數字信號處理原理及應用(第2版) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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桂誌國，陳友興 著

圖書標籤:

• 數字信號處理
• 信號處理
• DSP
• 通信工程
• 電子工程
• 圖像處理
• MATLAB
• 算法
• 濾波
• 傅裏葉變換

店鋪： 夜語笙簫圖書專營店

齣版社： 國防工業齣版社

ISBN：9787118107968

商品編碼：29644472165

包裝：平裝

齣版時間：2016-06-01

基本信息

書名：數字信號處理原理及應用(第2版)

定價：65.00元

作者：桂誌國,陳友興

齣版社：國防工業齣版社

齣版日期：2016-06-01

ISBN：9787118107968

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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桂誌國、陳友興主編的《數字信號處理原理及應用（第2版）》主要包括離散時間信號與係統的基本理論，快速傅裏葉變換，數字濾波器的結構理論和設計方法，特殊濾波器的設計，有限字長效應及多抽樣率轉換等內容。
本書適閤普通高等院校信息類相關專業本科生及研究生選為教材，也可作為相關工程技術人員的自學參考書。

目錄

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章 離散時間信號與係統的時域分析 1.1 離散時間信號-序列 1.1.1 幾種常用序列 1.1.2 序列的基本運算 1.2 序列的捲積和與相關 1.2.1 序列的捲積和 1.2.2 序列的綫性相關 1.3 綫性移不變係統 1.3.1 綫性係統 1.3.2 移不變係統 1.3.3 單位抽樣響應與捲積和 1.3.4 因果係統 1.3.5 穩定係統 1.3.6 捲積和的性質及LTI係統的互連 1.4 綫性常係數差分方程 1.4.1 綫性常係數差分方程的描述 1.4.2 綫性常係數差分方程的求解 1.5 連續時間信號的抽樣及抽樣定理 1.5.1 理想抽樣 1.5.2 實際抽樣 1.5.3 帶通信號的抽樣 習題第2章 離散時間信號與係統的z域分析 2.1 z變換的定義及收斂域 2.1.1 z變換的定義 2.1.2 z變換的收斂域 2.1.3 常用序列的z變換 2.1.4 z變換收斂域的性質 2.2 z變換 2.2.1 部分分式展開法 2.2.2 冪級數展開法 2.2.3 圍綫積分法（留數法） 2.3 z變換的性質與定理 2.4 z變換與連續信號拉普拉斯變換、傅裏葉變換的關係 2.4.1 z變換與拉普拉斯變換的關係 2.4.2 序列的z變換和傅裏葉變換的關係 2.5 序列傅裏葉變換及性質 2.5.1 非周期序列傅裏葉變換 2.5.2 序列傅裏葉變換的性質與定理 2.5.3 常用序列的傅裏葉變換 2.6 離散時間係統的係統函數和頻率響應 2.6.1 係統函數的定義 2.6.2 係統函數與差分方程的關係 2.6.3 係統的頻率響應 2.6.4 利用H（z）的零極點分析係統 2.6.5 無限長單位抽樣響應係統與有限長單位抽樣響應係統 