數字信號處理實驗與學習指導(高等學校應用型特色規劃教材) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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宋宇飛 著

圖書標籤:

• 數字信號處理
• 信號處理
• 實驗指導
• 高等教育
• 應用型教材
• 工程教育
• MATLAB
• 通信工程
• 電子工程
• 控製工程

店鋪： 夜語笙簫圖書專營店

齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302284123

商品編碼：29658724537

包裝：平裝

齣版時間：2012-10-01

基本信息

書名：數字信號處理實驗與學習指導(高等學校應用型特色規劃教材)

定價：28.00元

作者：宋宇飛

齣版社：清華大學齣版社

齣版日期：2012-10-01

ISBN：9787302284123

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.459kg

編輯推薦

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　　安排瞭基本實驗與綜閤實驗，有助於加深理解數字信號處理的基本原理，並熟悉MATLAB的應用。
　　係統梳理瞭數字信號處理的基本概念和理論綫索，並詳細分析瞭典型例題和部分習題，方便課後的係統練習和鞏固基本知識。

內容提要

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　　本書是立足於工程應用型本科的教學實踐而編寫的數字信號處理實驗與學習指導教材。
　　《高等學校應用型特色規劃教材：數字信號處理實驗與學習指導》是主教材《數字信號處理》的教輔材料，分為實驗指導篇與學習指導篇。實驗指導篇根據數字信號處理的基本概念與原理、重要算法與應用，安排瞭基本實驗與綜閤實驗，方便學生上機練習，以加深理解數字信號處理的基本原理，並熟悉MATLAB的應用；學習指導篇貼近數字信號處理的基本知識點與理論體係，係統梳理數字信號處理的基本概念和理論綫索，並詳細分析典型例題和部分習題，方便學生進行課後的係統練習和鞏固基本知識。
　　本書可作為電子信息類本科專業的教材和其他相關專業的教學參考書，也可作為相關領域工程技術人員的參考書。

目錄

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實驗指導篇
章　基礎實驗
實驗一 時域離散信號的産生和基本運算
一、實驗目的
二、實驗原理與方法
三、實驗內容
四、實驗預習
五、實驗報告
六、實驗參考
實驗二 時域離散係統及係統響應
一、實驗目的
二、實驗原理與方法
三、實驗內容
四、實驗預習
五、實驗報告
六、實驗參考
實驗三 離散時間傅裏葉變換DTFT及IDTFT
一、實驗目的
二、實驗原理與方法
三、實驗內容
四、實驗預習
五、實驗報告
六、實驗參考
實驗四 離散傅裏葉變換DTFT及IDFT
一、實驗目的
二、實驗原理與方法
三、實驗內容
四、實驗預習
五、實驗報告
六、實驗參考
實驗五 用FFT做頻譜分析
一、實驗目的
二、實驗原理與方法
三、實驗內容
四、實驗預習
五、實驗報告
六、實驗參考
實驗六 時域采樣與信號的重建
一、實驗目的
二、實驗原理與方法
三、實驗內容
四、實驗預習
五、實驗報告
六、實驗參考
實驗七 頻域采樣與恢復
一、實驗目的
二、實驗原理與方法
三、實驗內容
四、實驗預習
五、實驗報告
實驗八 用脈衝響應不變法設計IIR數字濾波器
一、實驗目的
二、實驗原理與方法
三、實驗內容
四、實驗預習
五、實驗報告
六、實驗參考
實驗九 用雙綫性變換法設計IIR數字濾波器
一、實驗目的
二、實驗原理與方法
三、實驗內容
四、實驗預習
五、實驗報告
實驗十 用窗函數法設計FIR數字濾波器
一、實驗目的
二、實驗原理與方法
三、實驗內容
四、實驗預習
五、實驗報告
六、實驗參考
實驗十一 用頻率采樣法設計FIR數字濾波器
一、實驗目的
二、實驗原理與方法
三、實驗內容
四、實驗預習
五、實驗報告
實驗十二 用FDATool設計數字濾波器
一、實驗目的
二、實驗原理與方法
三、實驗內容
四、實驗預習
五、實驗報告

第2章　綜閤實驗
綜閤實驗一 利用FFT分析信號頻率成分和功率
一、實驗目的
二、實驗原理
三、實驗內容
四、實驗預習
五、實驗報告
綜閤實驗二 語音信號的采樣和頻譜分析
一、實驗目的
二、實驗原理
三、實驗內容
四、實驗預習
五、實驗報告
綜閤實驗三 用譜減法實現語音增強
一、實驗目的
二、實驗原理
三、實驗內容
四、實驗預習
五、實驗報告

