編輯推薦

提供配套電子課件、MATLAB源代碼、視頻、習題參考答案、慕課（MOOC）網上在綫課程等。

內容簡介

本書係統講述數字信號處理的基本原理、實現及應用，主要講述時域離散信號與係統的基本概念及時域和頻域分析方法，重點討論離散傅裏葉變換及其快速算法、數字濾波器的基本概念與理論、數字濾波器的設計與實現方法，介紹有關多采樣率數字信號處理的基本理論和高效實現方法、數字信號處理的典型應用，結閤各章節的知識點、例題和習題介紹MATLAB信號處理方法。本書提供配套電子課件、MATLAB源代碼、視頻、習題參考答案、慕課（MOOC）網上在綫課程等。 本書適閤作為高等學校電子信息類專業和相近專業本科生的教材，也可作為相關專業科技人員的參考書。

作者簡介

張立材，碩士，副教授，西安建築科技大學通信工程教研室與通信與信息係統研究所骨乾教師，陝西省圖形圖像學會會員和建築學會弱電分會會員。1993年畢業於西安交通大學，獲工學碩士學位。長期從事、電子信息及通信工程方麵的教學及科研工作，主要研究領域包括自動化係統、數字圖像處理，計算機與通信網絡安全，智能信息處理等。 目前承擔或參與多項縱嚮和橫嚮科研任務，先後獲得西安交通大學校級科技進步2、3等奬3項，西安建築科技大學各類教學優秀奬3項，編著教材4部，主編教材2部。目前主要方嚮為：自動控製理論與應用，自動信號檢測技術與信息融閤技術，圖形、圖像的智能處理與分析，嵌入式智能控製技術及應用等。孫曉艷，博士，副教授，西安建築科技大學通信工程教研室骨乾教師。2011年畢業於西安電子科技大學，獲工學博士學位。長期從事通信工程方麵的教學與科研工作，主要研究領域包括：無綫通信係統、移動自組織網絡、無綫傳感器網絡、車聯網和物聯網等。承擔或參與多項縱嚮和橫嚮科研項目和教學研究項目，編著教材3部。

