数字信号处理实验与学习指导(高等学校应用型特色规划教材) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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宋宇飞 著

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出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302284123

商品编码：29658724537

包装：平装

出版时间：2012-10-01

基本信息

书名：数字信号处理实验与学习指导(高等学校应用型特色规划教材)

定价：28.00元

作者：宋宇飞

出版社：清华大学出版社

出版日期：2012-10-01

ISBN：9787302284123

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.459kg

编辑推荐

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　　安排了基本实验与综合实验，有助于加深理解数字信号处理的基本原理，并熟悉MATLAB的应用。
　　系统梳理了数字信号处理的基本概念和理论线索，并详细分析了典型例题和部分习题，方便课后的系统练习和巩固基本知识。

内容提要

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　　本书是立足于工程应用型本科的教学实践而编写的数字信号处理实验与学习指导教材。
　　《高等学校应用型特色规划教材：数字信号处理实验与学习指导》是主教材《数字信号处理》的教辅材料，分为实验指导篇与学习指导篇。实验指导篇根据数字信号处理的基本概念与原理、重要算法与应用，安排了基本实验与综合实验，方便学生上机练习，以加深理解数字信号处理的基本原理，并熟悉MATLAB的应用；学习指导篇贴近数字信号处理的基本知识点与理论体系，系统梳理数字信号处理的基本概念和理论线索，并详细分析典型例题和部分习题，方便学生进行课后的系统练习和巩固基本知识。
　　本书可作为电子信息类本科专业的教材和其他相关专业的教学参考书，也可作为相关领域工程技术人员的参考书。

目录

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实验指导篇
章　基础实验
实验一 时域离散信号的产生和基本运算
一、实验目的
二、实验原理与方法
三、实验内容
四、实验预习
五、实验报告
六、实验参考
实验二 时域离散系统及系统响应
一、实验目的
二、实验原理与方法
三、实验内容
四、实验预习
五、实验报告
六、实验参考
实验三 离散时间傅里叶变换DTFT及IDTFT
一、实验目的
二、实验原理与方法
三、实验内容
四、实验预习
五、实验报告
六、实验参考
实验四 离散傅里叶变换DTFT及IDFT
一、实验目的
二、实验原理与方法
三、实验内容
四、实验预习
五、实验报告
六、实验参考
实验五 用FFT做频谱分析
一、实验目的
二、实验原理与方法
三、实验内容
四、实验预习
五、实验报告
六、实验参考
实验六 时域采样与信号的重建
一、实验目的
二、实验原理与方法
三、实验内容
四、实验预习
五、实验报告
六、实验参考
实验七 频域采样与恢复
一、实验目的
二、实验原理与方法
三、实验内容
四、实验预习
五、实验报告
实验八 用脉冲响应不变法设计IIR数字滤波器
一、实验目的
二、实验原理与方法
三、实验内容
四、实验预习
五、实验报告
六、实验参考
实验九 用双线性变换法设计IIR数字滤波器
一、实验目的
二、实验原理与方法
三、实验内容
四、实验预习
五、实验报告
实验十 用窗函数法设计FIR数字滤波器
一、实验目的
二、实验原理与方法
三、实验内容
四、实验预习
五、实验报告
六、实验参考
实验十一 用频率采样法设计FIR数字滤波器
一、实验目的
二、实验原理与方法
三、实验内容
四、实验预习
五、实验报告
实验十二 用FDATool设计数字滤波器
一、实验目的
二、实验原理与方法
三、实验内容
四、实验预习
五、实验报告

第2章　综合实验
综合实验一 利用FFT分析信号频率成分和功率
一、实验目的
二、实验原理
三、实验内容
四、实验预习
五、实验报告
综合实验二 语音信号的采样和频谱分析
一、实验目的
二、实验原理
三、实验内容
四、实验预习
五、实验报告
综合实验三 用谱减法实现语音增强
一、实验目的
二、实验原理
三、实验内容
四、实验预习
五、实验报告

学习指导篇
第3章　时域离散信号与系统
3.1 本章基本要求
3.2 学习要点与公式
3.2.1 信号与系统的类型
3.2.2 典型序列的特点
3.2.3 序列的运算
3.2.4 时域离散系统
3.2.5 时域离散系统的输入输出描述——线性常系数差分方程
3.2.6 模拟信号的数字处理方法
3.3 典型例题
3.4 习题选解

