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數字信號處理 版權信息
- ISBN：9787302643371
- 條形碼：9787302643371 ; 978-7-302-64337-1
- 裝幀：平裝-膠訂
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
數字信號處理 本書特色
本書嚴格參照《普通高等學校本科專業目錄》和高等學校電子電氣基礎課程教學指導分委員會《電子電氣基礎課程教學基本要求》編寫。本書在總結作者多年“數字信號處理”課程教學經驗的基礎上，系統地闡述以傅里葉理論為核心的數字信號分析和處理技術，側重基本概念、基本原理、基本方法和典型應用，以此培養學生邏輯思維、創新思維和工程系統觀念，以及面向信息工程領域解決復雜工程問題的系統分析、設計、仿真和實踐能力。
? 系統性強 按照數字信號處理技術的內在聯系安排章節，依托概念體系和知識體系并基于獨立主題單元模式組織內容和素材。
? 循序漸進 遵循認知—理解—應用—創新的規律，強調教材內容和分析方法的連續性，實現前修課程和后續課程的有序銜接。
? 層次分明 利用理論與實踐、模擬與數字、時域與頻域、信號與噪聲等對稱性概念體系，以多角度、分層次方式論述內容。
? 易于掌握 通過大量的直觀圖形和工程實踐實例，將零散的問題系統化，將抽象的問題形象化，將復雜的問題簡單化。
? 規范美觀 除少量的框圖和流圖外，使用先進仿真計算軟件繪制圖形，且保持所繪圖形的規范性和美觀性。
? 可讀性強 注重教材內容的工程性和實際意義，盡量減少繁雜冗長的數學推導，為幾乎所有的公式賦予了明確的物理意義。
? 課程思政 融入能夠體現中國傳統文化和現代科技成果的相關內容和具體實例，有利于提升民族自信心和科技自豪感。
教學資源
? 微課視頻
? 教學課件
? 程序代碼
? 教學大綱
? 電子教案
? 習題解答
注：微課視頻在本書文中掃碼即可觀看，其他文件可到清華大學出版社網站本書頁面（或“人工智能科學與技術”微信公眾號）獲取下載。
數字信號處理 內容簡介
本書是系統論述數字信號處理技術的新形態教材，包含豐富的教學資源，包括紙質圖書、教學課件、 程序代碼、教學大綱和電子教案等。全書共分為12 章：第1 章論述信號的概念、分類以及數字信號處 理發展歷程和主要應用等；第2 章論述離散時間信號與系統、線性時不變系統和線性常系數差分方程； 第3 章論述離散時間傅里葉變換及其性質，以及離散時間系統的頻率特性等；第4 章論述理想采樣過程、 時域采樣定理、插值重構方法和離散時間處理系統等；第5 章論述z 變換的基本概念、有理函數及零極 點圖和z 反變換計算等；第6 章論述LTI 系統的頻率響應、全通與*小相位系統和廣義線性相位系統等； 第7 章論述離散傅里葉級數、離散傅里葉變換以及圓周卷積的計算方法；第8 章論述按時間抽取和按頻 率抽取的FFT 算法，以及用FFT 實現線性卷積的方法；第9 章論述LTI 系統的流圖表示、FIR 系統和IIR 系統的結構和LTI 系統的有限字長效應；第10 章論述基于脈沖響應不變和雙線性變換的IIR 數字濾波器 設計方法；第11 章論述基于經典窗、Kaiser 窗和**逼近原理的FIR 數字濾波器設計方法等；第12 章 論述連續時間信號的頻域分析、正弦序列分析中的加窗和頻域采樣效應，以及短時傅里葉變換等。 本書側重講述數字信號處理技術的基本概念、基本原理和典型應用。為了提高讀者的學習效率，熟 練掌握數字信號處理方法并開展信息處理實踐活動，作者制作了教學課件，并提供全書的程序代碼，以 供讀者參考和借鑒。為了便于教師開展教學，作者提供了教學大綱和電子教案，以及課后計算機仿真實 驗程序等。 本書可以作為高年級本科生或低年級碩士研究生“數字信號處理”課程的教材，也可以作為科研工 作者或工程技術人員的自學參考書。
數字信號處理 目錄
第 1 章 緒論 1
1.1 信號的概念和分類 1
1.1.1 信號和信息 1
1.1.2 信號的分類 4
1.1.3 連續信號和離散信號 5
1.2 數字信號處理系統 7
1.2.1 系統組成 7
1.2.2 實現方法 8
1.3 數字信號處理技術 9
1.3.1 學科概貌 9
1.3.2 應用領域 10
1.3.3 技術優勢 11
本章小結 13
本章習題 13
第 2 章 離散時間信號與系統 14
2.1 離散時間信號 14
2.1.1 序列的概念 14
