信號處理在現代科技中的重要作用，也激發瞭我進一步深入研究的興趣。 書中的某些章節，比如關於隨機信號和譜估計的部分，一開始確實需要花費一些時間去理解。但一旦掌握瞭其中的核心概念，比如功率譜密度、自相關函數等，再迴過頭來看，就會覺得豁然開朗。作者的講解雖然深入，但並不晦澀，對於非數學專業背景的學生來說，也能逐步消化。特彆是關於譜估計的各種方法，如周期圖法、Welch法等，書中都有清晰的對比和分析，便於讀者選擇。 總而言之，這本書是一本集理論深度與實踐廣度於一體的優秀教材。它不僅能夠幫助我紮實掌握信號處理的基本理論，還能引導我將其應用於解決實際工程問題。無論是作為一本入門教材，還是作為一本進階參考書，它都能夠滿足讀者的需求。強力推薦給所有對信號處理感興趣的同學和工程師！

評分☆☆☆☆☆

這本書的結構設計非常閤理，它不是那種簡單堆砌公式的書。作者在講解每一部分內容時，都會先闡述其背景和意義，讓我們知道為什麼要學習這個概念，以及它在實際中有什麼用途。比如，在介紹傅裏葉變換之前，就先講瞭信號的頻譜分析有多麼重要，以及傅裏葉變換是如何幫助我們從頻域角度理解信號的。 我對書中關於采樣和量化理論的講解尤其感到滿意。作者清晰地解釋瞭奈奎斯特采樣定理，並且詳細論述瞭欠采樣和過采樣可能帶來的問題。對於量化誤差，書中也進行瞭深入的分析，包括量化噪聲的統計特性以及如何通過增加量化位數來減小誤差。這部分內容對於理解數字信號處理的基礎非常關鍵。 書中在講解各種變換（傅裏葉變換、拉普拉斯變換、Z變換）時，不僅給齣瞭它們的數學定義，還強調瞭它們各自的應用場景和優缺點。比如，傅裏葉變換主要用於分析連續時間信號的頻域特性，而Z變換則適用於分析離散時間係統。書中還詳細對比瞭不同變換域之間的關係，讓讀者能夠建立起一個完整的知識體係。 我還很欣賞書中關於隨機信號處理的部分。作者從隨機變量和隨機過程的基本概念講起，逐步深入到自相關函數、互相關函數、功率譜密度等重要概念。這些概念在很多實際應用中都扮演著核心角色，比如信號檢測、係統辨識等等。書中還提供瞭相關的統計分析方法，讓讀者能夠處理更復雜的信號。 這本書的語言風格嚴謹而清晰，既有理論的深度，又不失實踐的可操作性。對於我這種需要將理論知識應用於實際項目的人來說，這本書提供瞭非常寶貴的指導。它讓我能夠更加自信地去處理各種信號處理問題，也為我未來的深入研究打下瞭堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和內容組織非常人性化。作者在引入一個新概念時，往往會先給齣一個生活中的例子或者一個實際的應用場景，然後再引齣相關的數學原理。這種方式大大降低瞭學習門檻，也讓我覺得信號處理並非高不可攀的數學理論，而是與我們生活息息相關的技術。 我尤其欣賞書中關於係統函數和頻率響應的講解。作者通過零極點圖，非常直觀地展示瞭係統的頻率特性，以及它們如何影響信號的傳輸和處理。這部分內容對於理解濾波器的設計和分析非常有幫助。書中還詳細介紹瞭各種經典濾波器（如低通、高通、帶通、帶阻濾波器）的設計方法和特性。 此外，書中對隨機信號的處理也進行瞭深入的探討。作者從隨機變量和隨機過程的概率論基礎講起，然後引入瞭功率譜密度、自相關函數等概念，並討論瞭如何利用這些工具來分析和處理含噪聲的信號。這部分內容對於理解雷達、聲納以及通信係統中的信號檢測問題至關重要。 我對書中關於信號壓縮和恢復的章節也頗感興趣。作者介紹瞭多種信號壓縮技術，比如預測編碼、變換編碼等，以及信號恢復的原理，如最小均方誤差估計等。這些技術在現代數字媒體和數據傳輸中扮演著越來越重要的角色。 總而言之，這是一本非常全麵的信號處理教材，它將理論知識與實際應用完美地結閤在瞭一起。通過閱讀這本書，我不僅鞏固瞭已有的知識，還學到瞭許多新的技術和應用。這本書是我在信號處理學習道路上不可或缺的夥伴。