第4章 时域离散信号与系统的频域分析
4.1 本章基本要求
4.2 学习要点与公式
4.2.1 DTFT和IDTFT
4.2.2 DTFT的基本性质
……
参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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《数字信号处理基础与实践》 前言 数字信号处理（DSP）是现代科学技术中一个至关重要的分支，它渗透于通信、医学、图像处理、自动控制、声学等诸多领域。随着信息技术的飞速发展，对高效、精确的信号处理能力的需求日益增长，使得DSP技术的重要性愈发凸显。本书旨在为读者提供一个全面且深入的数字信号处理理论框架，并辅以丰富的实践指导，帮助学习者掌握DSP的核心概念、关键算法及其在实际工程中的应用。我们力求本书内容严谨，讲解清晰，易于理解，并注重理论与实践的结合，使读者不仅能掌握抽象的数学模型，更能将其运用于解决实际问题。 第一章 绪论 本章将引导读者进入数字信号处理的广阔天地。我们将首先阐述信号与系统的基本概念，区分连续时间信号与离散时间信号，以及线性时不变（LTI）系统的重要性。随后，我们将深入探讨数字信号处理的必要性与优势，理解为何从模拟世界转向数字领域是信息处理发展的必然趋势。接着，本章会介绍数字信号处理的典型应用场景，让读者对DSP技术在现实世界中的强大影响力有一个初步的认识，例如通信系统中的调制解调、音频与图像的压缩编码、生物医学信号的分析处理等。最后，我们将简要概述本书的结构和学习路径，为后续内容的学习打下坚实的基础。 第二章 离散时间信号与系统 本章将聚焦于构成数字信号处理基石的离散时间信号与系统。我们将详细讲解各类离散时间信号的性质，包括单位冲激信号、单位阶跃信号、指数信号、周期信号和非周期信号等，并讨论信号的能量和功率。在此基础上，我们将深入研究离散时间系统的基本性质，如线性、时不变性、因果性、稳定性等，并重点阐述线性时不变（LTI）系统的核心概念。卷积运算作为LTI系统的基本分析工具，将得到详尽的介绍，包括其定义、性质以及在系统响应计算中的应用。此外，本章还将引入差分方程来描述和分析离散时间系统，并探讨其在系统建模中的作用。 第三章 傅里叶变换与Z变换 傅里叶变换和Z变换是分析离散时间信号和系统的两个强大数学工具。本章将首先深入讲解离散时间傅里叶变换（DTFT），它能将离散时间信号从时域映射到频域，揭示信号的频谱特性。我们将讨论DTFT的收敛性、性质，并分析周期信号和非周期信号的DTFT。在此基础上，我们将引出离散傅里叶变换（DFT），它是在计算机中实现傅里叶分析的关键，适用于有限长信号。我们将探讨DFT的性质，并介绍快速傅里叶变换（FFT）算法，这是DFT的高效计算方法，极大地加速了信号频谱分析的速度。 随后，本章将转向Z变换。Z变换是对拉普拉斯变换在离散时间系统中的推广，它能更全面地描述离散时间系统，尤其是在分析系统稳定性、频率响应等方面。我们将详细讲解Z变换的定义、收敛域（ROC）及其重要性质，并讨论其与DTFT之间的关系。最后，我们将通过一系列实例，展示傅里叶变换和Z变换在信号分析、系统特性研究以及解决实际工程问题中的强大威力。 第四章 采样与重构 采样是连接模拟世界和数字世界的桥梁，而重构则是将离散信号还原为连续信号的关键步骤。本章将系统性地介绍采样定理，即奈奎斯特-香农采样定理，它指出了实现无失真重构的最低采样频率。我们将深入分析采样过程中的理想采样和实际采样，以及它们在频谱上的表现。 本章的重点将放在采样定理的证明和理解上，并讨论欠采样、过采样现象及其可能带来的影响。随后，我们将详细介绍信号的重构过程，包括理想的 sinc 插值和实际的各种插值方法，如零阶保持、一阶保持等。我们将分析不同插值方法的优缺点及其在实际应用中的适用性。通过本章的学习，读者将深刻理解采样和重构过程的原理，并能够根据实际需求选择合适的采样率和重构方法。 第五章 有限脉冲响应（FIR）滤波器设计 数字滤波器是数字信号处理中最重要的组成部分之一，用于改变或提取信号的特定频率成分。本章将专注于有限脉冲响应（FIR）滤波器。我们首先介绍FIR滤波器的基本概念、结构以及其主要优点，如线性相位特性和稳定性。 接着，本章将详细介绍几种常用的FIR滤波器设计方法。首先是窗函数法，我们将介绍常用的窗函数，如矩形窗、汉宁窗、海明窗、布莱克曼窗等，并分析它们在滤波器性能上的权衡。其次，我们将讲解频率采样法，这是一种直接根据期望的频率响应来设计滤波系数的方法。