2.1.2 常用序列 15
2.1.3 序列運算 20
2.1.4 任意序列 22
2.2 離散時間系統 23
2.2.1 線性 23
2.2.2 時不變性 24
2.2.3 因果性 25
2.2.4 穩定性 25
2.3 線性時不變系統 26
2.3.1 序列卷積 26
2.3.2 卷積計算 27
2.3.3 典型性質 31
2.4 線性常系數差分方程 34
2.4.1 遞歸差分方程 35
2.4.2 非遞歸差分方程 36
本章小結 38
本章習題 38
第 3 章 離散時間傅里葉變換 41
3.1 DTFT 的定義和條件 41
3.1.1 DTFT 的定義 41
3.1.2 一致收斂條件 43
3.1.3 均方收斂條件 47
3.2 周期序列的 DTFT 49
3.2.1 復指數和正弦序列 49
3.2.2 單位脈沖的衍生序列 51
3.3 DTFT 的主要性質 53
3.3.1 基本性質 54
3.3.2 對稱性質 58
3.4 LTI 系統的頻率響應 60
3.4.1 頻率響應概念 60
3.4.2 頻率響應實例 62
本章小結 64
本章習題 64
第 4 章 信號采樣和重構 67
4.1 連續時間信號采樣 67
4.1.1 理想采樣過程 67
4.1.2 頻譜周期延拓 69
4.1.3 時域采樣定理 72
4.1.4 采樣序列轉換 74
4.2 帶限信號的插值重構. 76
4.3 連續時間信號的離散時間處理. 79
4.3.1 等效系統的表示方法 80
4.3.2 理想低通濾波器 82
4.4 采樣和重構的誤差分析 84
4.4.1 數值量化及誤差 84
4.4.2 A/D 的量化誤差 86
4.4.3 D/A 的轉換誤差 89
本章小結 92
本章習題 92
第 5 章 z 變換及其反變換 94
5.1 z 變換及其收斂性 94
5.1.1 DTFT 和 z 變換 94
5.1.2 z 變換的收斂性 95
5.1.3 有理函數及零極點圖 96
5.2 典型序列的 z 變換 99
5.2.1 有限長序列 99
5.2.2 右邊序列 101
5.2.3 左邊序列 102
5.2.4 雙邊序列 103
5.3 z 反變換及其計算 105
5.3.1 圍線積分法 105
5.3.2 部分分式展開法 108
5.3.3 冪級數展開法 111
5.4 z 變換的性質 114
5.4.1 主要性質 114
5.4.2 性質列表 119
本章小結 121
本章習題 121
第 6 章 LTI 系統的變換域分析. 124
6.1 LTI 系統的系統函數. 124
6.1.1 LTI 系統的 z 域表示 . 124
6.1.2 因果性和穩定性 126
6.1.3 單位脈沖響應計算 128
6.2 LTI 系統的頻域分析. 132
6.2.1 頻率響應的基本概念 132
6.2.2 LTI 系統的頻率響應 133
6.3 全通系統 138
6.3.1 相同幅度響應的系統 138
6.3.2 全通系統的主要性質 141
6.4 *小相位系統 145
6.4.1 原系統及其逆系統 145
6.4.2 *小相位和全通分解 148
6.4.3 *小相位系統性質 150
6.5 廣義線性相位系統 153
6.5.1 線性相位系統特點 153
6.5.2 四類線性相位系統 154
6.5.3 線性相位系統零點分布 157
本章小結 159
本章習題 159
第 7 章 離散傅里葉變換 163
7.1 離散傅里葉級數 163
7.1.1 DFS 的基本概念 163
7.1.2 DFS 的簡約表示 165
7.2 DFS 的主要性質 167
7.3 離散傅里葉變換 170
7.3.1 DFT 的定義 170
7.3.2 與其他變換的關系 172
7.4 DFT 的主要性質 176
7.4.1 主要性質 177
7.4.2 性質列表 182
7.5 圓周卷積的 DFT 計算. 183
7.5.1 圓周卷積的表示方法 183
7.5.2 用 DFT 計算圓周卷積. 186
本章小結 187
本章習題 187
第 8 章 快速傅里葉變換 190
8.1 DFT 的計算特點 190
8.1.1 DFT 計算量分析 190
8.1.2 降低計算量方法 191
8.2 按時間抽取的 FFT 算法. 192
8.2.1 按時間抽取思想 192
8.2.2 FFT 的計算優勢 196
8.2.3 原位運算和碼位倒序 198
8.3 按頻率抽取的 FFT 算法. 199
8.3.1 按頻率抽取思想 199