習題第3章 離散傅裏葉變換 3.1 傅裏葉變換的幾種形式 3.1.1 非周期連續時間信號的傅裏葉變換——時域連續、頻域連續 3.1.2 周期連續時間信號的傅裏葉級數——時域連續、頻域離散 3.1.3 非周期離散時間信號（序列）的傅裏葉變換——時域離散、頻域連續 3.1.4 周期離散時間信號的傅裏葉級數——時域離散、頻域離散 3.2 周期序列的離散傅裏葉級數及性質 3.2.1 周期序列的離散傅裏葉級數 3.2.2 周期序列離散傅裏葉級數的性質 3.2.3 周期序列的傅裏葉變換 3.3 離散傅裏葉變換 3.3.1 離散傅裏葉變換的定義 3.3.2 DFT與z變換以及DTFT之間的關係 3.3.3 幾種頻率的關係 3.4 離散傅裏葉變換的性質 3.4.1 離散傅裏葉變換隱含的周期性 3.4.2 離散傅裏葉變換的性質 3.5 有限長序列的循環捲積定理和循環相關定理 3.5.1 有限長序列的循環捲積 3.5.2 循環捲積定理 3.5.3 有限長序列的綫性捲積和循環捲積 3.5.4 有限長序列的循環相關與循環相關定理 3.6 頻域抽樣理論 3.6.1 由X（k）不失真地恢復x（n）的條件 3.6.2 頻率抽樣的內插公式 3.7 基於DFT技術的頻譜分析技術 3.7.1 利用DFT對連續非周期信號進行頻譜分析 3.7.2 利用DFT對連續信號進行頻譜分析中的問題及其解決方法 3.7.3 頻率分辨率 習題第4章 快速傅裏葉變換 4.1 DFT的運算量分析及改善途徑 4.1.1 直接計算DFT的運算量 4.1.2 改善DFT運算效率的基本途徑 4.2 按時間抽取的基-2FFT算法 4.2.1 算法原理 4.2.2 算法運算量分析 4.2.3 算法特點分析 4.2.4 按時間抽取的其他形式流圖 4.2.5 DIT基-2FFT的軟件編程思想 4.3 按頻率抽取的基-2FFT算法 4.3.1 算法的基本原理 4.3.2 按頻率抽取的FFF算法特點分析 4.3.3 時間抽取法與頻率抽取法的比較 4.4 快速傅裏葉反變換 4.4.1 稍微變動FFT程序和參數實現IFFT 4.4.2 不改變FFT的程序直接實現IEFT 4.5 FFT算法的MATLAB軟件實現 4.6 實序列的FFT算法 4.6.1 利用頻譜對稱性推導實序列的FFT 4.6.2 離散哈德曼變換 4.7 基於FFT的綫性捲積與綫性相關快速算法 4.7.1 基於FFT的有限長序列綫性捲積算法 4.7.2 基於FFT的有限長序列和無限長序列捲積算法 4.7.3 基於FFT的綫性相關算法 習題第5章 數字濾波器的基本結構 5.1 數字濾波器結構的錶示方法 5.2 無限長單位抽樣響應（IIR）濾波器的結構 5.2.1 直接I型 5.2.2 直接Ⅱ型（典範型、正準型） 5.2.3 級聯型 5.2.4 並聯型 5.2.5 轉置定理 5.3 有限長單位抽樣響應（FIR）濾波器的基本結構 5.3.1 直接型（橫截型、捲積型） 5.3.2 級聯型 5.3.3 快速捲積型 5.3.4 頻率抽樣型結構 5.3.5 梳狀濾波器 5.4 格型濾波器的基本結構 5.4.1 全零點（FIR）格型濾波器 5.4.2 全極點（IIR）格型濾波器 5.4.3 零、極點（IIR）格型濾波器 習題第6章 無限長單位抽樣響應數字濾波器的設計 6.1 濾波器的基本概念 6.1.1 濾波器的分類 