最后，我们将深入介绍最优设计方法——Parks-McClellan算法（也称Remez交换算法），它能设计出在特定指标下最优的FIR滤波器。我们将通过详细的步骤和算例，演示如何根据技术指标（如通带截止频率、阻带截止频率、通带衰减、阻带衰减等）来设计FIR滤波器，并分析不同设计方法的优劣。 第六章 无穷脉冲响应（IIR）滤波器设计 与FIR滤波器相对应，本章将介绍另一类重要的数字滤波器——无穷脉冲响应（IIR）滤波器。我们将阐述IIR滤波器的基本概念、结构以及与FIR滤波器相比的特点，如更高的频率选择性、更低的阶数等，但也需注意其可能存在的非线性相位问题和稳定性问题。 本章将重点介绍几种经典的IIR滤波器原型设计方法，这些方法通常将模拟滤波器设计与脉冲不变法或双线性变换法相结合，以获得数字滤波器。我们将详细讲解巴特沃斯（Butterworth）、切比雪夫（Chebyshev）I型、切比雪夫II型以及椭圆（Elliptic）滤波器等几种经典模拟滤波器原型。随后，我们将重点阐述将模拟滤波器原型转换为数字滤波器的脉冲不变法和双线性变换法，分析这两种方法的原理、优缺点以及在频率响应映射过程中可能出现的畸变。通过本章的学习，读者将能够理解IIR滤波器的设计原理，并掌握设计经典IIR滤波器的具体步骤。 第七章 离散傅里叶变换（DFT）与快速傅里叶变换（FFT） 在第五章和第六章中，我们已经初步接触了滤波器设计。本章将更深入地探讨离散傅里叶变换（DFT）和快速傅里叶变换（FFT）在信号分析和处理中的应用。我们将回顾DFT的定义及其在频谱分析中的作用，并重点介绍FFT算法的原理。 我们将详细讲解两种最常见的FFT算法：按时间抽取的FFT（Cooley-Tukey算法）和按频率抽取的FFT。我们将通过蝶形运算的图示，生动地展示FFT算法是如何通过分治思想，将N点DFT的计算复杂度从O(N^2)降低到O(N log N)的。本章还将讨论FFT在各种应用中的实际操作，例如如何处理实际长度的信号，如何进行频谱分析，以及FFT在卷积计算中的加速应用（如循环卷积）。通过对FFT算法的深入理解，读者将能够更高效地进行信号的频域分析，并为更复杂的信号处理任务打下基础。 第八章 应用实例与进阶话题 在本章中，我们将把前面章节所学的理论知识应用于实际的数字信号处理工程问题中。我们将通过具体的案例分析，展示DSP技术在不同领域的应用，例如： 音频信号处理： 介绍音频信号的采样、量化、压缩（如MP3原理概述）、回声消除、噪声抑制等。 图像处理： 讲解图像信号的二维离散傅里叶变换、图像滤波（如锐化、平滑）、边缘检测、图像压缩（如JPEG原理概述）等。 通信系统： 演示数字信号在通信中的调制解调、信道编码、均衡等过程。 生物医学信号处理： 探讨心电图（ECG）、脑电图（EEG）等信号的滤波、特征提取和分析。 在应用实例之外，本章还将简要介绍一些进阶的DSP话题，为读者提供进一步探索的方向。这些话题可能包括： 自适应滤波器： 介绍其基本原理和应用，如噪声消除、信道均衡等。 多速率信号处理： 讲解信号的抽取和内插，以及在信号处理中的重要性。 短时傅里叶变换（STFT）与小波变换： 介绍这些时频分析工具，以及它们在处理非平稳信号中的优势。 DSP硬件平台： 简要介绍常用的DSP芯片和嵌入式系统，以及如何在实际硬件上实现DSP算法。 附录 附录部分将提供一些有用的补充信息，可能包括： 常用数学公式与性质汇总 MATLAB/Python等常用编程工具在DSP中的应用示例 术语表 结语 本书力求为读者提供一个扎实的数字信号处理理论基础和丰富的实践指导。我们希望通过本书的学习，读者能够掌握数字信号处理的核心思想和方法，并能将其灵活应用于解决实际工程问题。DSP领域博大精深，本书只是一个起点，我们鼓励读者在掌握基础知识后，继续深入探索，不断提升自己的专业技能。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，我对于这类理工科教材通常抱持着一种谨慎的态度，很多书要么是内容过于陈旧，要么就是理论讲解与实际应用严重脱节。但这本书在我的使用体验中，很好地平衡了理论深度和实践广度。它没有为了追求新颖而堆砌大量晦涩难懂的尖端概念，而是聚焦于那些在行业内应用最为广泛、最核心的基础技术点，并用现代的视角和工具去重新审视和教授它们。这使得学到的知识具有极强的生命力，不容易过时。我感觉作者非常清楚目标读者的痛点，即如何在有限的教学时间内，最大化地掌握那些真正能在工作岗位上解决问题的核心技能。这种务实和聚焦的编辑方针，使得这本书的价值远远超出了其定价。