8.3.2 IDFT 的計算方法 203
8.4 線性卷積的 FFT 實現 204
8.4.1 卷積與 DFT 205
8.4.2 重疊相加法 207
8.4.3 重疊保留法 209
本章小結 213
本章習題 213
第 9 章 離散時間系統結構. 215
9.1 LTI 系統的流圖表示. 215
9.1.1 信號流圖的基本單元 215
9.1.2 LTI 系統的流圖化簡 218
9.2 FIR 系統的基本結構 219
9.2.1 橫截型結構 220
9.2.2 級聯型結構 220
9.2.3 線性相位結構 222
9.3 IIR 系統的基本結構 223
9.3.1 直接型結構 224
9.3.2 級聯型結構 226
9.3.3 并聯型結構 228
9.3.4 轉置型結構 230
9.4 LTI 系統的有限字長效應 231
9.4.1 系數量化效應 231
9.4.2 運算量化效應 234
9.4.3 零輸入極限環 238
本章小結 241
本章習題 241
第 10 章 IIR 數字濾波器設計 244
10.1 IIR 濾波器設計流程 244
10.1.1 數字濾波器設計概述 244
10.1.2 數字濾波器設計指標 246
10.1.3 IIR 數字濾波器設計思路 248
10.2 典型模擬濾波器 249
10.2.1 巴特沃思濾波器 250
10.2.2 切比雪夫濾波器 251
10.2.3 橢圓濾波器 253
10.2.4 模擬濾波器比較 254
10.3 脈沖響應不變法 255
10.3.1 脈沖響應不變原理 255
10.3.2 模擬/數字系統轉換 256
10.3.3 脈沖響應不變法設計流程. 259
10.4 雙線性變換法 261
10.4.1 雙線性變換原理 261
10.4.2 s 平面和 z 平面映射 263
10.4.3 模擬/數字頻率映射 264
10.4.4 雙線性變換法設計流程. 266
10.5 模擬域和數字域頻率變換 268
10.5.1 模擬域的頻率變換 269
10.5.2 數字域的頻率變換 272
本章小結 276
本章習題 276
第 11 章 FIR 數字濾波器設計 279
11.1 加窗方法的基本原理 279
11.1.1 技術指標變換 279
11.1.2 時域加窗方法 281
11.1.3 頻域卷積分析 283
11.2 基于經典窗的設計方法 286
11.2.1 經典窗函數 286
11.2.2 基于經典窗的設計流程 289
11.3 基于 Kaiser 窗的設計方法 291
11.3.1 Kaiser 窗函數. 292
11.3.2 確定窗口參數 293
11.3.3 基于 Kaiser 窗函數的設計流程 294
11.4 基于*佳逼近的設計方法 296
11.4.1 *佳逼近原理 297
11.4.2 Parks-McClellan 算法. 299
11.5 IIR 和 FIR 數字濾波器比較 302
本章小結 304
本章習題 304
第 12 章 數字信號的頻域分析 307
12.1 連續時間信號的頻域分析 307
12.1.1 頻域分析系統結構 307
12.1.2 模擬/數字頻率關系 311
12.2 正弦序列分析的加窗效應 314
12.2.1 時域加窗效應 314
12.2.2 加窗運算影響 316
12.3 正弦序列分析的頻域采樣 322
12.3.1 柵欄效應表現 323
12.3.2 補零運算影響 326
12.3.3 過采樣的影響 327
12.4 短時傅里葉變換 329
12.4.1 傅里葉變換局限性 329
12.4.2 STFT 基本概念 332
12.4.3 加窗運算影響 333
12.4.4 STFT 實現方法 335
12.4.5 STFT 分析實例 337
本章小結 340
本章習題 340
參考文獻 343
1.1 信號的概念和分類 1
1.1.1 信號和信息 1
1.1.2 信號的分類 4
1.1.3 連續信號和離散信號 5
1.2 數字信號處理系統 7
1.2.1 系統組成 7
1.2.2 實現方法 8
1.3 數字信號處理技術 9
1.3.1 學科概貌 9
1.3.2 應用領域 10
1.3.3 技術優勢 11
本章小結 13
本章習題 13
第 2 章 離散時間信號與系統 14
2.1 離散時間信號 14
2.1.1 序列的概念 14
2.1.2 常用序列 15
2.1.3 序列運算 20
2.1.4 任意序列 22