評分☆☆☆☆☆

這本書的邏輯編排堪稱一絕。作者沒有急於拋齣復雜的數學公式，而是從最基礎的信號概念入手，層層遞進。比如，在介紹完連續時間信號和離散時間信號的差異後，立刻引齣瞭采樣定理，並用生動的例子解釋瞭為什麼會齣現混疊現象。這種“先有理解，後有理論”的教學思路，讓我這個初學者也能輕鬆跟上節奏。 我個人對書中關於傅裏葉級數和傅裏葉變換的講解印象特彆深刻。作者花瞭相當大的篇幅去解釋不同類型的傅裏葉變換（如連續傅裏葉變換、離散傅裏葉變換、離散時間傅裏葉變換）之間的聯係與區彆，並結閤瞭信號的時域和頻域特性進行對比分析。通過圖示，我能直觀地看到一個信號在不同域下的錶現形式，這對於理解信號的頻譜特性至關重要。 在係統分析部分，書中對綫性時不變（LTI）係統的定義、性質以及響應分析給予瞭充分的重視。捲積的概念是理解LTI係統的關鍵，書中對此進行瞭非常細緻的推導和闡釋，並且給齣瞭多種計算捲積的方法。我尤其喜歡書中關於係統函數和零極點圖的講解，它們能夠直觀地反映係統的頻率響應特性，是分析係統穩定性和性能的重要工具。 此外，書中在介紹完基礎理論後，還花瞭相當大的篇幅來討論信號處理在通信、音頻、圖像等領域的實際應用。我最感興趣的是其中關於數字濾波器設計的部分，從FIR和IIR濾波器的基本結構到各種設計算法，比如窗函數法、頻率采樣法、SPARTAN法等，都有詳盡的介紹。書中還提供瞭很多可以運行的例子，讓我能夠通過實踐來加深理解。 總的來說，這本書在概念的引入、理論的闡述以及應用的展示上都做得非常齣色。它的結構清晰，語言流暢，對於想要係統學習信號處理知識的讀者來說，是一本不可多得的參考書。即使是已經有一些基礎的讀者，也能從中獲得新的啓發和更深入的理解。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我最直觀的感受是它的“實在”。不像有些理論書籍那樣空泛，這本書從一開始就落到瞭實處，從最基礎的信號模型開始，一步步構建起信號處理的整個知識框架。它對於信號的分類、分解，以及如何用數學工具來描述信號的特性，都進行瞭非常詳盡的說明。 我特彆喜歡書中關於捲積積分和捲積和的講解。作者用多種方式來解釋這兩個核心概念，包括圖解法、代數法等等，讓我能夠從不同的角度去理解它的意義。而且，書中非常強調捲積在LTI係統響應分析中的作用，這對於理解係統的行為至關重要。 書中關於離散傅裏葉變換（DFT）的講解也非常齣色。作者不僅解釋瞭DFT的定義，還深入分析瞭其計算復雜度，並介紹瞭快速傅裏葉變換（FFT）算法的原理。FFT算法是數字信號處理領域的一個裏程碑，理解它的原理對於高效地處理離散信號至關重要。書中提供的例程也讓我能夠親手驗證FFT的強大之處。 我還有一點非常看重的是，這本書在講解完基礎理論後，沒有停下腳步，而是花瞭大量篇幅來討論信號處理在通信、雷達、醫療等領域的應用。比如，在通信係統中，書中講解瞭如何利用信號處理技術實現調製、解調、信道編碼等功能。這讓我看到瞭信號處理技術是如何改變我們生活的。 總體而言，這是一本非常紮實、實用且富有啓發性的教材。它不僅能夠幫助我理解信號處理的原理，更能讓我看到這些原理如何在實際工程中發揮作用。對於任何希望在信號處理領域有所建樹的人來說，這本書都絕對值得擁有。