目錄

目 錄
第1章 離散時間信號與係統 1
1．1 信號和信號處理 1
1．1．1 信號的特徵與分類 1
1．1．2 典型的信號處理運算 3
1．2 離散時間信號 6
1．2．1 時域離散信號的錶示方法 6
1．2．2 典型的時域離散信號 8
1．2．3 周期序列 10
1．2．4 離散序列的時域運算 11
1．2．5 任意序列的單位脈衝序列錶示 17
1．3 時域離散係統 17
1．3．1 綫性時不變離散係統 18
1．3．2 綫性時不變離散係統輸齣與輸入的關係 20
1．3．3 係統的因果性和穩定性 23
1．4 常係數綫性差分方程 27
1．4．1 N階綫性時不變係統的差分方程描述 27
1．4．2 綫性常係數差分方程的遞推解法 28
1．4．3 用MATLAB求解差分方程 29
1．5 模擬信號數字化處理方法 30
1．5．1 時域采樣 30
1．5．2 采樣在頻域中的效應 30
1．5．3 模擬信號的恢復 34
小結 36
思考練習題 37
習題 37
第2章 時域離散信號的頻域分析 40
2．1 時域離散信號的傅裏葉變換 40
2．1．1 時域離散信號的傅裏葉變換的定義 40
2．1．2 周期序列的離散傅裏葉級數 41
2．1．3 周期序列的傅裏葉變換錶示 43
2．1．4 序列傅裏葉變換的性質 46
2．1．5 時域離散信號傅裏葉變換的對稱性 47
2．2 時域離散信號的z變換 51
2．2．1 z變換的定義 51
2．2．2 z變換的收斂域 52
2．2．3 序列z變換與其傅裏葉變換之間的關係 55
2．2．4 z逆變換 57
2．2．5 z變換的性質 62
2．3 時域離散係統的係統函數與係統頻率特性 68
2．3．1 係統的傳輸函數與係統函數 68
2．3．2 利用係統函數分析係統的因果穩定性 69
2．3．3 用z變換計算係統的輸齣響應 71
2．3．4 用係統函數的零、極點分布分析係統的頻率特性 76
2．4 時域離散信號z變換與拉普拉斯變換、傅裏葉變換的關係 80
小結 82
思考練習題 83
習題 84
第3章 離散傅裏葉變換 90
3．1 離散傅裏葉變換的定義 90
3．1．1 離散傅裏葉變換定義 90
3．1．2 離散傅裏葉變換與FT、ZT、離散傅裏葉級數的關係 91
3．2 離散傅裏葉變換的性質 94
3．3 頻率域采樣 101
3．4 快速傅裏葉變換 103
3．4．1 直接計算離散傅裏葉變換的問題及改進的途徑 103
3．4．2 DIT基2FFT算法 104
3．4．3 DIF基2FFT算法 111
3．4．4 離散傅裏葉逆變換的快速計算方法 111
3．5 離散傅裏葉變換的應用舉例 112
3．5．1 用離散傅裏葉變換計算綫性捲積 112
3．5．2 用離散傅裏葉變換對信號進行譜分析 115
小結 116
思考練習題 116
習題 117
第4章 數字濾波器的算法結構 123
4．1 數字濾波器的基本概念 123
4．2 時域離散係統的實現 123
4．2．1 係統分類 123
4．2．2 係統結構的信號流圖錶示 124
4．3 IIR係統的基本結構 125
4．3．1 直接型 125
4．3．2 轉置型 126
4．3．3 級聯型 127
4．3．4 並聯型 128
4．4 FIR係統的基本結構 129
4．4．1 FIR直接型 129
4．4．2 FIR級聯型 130
4．4．3 綫性相位型 130
4．4．4 頻域采樣型 131
4．4．5 快速捲積法 136
4．5 格形網絡 137
4．5．1 全零點（FIR）型 137
4．5．2 全極點（IIR）型 139
4．5．3 零、極點（IIR）型 140
4．6 特殊濾波器 141
4．6．1 全通濾波器 141
4．6．2 數字諧振器 143
4．6．3 數字陷波器 145
4．6．4 最小相位濾波器 146
4．6．5 梳狀濾波器 147
4．6．6 正弦波發生器 148
4．6．7 數字信號處理係統結構的計算復雜度 149
小結 149
思考練習題 150
習題 150
第5章 無限脈衝響應數字濾波器的設計 153
5．1 模擬濾波器設計 153
5．1．1 模擬濾波器技術指標 153
5．1．2 巴特沃思低通濾波器設計 154
5．1．3 切比雪夫濾波器設計 161
5．1．4 橢圓濾波器設計 168
5．1．5 貝塞爾濾波器設計 170
5．1．6 常用模擬濾波器的比較 171
5．1．7 模擬濾波器頻率變換 171
5．2 IIR數字濾波器設計 178
5．2．1 脈衝響應不變法 179
5．2．2 雙綫性變換法 184
5．2．3 低通、高通、帶通及帶阻IIR數字濾波器的設計 191
5．2．4 IIR數字濾波器的頻率變換 197
小結 200
思考練習題 200
習題 201
第6章 有限脈衝響應濾波器的設計 204
6．1 綫性FIRDF的特點 204
6．1．1 FIRDF綫性相位條件 204
6．1．2 FIRDF幅度特性 206
6．1．3 FIRDF零點分布特點 210
6．2 窗函數法設計FIR DF 210
6．2．1 FIRDF窗函數設計方法 211
6．2．2 常用窗函數 214
6．2．3 用窗函數法設計FIRDF的MATLAB函數 219
6．3 頻率采樣法設計FIRDF 224
6．3．1 頻率采樣法設計FIR DF基本原理 224
6．3．2 頻率采樣法設計綫性相位濾波器的條件 225
6．3．3 逼近誤差及其改進措施 226
6．4 等波紋最佳逼近設計法 232
6．4．1 等波紋最佳逼近基本原理 232
6．4．2 remez和remezord函數及應用 236
6．4．3 FIR數字微分器設計 237
6．4．4 FIR希爾伯特變換器設計 239
6．5 IIR和FIR數字濾波器的比較 240
小結 240
思考練習題 241
習題 242
第7章 多采樣率數字信號處理 247
7．1 多采樣率數字信號處理的工程需求 247
7．2 按整數因子抽取 247
7．3 按整數因子內插 250
7．4 按有理數因子的采樣率轉換 252
7．5 多采樣率轉換濾波器的設計 252
7．5．1 直接型FIR濾波器結構 253
7．5．2 多相濾波器實現 255
7．5．3 采樣率轉換係統的多級實現 257
7．5．4 用MATLAB設計采樣率轉換濾波器 261
小結 261
思考練習題 262
習題 262
第8章 數字信號處理的實現與應用舉例 264
8．1 數字信號處理的軟件實現 264
8．2 數字信號處理中的有限字長效應 266
8．2．1 數值錶示法對量化的影響 267
8．2．2 濾波器係數量化誤差 269
8．2．3 模數轉換器的量化誤差 270
8．2．4 運算産生的誤差 271
8．3 數字信號處理的實現與應用舉例 272
8．3．1 在音頻信號處理中的應用 272
8．3．2 在圖像信號處理中的應用 281
小結 284
思考練習題 284
習題 284
參考文獻 286

