數字信號處理 原萍 9787113141783 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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原萍 著

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出版社： 中国铁道出版社

ISBN：9787113141783

商品编码：29701363044

包装：平装

出版时间：2012-04-01

基本信息

書名：數字信號處理

定價：30.00元

作者：原萍

齣版社：中國鐵道齣版社

齣版日期：2012-04-01

ISBN：9787113141783

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.640kg

編輯推薦

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《數字信號處理(高等學校城市軌道交通係列教材)》由原萍主編，主要介紹離散時間信號與離散時間係統的時域和變換域分析方法。重點在於離散時間傅裏葉變換(DTFT)、離散傅裏葉級數(DFS)、離散傅裏葉變換(DFT)、快速傅裏葉變換(FFT)、Z變換和數字濾波器設計。同時，闡述瞭模擬信號的數字化處理、數字濾波器結構和相關內容的Matlab實現。全書共7章。第。章主要介紹信號與信號處理的基本概念，以及數字信號係統的組成等一些基本知識；章討論離散時間信號錶示、運算，離散時間係統分析以及與之相關的Mat—lab程序；第2章是離散時間信號與係統的變換域分析，主要介紹DTFT、DFS、z變換以及與之相關的Matlab程序；第3章離散傅裏葉變換，主要涉及DFT和與之相關的Matlab程序；第4章快速傅裏葉變換，主要以基2FFT算法為主予以闡述FFT，並輔以Matlab實現；第5章和第6章是圍繞數字濾波器，介紹數字濾波器結構和設計。本書可作為普通高等院校非電子信息類理工科本科生的教材，也可供從事相關工程技術的人員及其他愛好者使用。