學習指導篇
第3章　時域離散信號與係統
3.1 本章基本要求
3.2 學習要點與公式
3.2.1 信號與係統的類型
3.2.2 典型序列的特點
3.2.3 序列的運算
3.2.4 時域離散係統
3.2.5 時域離散係統的輸入輸齣描述——綫性常係數差分方程
3.2.6 模擬信號的數字處理方法
3.3 典型例題
3.4 習題選解

第4章 時域離散信號與係統的頻域分析
4.1 本章基本要求
4.2 學習要點與公式
4.2.1 DTFT和IDTFT
4.2.2 DTFT的基本性質
……
參考文獻

作者介紹

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文摘

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序言

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《數字信號處理基礎與實踐》 前言 數字信號處理（DSP）是現代科學技術中一個至關重要的分支，它滲透於通信、醫學、圖像處理、自動控製、聲學等諸多領域。隨著信息技術的飛速發展，對高效、精確的信號處理能力的需求日益增長，使得DSP技術的重要性愈發凸顯。本書旨在為讀者提供一個全麵且深入的數字信號處理理論框架，並輔以豐富的實踐指導，幫助學習者掌握DSP的核心概念、關鍵算法及其在實際工程中的應用。我們力求本書內容嚴謹，講解清晰，易於理解，並注重理論與實踐的結閤，使讀者不僅能掌握抽象的數學模型，更能將其運用於解決實際問題。 第一章 緒論 本章將引導讀者進入數字信號處理的廣闊天地。我們將首先闡述信號與係統的基本概念，區分連續時間信號與離散時間信號，以及綫性時不變（LTI）係統的重要性。隨後，我們將深入探討數字信號處理的必要性與優勢，理解為何從模擬世界轉嚮數字領域是信息處理發展的必然趨勢。接著，本章會介紹數字信號處理的典型應用場景，讓讀者對DSP技術在現實世界中的強大影響力有一個初步的認識，例如通信係統中的調製解調、音頻與圖像的壓縮編碼、生物醫學信號的分析處理等。最後，我們將簡要概述本書的結構和學習路徑，為後續內容的學習打下堅實的基礎。 第二章 離散時間信號與係統 本章將聚焦於構成數字信號處理基石的離散時間信號與係統。我們將詳細講解各類離散時間信號的性質，包括單位衝激信號、單位階躍信號、指數信號、周期信號和非周期信號等，並討論信號的能量和功率。在此基礎上，我們將深入研究離散時間係統的基本性質，如綫性、時不變性、因果性、穩定性等，並重點闡述綫性時不變（LTI）係統的核心概念。捲積運算作為LTI係統的基本分析工具，將得到詳盡的介紹，包括其定義、性質以及在係統響應計算中的應用。此外，本章還將引入差分方程來描述和分析離散時間係統，並探討其在係統建模中的作用。 第三章 傅裏葉變換與Z變換 傅裏葉變換和Z變換是分析離散時間信號和係統的兩個強大數學工具。本章將首先深入講解離散時間傅裏葉變換（DTFT），它能將離散時間信號從時域映射到頻域，揭示信號的頻譜特性。我們將討論DTFT的收斂性、性質，並分析周期信號和非周期信號的DTFT。在此基礎上，我們將引齣離散傅裏葉變換（DFT），它是在計算機中實現傅裏葉分析的關鍵，適用於有限長信號。我們將探討DFT的性質，並介紹快速傅裏葉變換（FFT）算法，這是DFT的高效計算方法，極大地加速瞭信號頻譜分析的速度。 隨後，本章將轉嚮Z變換。Z變換是對拉普拉斯變換在離散時間係統中的推廣，它能更全麵地描述離散時間係統，尤其是在分析係統穩定性、頻率響應等方麵。我們將詳細講解Z變換的定義、收斂域（ROC）及其重要性質，並討論其與DTFT之間的關係。最後，我們將通過一係列實例，展示傅裏葉變換和Z變換在信號分析、係統特性研究以及解決實際工程問題中的強大威力。 第四章 采樣與重構 采樣是連接模擬世界和數字世界的橋梁，而重構則是將離散信號還原為連續信號的關鍵步驟。本章將係統性地介紹采樣定理，即奈奎斯特-香農采樣定理，它指齣瞭實現無失真重構的最低采樣頻率。我們將深入分析采樣過程中的理想采樣和實際采樣，以及它們在頻譜上的錶現。 本章的重點將放在采樣定理的證明和理解上，並討論欠采樣、過采樣現象及其可能帶來的影響。隨後，我們將詳細介紹信號的重構過程，包括理想的 sinc 插值和實際的各種插值方法，如零階保持、一階保持等。我們將分析不同插值方法的優缺點及其在實際應用中的適用性。通過本章的學習，讀者將深刻理解采樣和重構過程的原理，並能夠根據實際需求選擇閤適的采樣率和重構方法。 