2.2 離散時間系統 23
2.2.1 線性 23
2.2.2 時不變性 24
2.2.3 因果性 25
2.2.4 穩定性 25
2.3 線性時不變系統 26
2.3.1 序列卷積 26
2.3.2 卷積計算 27
2.3.3 典型性質 31
2.4 線性常系數差分方程 34
2.4.1 遞歸差分方程 35
2.4.2 非遞歸差分方程 36
本章小結 38
本章習題 38
第 3 章 離散時間傅里葉變換 41
3.1 DTFT 的定義和條件 41
3.1.1 DTFT 的定義 41
3.1.2 一致收斂條件 43
3.1.3 均方收斂條件 47
3.2 周期序列的 DTFT 49
3.2.1 復指數和正弦序列 49
3.2.2 單位脈沖的衍生序列 51
3.3 DTFT 的主要性質 53
3.3.1 基本性質 54
3.3.2 對稱性質 58
3.4 LTI 系統的頻率響應 60
3.4.1 頻率響應概念 60
3.4.2 頻率響應實例 62
本章小結 64
本章習題 64
第 4 章 信號采樣和重構 67
4.1 連續時間信號采樣 67
4.1.1 理想采樣過程 67
4.1.2 頻譜周期延拓 69
4.1.3 時域采樣定理 72
4.1.4 采樣序列轉換 74
4.2 帶限信號的插值重構. 76
4.3 連續時間信號的離散時間處理. 79
4.3.1 等效系統的表示方法 80
4.3.2 理想低通濾波器 82
4.4 采樣和重構的誤差分析 84
4.4.1 數值量化及誤差 84
4.4.2 A/D 的量化誤差 86
4.4.3 D/A 的轉換誤差 89
本章小結 92
本章習題 92
第 5 章 z 變換及其反變換 94
5.1 z 變換及其收斂性 94
5.1.1 DTFT 和 z 變換 94
5.1.2 z 變換的收斂性 95
5.1.3 有理函數及零極點圖 96
5.2 典型序列的 z 變換 99
5.2.1 有限長序列 99
5.2.2 右邊序列 101
5.2.3 左邊序列 102
5.2.4 雙邊序列 103
5.3 z 反變換及其計算 105
5.3.1 圍線積分法 105
5.3.2 部分分式展開法 108
5.3.3 冪級數展開法 111
5.4 z 變換的性質 114
5.4.1 主要性質 114
5.4.2 性質列表 119
本章小結 121
本章習題 121
第 6 章 LTI 系統的變換域分析. 124
6.1 LTI 系統的系統函數. 124
6.1.1 LTI 系統的 z 域表示 . 124
6.1.2 因果性和穩定性 126
6.1.3 單位脈沖響應計算 128
6.2 LTI 系統的頻域分析. 132
6.2.1 頻率響應的基本概念 132
6.2.2 LTI 系統的頻率響應 133
6.3 全通系統 138
6.3.1 相同幅度響應的系統 138
6.3.2 全通系統的主要性質 141
6.4 *小相位系統 145
6.4.1 原系統及其逆系統 145
6.4.2 *小相位和全通分解 148
6.4.3 *小相位系統性質 150
6.5 廣義線性相位系統 153
6.5.1 線性相位系統特點 153
6.5.2 四類線性相位系統 154
6.5.3 線性相位系統零點分布 157
本章小結 159
本章習題 159
第 7 章 離散傅里葉變換 163
7.1 離散傅里葉級數 163
7.1.1 DFS 的基本概念 163
7.1.2 DFS 的簡約表示 165
7.2 DFS 的主要性質 167
7.3 離散傅里葉變換 170
7.3.1 DFT 的定義 170
7.3.2 與其他變換的關系 172
7.4 DFT 的主要性質 176
7.4.1 主要性質 177
7.4.2 性質列表 182
7.5 圓周卷積的 DFT 計算. 183
7.5.1 圓周卷積的表示方法 183
7.5.2 用 DFT 計算圓周卷積. 186
本章小結 187
本章習題 187
第 8 章 快速傅里葉變換 190
8.1 DFT 的計算特點 190
8.1.1 DFT 計算量分析 190
8.1.2 降低計算量方法 191
8.2 按時間抽取的 FFT 算法. 192
8.2.1 按時間抽取思想 192
8.2.2 FFT 的計算優勢 196
8.2.3 原位運算和碼位倒序 198
8.3 按頻率抽取的 FFT 算法. 199
8.3.1 按頻率抽取思想 199
8.3.2 IDFT 的計算方法 203