內容提要

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目錄

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第0章 緒 論 0．1 信號與信號分類 0．2 信號分析與信號處理 0．3 數字信號處理係統 0．4 數字信號處理的應用章 離散時間信號與係統 1．1 離散時間信號 1．2 離散時間係統 1．3 離散時間係統的差分方程描述法 1．4 本章相關的Matlab釋義與程序實現 習 題第2章 離散時間信號與係統的變換域分析 2．1 非周期序列的傅裏葉變換(DTFT) 2．2 周期序列的離散傅裏葉級數(DFS) 2．3 周期序列的傅裏葉變換 2．4 序列的傅裏葉變換與模擬信號傅裏葉變換之間的關係 2．5 序列的Z變換 2．6 綫性時不變係統的Z域分析 2．7 本章相關的Matlab釋義與程序實現 習 題第3章 離散傅裏葉變換(DFT) 3．1 離散傅裏葉變換(DFT) 3．2 DFT的基本性質 3．3 頻域采樣 3．4 DFT的應用舉例 3．5 本章相關的Matlab釋義與程序實現 習題第4章 快速傅裏葉變換(FFT) 4．1 直接計算DFT的運算量 4．2 時間抽取基2 FFT算法 4．3 頻率抽取基2FFT算法 4．4 IDFT的高效算法 4．5 進一步減少運算量的措施 4．6 本章相關的Matlab釋義與程序實現 習 題第5章 數字濾波器的網絡結構 5．1 概 述 5．2 數字濾波器的實現結構 5．3 IIR網絡結構 5．4 FIR網絡結構 習 題第6章 數字濾波器的設計 6．1 基本概念 6．2 IIR濾波器的設計 6．3 FIR濾波器的設計 6．4 本章相關的Matlab釋義與程序實現 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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《現代信號處理理論與應用》 內容概要： 《現代信號處理理論與應用》深入剖析瞭數字信號處理領域的核心概念、關鍵技術以及前沿發展。本書旨在為讀者構建一個全麵而係統的知識體係，使其能夠深刻理解信號的本質，熟練掌握信號分析、變換、濾波、估計等核心方法，並能夠將其靈活應用於解決實際工程問題。 第一部分：信號與係統的基礎 本部分從最基本的概念入手，為後續深入的學習奠定堅實的基礎。 信號的分類與錶示： 詳細介紹瞭連續時間信號與離散時間信號，周期信號與非周期信號，能量信號與功率信號，確定性信號與隨機信號等信號的常見分類。重點闡述瞭信號在不同域（時域、頻域）的錶示方法，包括衝激函數、階躍函數、指數信號、正弦信號等基本信號的性質及其數學錶達。特彆強調瞭離散時間信號的采樣定理，解析瞭奈奎斯特速率、混疊現象的産生機理及避免方法，為後續的數字信號處理奠定理論基礎。 係統及其性質： 定義瞭係統的基本概念，並從多個維度分析瞭係統的基本性質，包括綫性、時不變性、因果性、穩定性等。通過詳細的數學推導和圖示，清晰地解釋瞭判斷係統性質的方法，並探討瞭不同性質係統在信號處理中的作用和意義。例如，綫性時不變（LTI）係統作為信號處理的核心模型，其捲積和的數學錶達和物理含義被深入解析，為理解係統的輸入輸齣關係提供瞭關鍵工具。 傅裏葉分析： 傅裏葉分析是信號處理的基石，本部分將對其進行詳盡的介紹。從連續時間傅裏葉級數（FS）和傅裏葉變換（FT）齣發，推導瞭其數學公式、收斂條件以及重要的性質，如綫性、時移、頻移、捲積性質、乘積性質等。深入剖析瞭傅裏葉變換在信號頻譜分析中的核心作用，展示瞭如何通過頻域分析來揭示信號的頻率成分和能量分布。隨後，將視角轉嚮離散時間信號，詳細介紹瞭離散時間傅裏葉級數（DTFS）和離散時間傅裏葉變換（DTFT）的概念、計算方法及其與連續時間傅裏葉變換的對應關係。特彆地，對離散傅裏葉變換（DFT）進行瞭重點講解，分析瞭其計算復雜度，並介紹瞭快速傅裏葉變換（FFT）算法的原理和意義，揭示瞭其在實際應用中的巨大價值。 拉普拉斯變換與Z變換： 為瞭處理更廣泛的信號和係統，特彆是涉及不穩定係統和復雜濾波器設計，本部分引入瞭拉普拉斯變換（Laplace Transform）和Z變換（Z-Transform）。詳細介紹瞭它們的基本定義、收斂域（ROC）的概念及其重要性，並推導瞭常見的信號及其變換對。深入分析瞭拉普拉斯變換和Z變換在係統分析中的應用，例如通過零極點圖分析係統的穩定性和頻率響應。重點闡述瞭它們在求解微分方程和差分方程，以及係統穩定性判斷中的作用，為理解更復雜的係統動態行為提供瞭有力工具。 第二部分：離散時間信號處理的核心技術 本部分聚焦於數字信號處理（DSP）的核心技術，為讀者提供一套解決實際問題的工具箱。 離散捲積與係統錶示： 詳細闡述瞭離散時間係統的衝擊響應，並以衝擊響應為基礎，深入講解瞭離散捲積（Discrete Convolution）的計算方法和數學錶達。通過大量的例子，說明瞭捲積運算在描述LTI係統對任意輸入信號響應過程中的核心作用。同時，介紹瞭離散時間係統的其他錶示方法，如差分方程、係統函數（傳遞函數）等，並分析瞭它們之間的相互轉換關係，幫助讀者從不同角度理解和分析係統特性。 數字濾波器的設計與實現： 數字濾波是DSP中最重要也是最常見的應用之一。本部分對數字濾波器進行瞭全麵而深入的探討。 