前言/序言

前 言

隨著信息科學和計算機技術的迅速發展，數字信號處理理論與應用也得到瞭飛速發展並成為近年來發展最為迅猛的學科之一，並已在多個科學技術領域獲得瞭極為廣泛的應用，成為工科大學生的必修課程和諸多科技領域工程人員必須掌握的一項基本技能。

雖然數字信號處理的重要性已經得到認同，但是學生在學習的過程中對這門課始終是“愛恨交織”。數字信號處理課程大多側重於算法的理論及其推導，學生學起來感到枯燥、難懂，理解睏難。本書力求突齣基本原理、基本概念與基本分析方法的介紹，力求清楚分析、敘述問題。同時，為滿足國傢無綫電技術與信息係統教材編委會製定的教學大綱的要求以及篇幅的限製，本書內容選取堅持少而精的原則。另一方麵，為使有關信號處理的理論更方便地應用於實踐，引入MATLAB進行設計與分析，使得一些很難理解的抽象理論得到直觀演示解釋。為瞭更進一步解決讀者理解睏難的問題，本書在相應的知識點增加瞭補充說明的慕課視頻。在慕課中結閤MATLAB給齣實例和詳細的函數實現和設計代碼，使得讀者可以通過慕課中介紹的方法動手操作加深對理論問題的理解。

本書共分8章。第1章介紹數字信號處理的概念與應用；第2章是學習和應用數字信號處理的理論基礎內容，主要介紹時域離散信號與係統時域分析和變換域分析的基本理論；第3章介紹離散傅裏葉變換及其快速算法和應用等；第4章介紹數字信號處理係統的結構，濾波器的概念以及一些特殊濾波器的概念和特點；第5章以介紹模擬濾波器的設計原理為基礎，介紹IIR數字濾波器的設計方法；第6章介紹FIR數字濾波器的主要特點和設計方法；第7章介紹多采樣率數字信號處理的基本原理、采樣率變換係統的實現方法和高效實現網絡結構等；第8章主要討論數字信號處理中的算法實現及實現中涉及的問題。

本書的先修課程是工程數學、信號與係統、數字電子技術和微機原理等。

本書提供配套電子課件、MATLAB源代碼、視頻、習題參考答案等教輔資料，請登錄華信教育資源網（http://www.hxedu.com.cn）注冊下載，登錄www.hxspoc.cn進行慕課（MOOC）網上在綫課程的學習。

本書參考教學時數為60課時。如果已先修“信號與係統”課程，建議不講第1章和第2章，教學時數減少為40課時左右。少學時教學也可以不講第7章，有選擇地講第8章。對相關專業大專類學生，隻講前6章的參考學時數為50學時。

本書由孫曉艷、王稚慧、要趁紅、張立材編著。第1章和第2章由張立材編寫，第3章和第4章由孫曉艷編寫，第5章和第6章由要趁紅編寫，第7章由王稚慧編寫，第8章由和亮 編寫，各章習題由張超 和何箐 編寫。

由於編者水平所限，書中難免存在不足之處，歡迎廣大讀者指正，以使本書進一步完善。

作 者

2017年12月