8.4 線性卷積的 FFT 實現 204
8.4.1 卷積與 DFT 205
8.4.2 重疊相加法 207
8.4.3 重疊保留法 209
本章小結 213
本章習題 213
第 9 章 離散時間系統結構. 215
9.1 LTI 系統的流圖表示. 215
9.1.1 信號流圖的基本單元 215
9.1.2 LTI 系統的流圖化簡 218
9.2 FIR 系統的基本結構 219
9.2.1 橫截型結構 220
9.2.2 級聯型結構 220
9.2.3 線性相位結構 222
9.3 IIR 系統的基本結構 223
9.3.1 直接型結構 224
9.3.2 級聯型結構 226
9.3.3 并聯型結構 228
9.3.4 轉置型結構 230
9.4 LTI 系統的有限字長效應 231
9.4.1 系數量化效應 231
9.4.2 運算量化效應 234
9.4.3 零輸入極限環 238
本章小結 241
本章習題 241
第 10 章 IIR 數字濾波器設計 244
10.1 IIR 濾波器設計流程 244
10.1.1 數字濾波器設計概述 244
10.1.2 數字濾波器設計指標 246
10.1.3 IIR 數字濾波器設計思路 248
10.2 典型模擬濾波器 249
10.2.1 巴特沃思濾波器 250
10.2.2 切比雪夫濾波器 251
10.2.3 橢圓濾波器 253
10.2.4 模擬濾波器比較 254
10.3 脈沖響應不變法 255
10.3.1 脈沖響應不變原理 255
10.3.2 模擬/數字系統轉換 256
10.3.3 脈沖響應不變法設計流程. 259
10.4 雙線性變換法 261
10.4.1 雙線性變換原理 261
10.4.2 s 平面和 z 平面映射 263
10.4.3 模擬/數字頻率映射 264
10.4.4 雙線性變換法設計流程. 266
10.5 模擬域和數字域頻率變換 268
10.5.1 模擬域的頻率變換 269
10.5.2 數字域的頻率變換 272
本章小結 276
本章習題 276
第 11 章 FIR 數字濾波器設計 279
11.1 加窗方法的基本原理 279
11.1.1 技術指標變換 279
11.1.2 時域加窗方法 281
11.1.3 頻域卷積分析 283
11.2 基于經典窗的設計方法 286
11.2.1 經典窗函數 286
11.2.2 基于經典窗的設計流程 289
11.3 基于 Kaiser 窗的設計方法 291
11.3.1 Kaiser 窗函數. 292
11.3.2 確定窗口參數 293
11.3.3 基于 Kaiser 窗函數的設計流程 294
11.4 基于*佳逼近的設計方法 296
11.4.1 *佳逼近原理 297
11.4.2 Parks-McClellan 算法. 299
11.5 IIR 和 FIR 數字濾波器比較 302
本章小結 304
本章習題 304
第 12 章 數字信號的頻域分析 307
12.1 連續時間信號的頻域分析 307
12.1.1 頻域分析系統結構 307
12.1.2 模擬/數字頻率關系 311
12.2 正弦序列分析的加窗效應 314
12.2.1 時域加窗效應 314
12.2.2 加窗運算影響 316
12.3 正弦序列分析的頻域采樣 322
12.3.1 柵欄效應表現 323
12.3.2 補零運算影響 326
12.3.3 過采樣的影響 327
12.4 短時傅里葉變換 329
12.4.1 傅里葉變換局限性 329
12.4.2 STFT 基本概念 332
12.4.3 加窗運算影響 333
12.4.4 STFT 實現方法 335
12.4.5 STFT 分析實例 337
本章小結 340
本章習題 340
參考文獻 343
展開全部
數字信號處理 作者簡介
王秋生:北京航空航天大學自動化學院副教授，校級教學名師和優秀主講教師，本科一流課程“數字信號處理”負責人和主講教師。長期從事數字信號處理、數字圖像處理、模式識別與機器學習等方向的教學和科研工作，累計講授7門本科生和研究生核心課程，以第一作者發表教學論文18篇，承擔省部級教學類項目2項、校級教學類重點項目7項；榮獲省部級教學成果獎2項、校級教學成果獎10項。主持和參加國家級、省部級及科研合作項目20余項，發表SCI期刊檢索論文10余篇，獲得北京市科學技術進步獎2項。
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