第五章 有限脈衝響應（FIR）濾波器設計 數字濾波器是數字信號處理中最重要的組成部分之一，用於改變或提取信號的特定頻率成分。本章將專注於有限脈衝響應（FIR）濾波器。我們首先介紹FIR濾波器的基本概念、結構以及其主要優點，如綫性相位特性和穩定性。 接著，本章將詳細介紹幾種常用的FIR濾波器設計方法。首先是窗函數法，我們將介紹常用的窗函數，如矩形窗、漢寜窗、海明窗、布萊剋曼窗等，並分析它們在濾波器性能上的權衡。其次，我們將講解頻率采樣法，這是一種直接根據期望的頻率響應來設計濾波係數的方法。最後，我們將深入介紹最優設計方法——Parks-McClellan算法（也稱Remez交換算法），它能設計齣在特定指標下最優的FIR濾波器。我們將通過詳細的步驟和算例，演示如何根據技術指標（如通帶截止頻率、阻帶截止頻率、通帶衰減、阻帶衰減等）來設計FIR濾波器，並分析不同設計方法的優劣。 第六章 無窮脈衝響應（IIR）濾波器設計 與FIR濾波器相對應，本章將介紹另一類重要的數字濾波器——無窮脈衝響應（IIR）濾波器。我們將闡述IIR濾波器的基本概念、結構以及與FIR濾波器相比的特點，如更高的頻率選擇性、更低的階數等，但也需注意其可能存在的非綫性相位問題和穩定性問題。 本章將重點介紹幾種經典的IIR濾波器原型設計方法，這些方法通常將模擬濾波器設計與脈衝不變法或雙綫性變換法相結閤，以獲得數字濾波器。我們將詳細講解巴特沃斯（Butterworth）、切比雪夫（Chebyshev）I型、切比雪夫II型以及橢圓（Elliptic）濾波器等幾種經典模擬濾波器原型。隨後，我們將重點闡述將模擬濾波器原型轉換為數字濾波器的脈衝不變法和雙綫性變換法，分析這兩種方法的原理、優缺點以及在頻率響應映射過程中可能齣現的畸變。通過本章的學習，讀者將能夠理解IIR濾波器的設計原理，並掌握設計經典IIR濾波器的具體步驟。 第七章 離散傅裏葉變換（DFT）與快速傅裏葉變換（FFT） 在第五章和第六章中，我們已經初步接觸瞭濾波器設計。本章將更深入地探討離散傅裏葉變換（DFT）和快速傅裏葉變換（FFT）在信號分析和處理中的應用。我們將迴顧DFT的定義及其在頻譜分析中的作用，並重點介紹FFT算法的原理。 我們將詳細講解兩種最常見的FFT算法：按時間抽取的FFT（Cooley-Tukey算法）和按頻率抽取的FFT。我們將通過蝶形運算的圖示，生動地展示FFT算法是如何通過分治思想，將N點DFT的計算復雜度從O(N^2)降低到O(N log N)的。本章還將討論FFT在各種應用中的實際操作，例如如何處理實際長度的信號，如何進行頻譜分析，以及FFT在捲積計算中的加速應用（如循環捲積）。通過對FFT算法的深入理解，讀者將能夠更高效地進行信號的頻域分析，並為更復雜的信號處理任務打下基礎。 第八章 應用實例與進階話題 在本章中，我們將把前麵章節所學的理論知識應用於實際的數字信號處理工程問題中。我們將通過具體的案例分析，展示DSP技術在不同領域的應用，例如： 音頻信號處理： 介紹音頻信號的采樣、量化、壓縮（如MP3原理概述）、迴聲消除、噪聲抑製等。 圖像處理： 講解圖像信號的二維離散傅裏葉變換、圖像濾波（如銳化、平滑）、邊緣檢測、圖像壓縮（如JPEG原理概述）等。 通信係統： 演示數字信號在通信中的調製解調、信道編碼、均衡等過程。 生物醫學信號處理： 探討心電圖（ECG）、腦電圖（EEG）等信號的濾波、特徵提取和分析。 在應用實例之外，本章還將簡要介紹一些進階的DSP話題，為讀者提供進一步探索的方嚮。這些話題可能包括： 自適應濾波器： 介紹其基本原理和應用，如噪聲消除、信道均衡等。 多速率信號處理： 講解信號的抽取和內插，以及在信號處理中的重要性。 短時傅裏葉變換（STFT）與小波變換： 介紹這些時頻分析工具，以及它們在處理非平穩信號中的優勢。 DSP硬件平颱： 簡要介紹常用的DSP芯片和嵌入式係統，以及如何在實際硬件上實現DSP算法。 附錄 附錄部分將提供一些有用的補充信息，可能包括： 常用數學公式與性質匯總 MATLAB/Python等常用編程工具在DSP中的應用示例 術語錶 結語 本書力求為讀者提供一個紮實的數字信號處理理論基礎和豐富的實踐指導。我們希望通過本書的學習，讀者能夠掌握數字信號處理的核心思想和方法，並能將其靈活應用於解決實際工程問題。DSP領域博大精深，本書隻是一個起點，我們鼓勵讀者在掌握基礎知識後，繼續深入探索，不斷提升自己的專業技能。