6.1.2 濾波器的技術指標 6.1.3 濾波器的設計步驟 6.2 模擬低通濾波器的設計 6.2.1 由幅度平方函數來確定係統函數 6.2.2 巴特沃思模擬低通濾波器的設計 6.2.3 切比雪夫模擬低通濾波器的設計 6.2.4 橢圓模擬低通濾波器的設計 6.2.5 貝塞爾模擬低通濾波器的設計 6.2.6 歸-化原型濾波器設計數據 6.2.7 常用模擬濾波器的比較 6.3 基於模擬濾波器的IIR數字濾波器設計 6.3.1 抽樣響應不變法 6.3.2 雙綫性變換法 6.4 數字高通、帶通和帶阻IIR濾波器的設計 6.4.1 模擬頻帶法 6.4.2 數字頻帶法 習題第7章 有限長單位抽樣響應數字濾波器的設計 7.1 綫性相位FIR數字濾波器及其特點 7.1.1 綫性相位的定義 7.1.2 綫性相位的條件 7.1.3 綫性相位FIR濾波器的幅度特性 7.1.4 綫性相位FIR濾波器的零點分布 7.2 窗函數設計法 7.2.1 設計方法 7.2.2 加窗處理對頻譜性能的影響 7.2.3 典型窗函數 7.2.4 窗函數設計法舉例 7.3 頻率抽樣設計法 7.3.1 設計方法 7.3.2 逼近誤差 7.3.3 頻率抽樣法設計舉例 7.4 等波紋佳設計法 7.4.1 設計思想 7.4.2 交錯點組定理 7.4.3 Parks-McClellan算法 7.4.4 MATLAB實現 7.5 IIR濾波器和FIR濾波器的比較 習題第8章 常用的特殊濾波器 8.1 常用的特殊IIR濾波器 8.1.1 全通濾波器 8.1.2 小相位濾波器 8.1.3 特殊零極點二階濾波器 8.2 簡單整係數FIR濾波器 8.2.1 均值濾波器 8.2.2 平滑濾波器 8.2.3 建立在零極點相消思想的簡單整係數濾波器 習題第9章 有限字長效應 9.1 問題的提齣 9.2 二進製數的錶示 9.2.1 定點運算與浮點運算 9.2.2 原碼、補碼和反碼 9.3 量化誤差 9.3.1 定點運算的量化誤差 9.3.2 浮點運算中的量化誤差 9.4 係統輸入信號的量化效應 9.4.1 信號量化誤差的統計分析 9.4.2 量化噪聲通過綫性係統的響應 9.5 係統係數的量化效應 9.5.1 係數量化誤差對係統零極點的影響 9.5.2 係數量化對濾波器穩定性的影響 9.6 定點運算FIR濾波器的有限字長效應 9.6.1 FIR濾波器的有限字長效應 9.6.2 FFT算法的有限字長效應 9.7 定點運算IIR濾波器的有限字長效應 9.7.1 量化噪聲 9.7.2 極限環振蕩 9.7.3 死帶效應 9.8 浮點運算的有限字長效應 習題0章 多抽樣率轉換 10.1 按整數因子D抽取 10.1.1 抽取器 10.1.2 抗混疊抽取器 10.1.3 頻譜關係 10.2 按整數因子，內插 10.2.1 插值器 10.2.2 插值器的頻域分析 10.2.3 插值器的時域關係 10.3 按有理因子I/D的抽樣率轉換 10.4 多抽樣率轉換FIR濾波器的MATLAB實現 1O.4.1 相關的MATLAB函數 10.4.2 FIR整數插值舉例 10.4.3 FIR整數抽取舉例 10.4.4 FIR有理因子的抽樣率轉換 10.5 多抽樣率轉換的FIR濾波器結構 10.5.1 整數因子抽取的FIR實現 10.5.2 整數因子插值的FIR實現 10.5.3 多相FIR結構 習題參考文獻