有限脈衝響應（FIR）濾波器： 詳細介紹瞭FIR濾波器的結構、設計方法，包括窗函數法（如矩形窗、漢寜窗、海明窗、布萊剋曼窗等）和頻率采樣法。分析瞭不同窗函數對濾波器頻率響應（通帶紋波、阻帶衰減、過渡帶寬度）的影響。重點講解瞭綫性相位FIR濾波器的設計及其優勢，以及Parks-McClellan算法等最優設計方法。 無限脈衝響應（IIR）濾波器： 介紹瞭IIR濾波器的基本原理，及其與模擬濾波器的對應關係，如脈衝不變法、雙綫性變換法等。詳細講解瞭 Butterworth、Chebyshev (Type I & II)、Elliptic 等經典模擬濾波器的設計，並介紹瞭如何將其轉換為數字IIR濾波器。分析瞭IIR濾波器設計中可能齣現的穩定性問題，以及如何避免。 濾波器實現： 討論瞭FIR和IIR濾波器在硬件和軟件上的實現方式，包括直接型、級聯型、並聯型等結構，並分析瞭不同實現結構在計算復雜度、量化誤差和運算速度方麵的優劣。 采樣與重構： 再次強調瞭采樣定理的重要性，並詳細介紹瞭欠采樣、過采樣等采樣技術。重點解析瞭數字信號重構（從離散樣本恢復連續信號）的過程，包括插值器（Interpolator）的設計，以及零階保持、綫性插值、多項式插值等不同插值方法的原理和適用場景。 譜分析技術： 介紹瞭多種用於分析信號頻率成分的方法。 周期圖法（Periodogram）： 講解瞭基於DFT的周期圖估計信號功率譜密度（PSD）的原理，分析瞭其方差較大、平滑度差的缺點。 Welch方法： 介紹瞭Welch方法，通過對信號進行分段、加窗、平均化來降低周期圖估計的方差，提高譜估計的平滑度和準確性。 模型法譜估計： 引入瞭自迴歸（AR）、移動平均（MA）、自迴歸移動平均（ARMA）等信號模型，並介紹瞭基於這些模型的譜估計方法（如Burg方法、Yule-Walker方程等），這些方法在某些情況下能獲得更高的分辨率。 自相關與互相關函數： 深入分析瞭自相關函數（Autocorrelation Function, ACF）和互相關函數（Cross-correlation Function, CCF）的定義、性質及其在信號分析中的應用。解釋瞭ACF如何揭示信號的周期性、平穩性等內在規律，以及CCF如何在兩個信號之間尋找相似性、延遲等信息。 第三部分：高級數字信號處理理論與應用 本部分將深入探討更復雜的數字信號處理概念和前沿技術，並展示其在各個領域的廣泛應用。 隨機信號處理： 隨機信號的分析是DSP中不可或缺的一部分。本部分詳細介紹瞭隨機信號的統計特性，包括均值、方差、概率密度函數、相關函數等。深入闡述瞭平穩隨機過程（寬平穩、窄平穩）的概念及其判斷方法。重點介紹瞭維納濾波器（Wiener Filter）的設計原理，用於在噪聲乾擾下最優地估計原始信號，並分析瞭其在信號增強、目標跟蹤等方麵的應用。 多速率信號處理： 介紹瞭多速率信號處理的基本概念，包括抽取（Decimation）、插值（Interpolation）和變速率處理。詳細分析瞭它們在信號壓縮、碼分多址（CDMA）通信、軟件無綫電等領域的應用。重點講解瞭多相濾波器組（Polyphase Filter Bank）的結構和設計，及其在解復用、復用和高質量信號重構中的作用。 自適應信號處理： 自適應信號處理是一種能夠根據輸入信號的變化自動調整係統參數的技術。本部分介紹瞭自適應濾波器的基本原理，包括最小均方誤差（LMS）算法、遞歸最小二乘（RLS）算法等。詳細分析瞭它們在噪聲消除、迴聲抵消、信道均衡、模式識彆等領域的應用，展示瞭其強大的魯棒性和靈活性。 小波變換： 介紹瞭小波變換（Wavelet Transform）的概念，它能夠同時提供信號在時間和頻率上的局部化信息，彌補瞭傅裏葉變換在時頻分辨率上的不足。詳細講解瞭連續小波變換（CWT）和離散小波變換（DWT）的原理，以及其在信號去噪、圖像壓縮、特徵提取等方麵的應用。 應用領域示例： 為瞭使理論知識更具實踐指導意義，本書將結閤具體案例，展示數字信號處理在各個領域的應用。 通信係統： 如數字調製解調、信道編碼與解碼、均衡技術、多載波通信（OFDM）等。 語音與音頻處理： 如語音識彆、語音閤成、音頻編碼（MP3, AAC）、聲學迴聲消除、混響消除等。 圖像與視頻處理： 如圖像壓縮（JPEG, MPEG）、圖像增強、邊緣檢測、目標識彆、視頻編碼等。 生物醫學信號處理： 如心電圖（ECG）、腦電圖（EEG）信號的分析與濾波、醫學影像處理等。 雷達與聲納係統： 如目標檢測、目標跟蹤、距離和速度測量等。 控製係統： 如數字控製器設計、係統辨識等。 本書特色： 理論與實踐相結閤： 既有嚴謹的數學推導和理論闡述，也包含豐富的工程實例和應用分析，幫助讀者將理論知識轉化為解決實際問題的能力。 內容循序漸進： 從基礎概念到高級理論，由淺入深，逐步引導讀者掌握數字信號處理的精髓。 數學工具全麵： 涵蓋瞭傅裏葉分析、拉普拉斯變換、Z變換等重要的數學工具，並講解瞭它們在信號處理中的具體應用。 前沿技術追蹤： 介紹瞭小波變換、自適應信號處理等前沿技術，使讀者能夠跟上技術發展的步伐。 豐富的圖示與錶格： 通過大量的圖示、錶格和清晰的數學公式，幫助讀者直觀地理解抽象的信號處理概念。 適閤多層次讀者： 適閤通信工程、電子工程、計算機科學、自動化等相關專業的本科生、研究生，以及從事相關領域工作的工程師和科研人員。 通過研讀《現代信號處理理論與應用》，讀者將能夠建立起紮實的數字信號處理理論基礎，掌握核心的處理技術，並能將所學知識應用於解決現實世界中的各種信號處理問題，從而在各自的專業領域取得更大的成就。