评分☆☆☆☆☆

从内容的组织结构来看，这本书的逻辑严谨性达到了一个很高的水准。它似乎是基于一个明确的学习路径精心构建的，从基础的信号采样和量化原理，逐步推进到复杂的变换域分析和系统实现。章节间的过渡自然流畅，很少出现概念上的断层，读者可以很平稳地从一个知识点过渡到下一个知识点，形成一个完整的知识体系。我欣赏它对“为什么”的解释，而不是仅仅停留在“是什么”。例如，在介绍FFT算法时，它不仅展示了计算步骤，还深入探讨了其背后的复数运算的几何意义，这种深入本质的讲解，极大地巩固了我对快速傅里叶变换的理解，避免了单纯的机械记忆。整体来看，它的知识密度非常高，但因为结构清晰，所以不会让人感到压迫，反而有一种步步为营、水到渠成的满足感。

评分☆☆☆☆☆

初次翻阅时，我立刻被其行文风格所吸引，它摈弃了那种教科书式的生硬说教，转而采用了一种更像资深工程师在与同行交流的语气，深入浅出，娓娓道来。作者在介绍理论概念时，总能巧妙地穿插一些实际工程中的“陷阱”和“经验之谈”，这使得抽象的数学模型瞬间变得立体和可操作。例如，在讲解滤波器设计时，不仅仅是罗列公式，而是会详细分析不同设计参数对实际系统性能的微妙影响，这种贴近实战的叙述方式，极大地提升了阅读的趣味性和实用性。文字中透露出的那种“过来人”的智慧，让人感觉不仅仅是在学习知识点，更是在积累宝贵的工程直觉。这种叙事上的流畅感，让原本可能枯燥的章节也变得引人入胜，我甚至愿意在通勤的碎片时间里拿出来细读。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计相当有意思，封面采用了一种较为沉稳的深蓝色调，配上醒目的白色和少许亮黄色字体，整体感觉既专业又不失现代感。纸张的质感摸起来很舒服，不是那种廉价的、容易反光的纸张，长时间阅读下来眼睛也不会感到特别疲劳。内页的排版布局非常清晰，章节标题和正文之间的留白控制得恰到好处，这对于技术类书籍来说至关重要，因为它能有效减轻阅读时的信息过载感。我特别留意了插图和图表的质量，它们大多采用了高质量的彩色印刷，线条清晰，配色方案合理，即便是复杂的电路图和波形图，也能一眼看出关键要素，这在学习过程中能省去很多猜想和反复揣摩的时间。尤其是一些算法流程图，箭头指向明确，逻辑层次分明，看得出设计者在细节上是下足了功夫的，让人感觉这是一本用心打磨过的教材，而非简单堆砌内容的资料汇编。

评分☆☆☆☆☆

这本书的辅助学习材料和配套资源的质量，确实是超出了我的预期。我特地去查看了书中所提及的在线资源入口，发现它们不仅是静态的文档链接，而是提供了一系列交互式的模拟环境和代码示例库。这些代码注释详尽，命名规范，直接拿来就能在主流的仿真软件环境下运行调试，这对于动手能力差的初学者来说简直是雪中送炭。更重要的是，这些示例代码不仅仅是“跑通”了理论，它们还体现了工程实现中常用的优化技巧和模块化思想，让学习过程从“理论验证”直接跃升到“初步工程实践”。这种高度的配套整合，极大地缩短了理论知识到实际应用之间的鸿沟，使得学习不再是纸上谈兵。