作者介紹

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文摘

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序言

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《數字信號處理原理及應用（第2版）》是一部係統深入探討數字信號處理（DSP）理論基礎、核心算法以及廣泛工程實踐的權威著作。本書旨在為讀者提供一個全麵而紮實的DSP知識體係，幫助他們理解並掌握如何有效地處理、分析和生成數字信號，從而在眾多現代科技領域中實現創新應用。 核心理論基石： 本書的開篇立足於數字信號處理的基石——離散時間信號與係統。讀者將首先接觸到離散時間信號的基本概念，包括序列、信號的分類（如周期、非周期、能量、功率信號等），以及信號的基本運算（如移位、翻轉、尺度變換、相加、相乘）。在此基礎上，本書詳細闡述瞭離散時間係統的概念，區分瞭綫性時不變（LTI）係統與非LTI係統，並重點介紹瞭LTI係統的核心錶徵——捲積。通過對捲積運算的深入剖析，讀者將理解係統如何響應輸入信號，以及係統特性如何由其脈衝響應決定。 傅裏葉分析是數字信號處理的另一大支柱。本書將帶領讀者逐步走進離散時間傅裏葉變換（DTFT）、離散傅裏葉變換（DFT）以及快速傅裏葉變換（FFT）的世界。DTFT揭示瞭無限長離散時間信號的頻率內容，是理解DFT的基礎。DFT則是在有限長離散信號上的傅裏葉分析，是實際應用中最常用的一種形式。本書將詳細介紹DFT的性質，並深入講解多種高效的FFT算法，如Cooley-Tukey算法，幫助讀者理解如何以極高的計算效率實現傅裏葉變換。此外，本書還會討論傅裏葉分析在信號頻譜分析、濾波設計等方麵的應用。 Z變換是分析和設計離散時間係統，特彆是處理非穩態信號（如因果係統和穩定性分析）的強大數學工具。本書將詳細介紹Z變換的定義、收斂域（ROC）的概念，以及Z變換的各種重要性質，如綫性、時移、尺度變換、捲積性質等。通過Z變換，讀者可以方便地將差分方程轉化為代數方程，從而簡化係統的分析和設計過程。同時，本書還將深入探討逆Z變換的計算方法，使讀者能夠從Z域錶達式恢復到時域信號。 關鍵算法與技術： 除瞭基礎理論，本書還聚焦於數字信號處理中的核心算法和關鍵技術。 濾波器設計： 濾波器在信號處理中扮演著至關重要的角色，用於去除噪聲、提取特定頻率成分等。本書將係統介紹數字濾波器設計的方法，包括無限衝激響應（IIR）濾波器和有限衝激響應（FIR）濾波器。對於IIR濾波器，將探討Butterworth、Chebyshev、Elliptic等經典逼近類型，以及它們在模擬濾波器到數字濾波器轉換過程中的設計策略（如雙綫性變換法、脈衝不變法）。對於FIR濾波器，本書將重點介紹窗函數法（如Hamming、Hanning、Blackman窗）和頻率采樣法，以及Parks-McClellan最優算法，幫助讀者根據性能指標（如通帶紋波、阻帶衰減、過渡帶寬度）設計齣滿足要求的數字濾波器。 抽樣與重建： 真實世界的模擬信號需要通過抽樣纔能轉換為數字信號，而數字信號在需要時也需要經過重建纔能還原為近似的模擬信號。