評分☆☆☆☆☆

從內容的組織結構來看，這本書的邏輯嚴謹性達到瞭一個很高的水準。它似乎是基於一個明確的學習路徑精心構建的，從基礎的信號采樣和量化原理，逐步推進到復雜的變換域分析和係統實現。章節間的過渡自然流暢，很少齣現概念上的斷層，讀者可以很平穩地從一個知識點過渡到下一個知識點，形成一個完整的知識體係。我欣賞它對“為什麼”的解釋，而不是僅僅停留在“是什麼”。例如，在介紹FFT算法時，它不僅展示瞭計算步驟，還深入探討瞭其背後的復數運算的幾何意義，這種深入本質的講解，極大地鞏固瞭我對快速傅裏葉變換的理解，避免瞭單純的機械記憶。整體來看，它的知識密度非常高，但因為結構清晰，所以不會讓人感到壓迫，反而有一種步步為營、水到渠成的滿足感。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計相當有意思，封麵采用瞭一種較為沉穩的深藍色調，配上醒目的白色和少許亮黃色字體，整體感覺既專業又不失現代感。紙張的質感摸起來很舒服，不是那種廉價的、容易反光的紙張，長時間閱讀下來眼睛也不會感到特彆疲勞。內頁的排版布局非常清晰，章節標題和正文之間的留白控製得恰到好處，這對於技術類書籍來說至關重要，因為它能有效減輕閱讀時的信息過載感。我特彆留意瞭插圖和圖錶的質量，它們大多采用瞭高質量的彩色印刷，綫條清晰，配色方案閤理，即便是復雜的電路圖和波形圖，也能一眼看齣關鍵要素，這在學習過程中能省去很多猜想和反復揣摩的時間。尤其是一些算法流程圖，箭頭指嚮明確，邏輯層次分明，看得齣設計者在細節上是下足瞭功夫的，讓人感覺這是一本用心打磨過的教材，而非簡單堆砌內容的資料匯編。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，我對於這類理工科教材通常抱持著一種謹慎的態度，很多書要麼是內容過於陳舊，要麼就是理論講解與實際應用嚴重脫節。但這本書在我的使用體驗中，很好地平衡瞭理論深度和實踐廣度。它沒有為瞭追求新穎而堆砌大量晦澀難懂的尖端概念，而是聚焦於那些在行業內應用最為廣泛、最核心的基礎技術點，並用現代的視角和工具去重新審視和教授它們。這使得學到的知識具有極強的生命力，不容易過時。我感覺作者非常清楚目標讀者的痛點，即如何在有限的教學時間內，最大化地掌握那些真正能在工作崗位上解決問題的核心技能。這種務實和聚焦的編輯方針，使得這本書的價值遠遠超齣瞭其定價。

評分☆☆☆☆☆

初次翻閱時，我立刻被其行文風格所吸引，它擯棄瞭那種教科書式的生硬說教，轉而采用瞭一種更像資深工程師在與同行交流的語氣，深入淺齣，娓娓道來。作者在介紹理論概念時，總能巧妙地穿插一些實際工程中的“陷阱”和“經驗之談”，這使得抽象的數學模型瞬間變得立體和可操作。例如，在講解濾波器設計時，不僅僅是羅列公式，而是會詳細分析不同設計參數對實際係統性能的微妙影響，這種貼近實戰的敘述方式，極大地提升瞭閱讀的趣味性和實用性。文字中透露齣的那種“過來人”的智慧，讓人感覺不僅僅是在學習知識點，更是在積纍寶貴的工程直覺。這種敘事上的流暢感，讓原本可能枯燥的章節也變得引人入勝，我甚至願意在通勤的碎片時間裏拿齣來細讀。

評分☆☆☆☆☆

這本書的輔助學習材料和配套資源的質量，確實是超齣瞭我的預期。我特地去查看瞭書中所提及的在綫資源入口，發現它們不僅是靜態的文檔鏈接，而是提供瞭一係列交互式的模擬環境和代碼示例庫。這些代碼注釋詳盡，命名規範，直接拿來就能在主流的仿真軟件環境下運行調試，這對於動手能力差的初學者來說簡直是雪中送炭。更重要的是，這些示例代碼不僅僅是“跑通”瞭理論，它們還體現瞭工程實現中常用的優化技巧和模塊化思想，讓學習過程從“理論驗證”直接躍升到“初步工程實踐”。這種高度的配套整閤，極大地縮短瞭理論知識到實際應用之間的鴻溝，使得學習不再是紙上談兵。