评分☆☆☆☆☆

這本書的排版和裝幀設計簡直是教科書級彆的典範。我總覺得一本好的技術書籍，除瞭內容本身要過硬，閱讀體驗也同樣重要。這本書在這方麵做得非常齣色，紙張的質感很好，不是那種一看就容易反光的廉價紙張，長時間閱讀眼睛也不會感到太纍。更值得稱贊的是它的圖錶質量，那些用來闡述係統結構、信號頻譜以及濾波器響應的插圖，綫條清晰、標注明確，即便是涉及多維度的圖形，也能通過巧妙的布局讓人一目瞭然。這對於理解那些抽象的信號流圖和時域頻域的對應關係至關重要。有時候我看一些老舊的教材，圖示模糊不清，光是辨認符號都要花上好一番功夫，而這本書完全沒有這個問題。可以說，它在視覺上傳達信息的能力，已經達到瞭一個很高的水準，讓學習過程變得更加順暢和愉悅。

评分☆☆☆☆☆

這本書，拿到手裏就感覺分量十足，光是厚度就讓人對它的內容深度有所期待。雖然我還沒來得及深入研讀每一個公式和推導，但光是翻閱目錄和前言，就能感受到作者在梳理這個學科脈絡上的用心良苦。它不像一些入門教材那樣隻是蜻蜓點水地介紹概念，而是更像一位經驗豐富的導師，帶著你一步步深入到數字信號處理的核心殿堂。特彆是那些涉及到傅裏葉變換、Z變換以及濾波器設計的部分，文字描述得非常清晰，即便是初學者也能從中捕捉到理論的精髓，而不是被密集的數學符號嚇退。我尤其欣賞它在理論與實踐之間找到的那個微妙的平衡點，很多章節後麵都會附帶一些實際應用的例子或者編程實現上的思考，這對於我們這些不僅想知道“是什麼”，更想知道“怎麼用”的人來說，簡直是福音。我目前的學習進度主要集中在基礎的采樣和量化理論上，書中對這些基礎概念的闡述極其紮實，為後續更復雜的算法學習打下瞭堅實的地基。

评分☆☆☆☆☆

說實話，我是在一位前輩的強烈推薦下纔決定購買這本關於數字信號處理的書籍的。他告訴我，這本書不僅僅是一本教材，更像是一本“武功秘籍”，裏麵蘊含瞭解決實際工程問題的“內功心法”。目前我主要關注的是自適應濾波器的章節，這部分內容在現代通信和噪聲消除領域應用極為廣泛。這本書對各種經典算法，比如LMS、RLS的推導過程，描述得非常細緻和嚴謹，它沒有迴避那些復雜的數學推導，而是將其清晰地分解成幾個邏輯遞進的步驟。我發現，很多其他資料中一筆帶過的地方，這本書都進行瞭深入的剖析，甚至連算法的收斂性和穩定性分析都有涉及。這種深度，讓人感覺作者不僅是知識的搬運工，更是深刻理解並能創造性應用這些理論的大傢。對於希望從“會用”提升到“精通”的讀者來說，這本書無疑提供瞭極佳的階梯。

评分☆☆☆☆☆

這是一本需要沉下心來細細品味的著作。它不像市麵上很多流行的快餐式技術書籍那樣，用花哨的語言和大量的截圖來吸引眼球，它的語言風格是沉穩、專業且極富邏輯性的。閱讀它，需要一種“坐冷闆凳”的決心，因為每一頁都可能包含著需要反復咀嚼和思考的知識點。我特彆喜歡它在論述某個特定算法的局限性時所展現齣的那種辯證思維，它不隻是歌頌某一種方法的優越性，而是會客觀地指齣其在特定條件下的不足，並引導讀者去思考替代方案。這種批判性思維的培養，對於一個信號處理工程師來說，比單純記住幾個公式要重要得多。這本書真正做到瞭傳道、授業、解惑，它不僅教會瞭我如何進行數字信號處理，更重要的是，它教會瞭我如何去“思考”信號處理中的問題。

评分☆☆☆☆☆

這本書最讓我感到驚喜的一點，是它在內容組織上的邏輯性和連貫性。它似乎很清楚不同背景的讀者可能在哪些地方會感到睏惑，並提前做瞭鋪墊和提醒。比如，在介紹離散時間係統分析時，它先用直觀的物理意義解釋瞭捲積的概念，然後纔引入復雜的數學錶達，這種“先感性認識，後理性升華”的教學方法，極大地降低瞭學習麯綫的陡峭程度。此外，本書似乎還非常注重與現代計算工具的結閤，雖然我還沒到深入實踐的階段，但從章節的布局來看，作者顯然是考慮到瞭MATLAB或Python等工具在驗證理論時的重要性。它構建的理論框架非常穩固，使得讀者在將理論轉化為代碼實現時，能夠有一個清晰的參照係，避免瞭在實際編程中因為理論理解不到位而産生的方嚮性錯誤。