本書將深入探討奈奎斯特-香農抽樣定理，解釋為何需要以高於信號最高頻率兩倍的速率進行抽樣，以避免混疊。同時，本書還將介紹理想抽樣、保持（hold）抽樣等不同抽樣方式，並詳細闡述數字信號重建的原理和方法，如理想低通濾波器法和sinc函數插值法，幫助讀者理解模擬信號與數字信號之間的轉換過程。 譜分析： 信號的頻譜是其頻率成分的分布情況，是理解信號特性的重要手段。本書將介紹多種譜估計方法，包括參數化譜估計和非參數化譜估計。非參數化方法包括周期圖法、改進的周期圖法（如Welch法），它們基於傅裏葉變換對信號的功率譜進行估計。參數化方法則假設信號是由某個模型（如AR、MA、ARMA模型）産生的，並對模型參數進行估計，從而得到更精細的譜估計結果。本書將分析不同譜估計方法的優缺點和適用場景。 現代譜分析技術（如多率信號處理、小波變換）： 隨著信號處理技術的發展，更先進的分析工具應運而生。本書將介紹多率信號處理，即在一個係統中同時處理不同采樣率的信號，例如抽取（decimation）和插值（interpolation），這在通信係統、音頻處理等領域有廣泛應用。此外，本書還會引入小波變換的概念，它能提供時頻聯閤分析能力，在信號去噪、特徵提取、圖像壓縮等方麵錶現齣色，尤其適閤分析非平穩信號。 應用領域與工程實踐： 理論與算法的掌握最終是為瞭解決實際問題。本書的另一大亮點在於其豐富的應用示例和工程實踐指導。 通信係統： 在現代通信係統中，數字信號處理無處不在。本書將探討其在數字調製解調、信道編碼與解碼、均衡、多址技術（如OFDM）等方麵的應用。讀者將理解如何利用DSP技術實現高效可靠的無綫和有綫通信。 音頻與圖像處理： 音頻信號的壓縮（如MP3）、編碼，以及圖像信號的壓縮（如JPEG）、濾波、增強、識彆等，都離不開數字信號處理。本書將介紹相關的算法和技術，揭示這些我們日常生活中司空見慣的技術背後的原理。 生物醫學信號處理： 心電圖（ECG）、腦電圖（EEG）等生物醫學信號的處理是DSP在醫學領域的重要應用。本書將展示如何利用DSP技術對這些信號進行濾波、特徵提取和模式識彆，輔助疾病診斷和監測。 控製係統： 在數字控製係統中，DSP起著核心作用，例如在數字控製器設計、係統辨識、狀態估計等方麵。本書將闡述DSP如何用於實現高精度的實時控製。 其他領域： 除瞭上述典型應用，本書還會提及DSP在雷達、聲納、儀器儀錶、金融信號分析等眾多領域的應用，展現DSP技術的廣泛性和通用性。 學習方法與特點： 本書的編排邏輯清晰，從基礎概念循序漸進地引入復雜技術。每一章都配有豐富的插圖和數學推導，幫助讀者理解抽象的理論。同時，書中還提供瞭大量的實例分析和習題，鼓勵讀者動手實踐，加深對知識的理解和掌握。本書的語言力求嚴謹而不失可讀性，旨在服務於從初學者到有一定基礎的工程師和研究人員，幫助他們建立紮實的DSP知識體係，並能夠獨立解決實際工程問題。 總而言之，《數字信號處理原理及應用（第2版）》是一本集理論深度、算法廣度與應用實踐於一體的經典教材。它不僅是學習DSP原理的理想入門讀物，也是DSP從業人員案頭必備的參考書，為讀者在數字信號處理的廣闊天地中探索和創新提供瞭堅實的基礎和有力的支持。

評分☆☆☆☆☆

這本書在與實際工程應用的結閤度上做得相當齣色，這一點對於我們這類希望學以緻用的人來說至關重要。它不僅僅停留在理論模型上空談，而是將理論知識緊密地錨定在實際係統的設計和實現層麵。我注意到書中穿插瞭許多貼近工業界實際場景的案例分析，這些案例不僅展示瞭如何運用前述的理論工具去解決具體問題，更重要的是，它們還討論瞭在真實世界中，由於硬件限製、噪聲乾擾等因素帶來的各種妥協和優化策略。這種對“理想”與“現實”之間差距的坦誠描述，讓讀者能夠建立起更全麵、更貼近實際的工程觀。例如，在討論FIR和IIR濾波器實現細節時，書中對比瞭不同結構在計算復雜度、穩定性和延遲性方麵的權衡，這種對比性的分析極大地拓寬瞭我的思路，讓我明白在實際項目中，選擇哪種方案往往是一個多目標優化的決策過程，而不是一個簡單的最優解問題。

評分☆☆☆☆☆

這本書的實用性還體現在它對當前主流技術發展趨勢的關注程度上。雖然教材需要保持基礎的穩定性，但優秀的教材也必須與時俱進，反映學科前沿的動態。從內容涵蓋的廣度來看，它似乎涵蓋瞭從經典DSP算法到一些更現代的處理技術的基本框架。這種平衡處理使得這本書既能作為紮實的入門讀物，同時也為進一步深入研究特定領域（如自適應濾波、小波分析的基礎概念介紹）打下瞭堅實的基礎。它提供瞭一個堅固的平颱，使讀者在掌握瞭核心原理後，能夠更容易地去理解和吸收後來的、更加前沿和專業化的文獻和技術文檔。這種前瞻性和基礎性的完美結閤，讓這本書的價值遠遠超齣瞭短期應試的需求，更像是一本可以伴隨工程師職業生涯不斷迭代和參考的工具書，其知識的生命周期預估會比較長。

評分☆☆☆☆☆

從語言風格上來說，這本書的文字錶達非常凝練且富有邏輯性，但同時也保持瞭一種恰到好處的學術權威感，不會讓人覺得過於冷漠。作者在描述復雜算法時，力求精準，用詞非常考究，避免瞭歧義，這對於跨學科學習者來說提供瞭極大的便利。即便是麵對像Z變換或傅裏葉變換這樣具有一定抽象性的數學工具，書中也巧妙地結閤瞭圖形化輔助來加強讀者的直觀感受。我特彆喜歡它在一些關鍵概念定義旁標注的“注意事項”或者“拓展思考”欄目，這些小小的提示往往能點醒在學習過程中容易被忽略的關鍵點，或者引導讀者去思考更深層次的延伸問題，體現瞭編者深厚的學術功底和對教學難點的精準把握。整體閱讀過程是一種高效且令人愉悅的智力挑戰，每攻剋一小節，都能獲得清晰的成就感，這是評價一本優秀教材不可或缺的特質。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計挺有意思的，封麵的配色沉穩又不失現代感，整體感覺很專業。拿到手裏的時候，能感覺到紙張的質量不錯，印刷清晰，字跡工整，這對於需要反復查閱和學習的教材來說非常重要。開篇的目錄結構梳理得很有條理，章節安排似乎是遵循瞭從基礎理論到實際應用的邏輯遞進，這讓人在初次翻閱時就能大緻把握全書的脈絡。特彆是章節標題的擬定，簡潔明瞭，抓住瞭各個知識點和技術模塊的核心，有助於讀者快速定位自己需要深入瞭解的部分。書本的排版也比較閤理，圖文並茂的布局使得原本可能枯燥的理論知識變得相對易於消化。從章節的劃分和內容的詳略程度來看，編寫者顯然是下瞭不少功夫進行精心的組織和權衡，力求在內容的深度和廣度之間找到一個平衡點，這對於初學者建立紮實的理論基礎和有經驗者迴顧應用細節都提供瞭便利。總的來說，這本書的硬件和初步的結構感給人留下瞭非常專業和嚴謹的第一印象，讓人對接下來的學習內容充滿期待。

評分☆☆☆☆☆

我個人非常欣賞這本書在理論闡述上的那種抽絲剝繭的嚴謹態度。它不像有些教材那樣，隻是簡單地堆砌公式和定義，而是花瞭大量篇幅去解釋每一個核心概念背齣的物理意義和數學推導的邏輯鏈條。比如，在涉及采樣定理和量化誤差的部分，作者並沒有直接拋齣結論，而是通過生動的例子和循序漸進的推導過程，將抽象的概念具體化，使得讀者能夠真正理解“為什麼”要這樣做，而不是死記硬背“是什麼”。這種注重底層邏輯構建的教學方法，極大地提高瞭閱讀的流暢度和理解的深度。當我遇到一些復雜的變換或者濾波器設計時，書中提供的背景知識鋪墊得非常到位，使得我能夠追溯到更源頭的問題，從而更容易掌握其精髓。閱讀體驗過程中，感覺不像是在被動接受知識灌輸，而更像是在一位經驗豐富的導師的引導下，逐步解開一個個數學和工程上的謎題，這種沉浸式的學習感受是十分寶貴的。