數字信號處理——原理、實現及應用(第2版) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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高西全，丁玉美，闊永紅 著

圖書標籤:

• 數字信號處理
• 信號處理
• DSP
• 通信工程
• 電子工程
• 算法
• MATLAB
• 圖像處理
• 濾波
• 傅裏葉變換

店铺： 广影图书专营店

出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121107641

商品编码：29736002548

包装：平装

出版时间：2010-06-01

基本信息

書名:數字信號處理——原理、實現及應用(第2版)

定價：35.00元

售價：23.8元,便宜11.2元,摺扣68

作者:高西全,丁玉美,闊永紅

齣版社：電子工業齣版社

齣版日期：2010-06-01

ISBN：9787121107641

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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內容提要

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本書為普通高等教育“十一五”*規劃教材。
本書係統地介紹瞭數字信號處理的基本原理、算法及其軟硬件實現方法。主要講述時域離散信號與係統的基本概念和時域、頻域的分析方法。重點介紹離散傅裏葉變換及其快速算法、數字濾波的基本概念與理論、數字濾波器的設計與實現方法。介紹模擬信號數字處理原理與方法、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。
結閤各章的內容，介紹相應的MATLAB信號處理工具箱函數，並給齣用MATLAB闡述問題和求解計算問題的程序。各章中安排瞭豐富的例題、習題和上機題。
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教材，也可以作為相關專業科技人員的參考書。

目錄

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緒論
0.1 數字信號處理的基本內容
0.2 數字信號處理的實現方法
0.3 數字信號處理的主要優點
章 時域離散信號和係統
1.1 引言
1.2 模擬信號、時域離散信號和數字信號
　　1.2.1 時域離散信號和數字信號
　　1.2.2 時域離散信號的錶示方法
　　1.2.3 常用時域離散信號
1.3 時域離散係統
　　1.3.1 綫性時不變時域離散係統
　　1.3.2 綫性時不變係統輸齣和輸入之間的關係
　　1.3.3 係統的因果性和穩定性
1.4 時域離散係統的輸入輸齣描述法——綫性常係
　　數差分方程
　　1.4.1 綫性常係數差分方程
　　1.4.2 綫性常係數差分方程的遞推解法
　　1.4.3 用MATLAB求解差分方程
　　1.4.4 應用舉例——滑動平均濾波器
習題與上機題
第2章 時域離散信號和係統的頻域分析
2.1 引言
2.2 時域離散信號的傅裏葉變換
　　2.2.1 時域離散信號的傅裏葉變換的定義
　　2.2.2 周期信號的離散傅裏葉級數
　　2.2.3 周期信號的傅裏葉變換
　　2.2.4 時域離散信號傅裏葉變換的性質
2.3 時域離散信號的Z變換
　　2.3.1 時域離散信號Z變換的定義及其與傅裏
　　　　葉變換的關係
　　2.3.2 Z變換的收斂域與序列特性之間的關係
　　2.3.3 逆Z變換
　　2.3.4 Z變換的性質和定理
2.4 利用Z變換對信號和係統進行分析
　　2.4.1 係統的傳輸函數和係統函數
　　2.4.2 根據係統函數的極點分布分析係統的因
　　　　果性和穩定性
　　2.4.3 用Z變換求解係統的輸齣響應
　　2.4.4 係統穩定性的測定及穩定時間的計算
　　2.4.5 根據係統的零、極點分布分析係統的
　　　　頻率特性
習題與上機題
第3章 離散傅裏葉變換（DFT）及其快速算法（FFT）
3.1 離散傅裏葉變換的定義及物理意義
　　3.1.1 DFT定義
　　3.1.2 DFT與ZT、FT、DFS的關係
　　3.1.3 DFT的矩陣錶示
　　3.1.4 用MATLAB計算序列的DFT
3.2 DFT的主要性質
3.3 頻域采樣
3.4 DFT的快速算法——快速傅裏葉變換（FFT）
　　3.4.1 直接計算DFT的特點及減少運算量的基本途徑
　　3.4.2 基2 FFT算法
3.5 DFT（FFT）應用舉例
　　3.5.1 用DFT（FFT）計算兩個有限長序列的
　　　　綫性捲積
　　3.5.2 用DFT計算有限長序列與無限長序列的
　　　　綫性捲積（85）
　　3.5.3 用DFT對序列進行譜分析
習題與上機題
第4章 模擬信號數字處理
4.1 模擬信號數字處理原理方框圖
4.2 模擬信號與數字信號的相互轉換
　　4.2.1 時域采樣定理
　　4.2.2 帶通信號的采樣
　　4.2.3 A/D變換器
　　4.2.4 將數字信號轉換成模擬信號
4.3 對數字信號處理部分的設計考慮
4.4 綫性模擬係統的數字模擬
4.5 模擬信號的頻譜分析
　　4.5.1 公式推導及參數選擇
　　4.5.2 用DFT（FFT）對模擬信號進行譜分析的誤差
　　4.5.3 用DFT（FFT）對周期信號進行譜分析
習題與上機題
第5章 數字濾波器的基本概念及一些特殊濾波器
5.1 數字濾波器的基本概念
5.2 理想數字濾波器
　　5.2.1 理想數字濾波器的特點及分類
　　5.2.2 理想濾波器的近似實現
5.3 簡單濾波器的設計
　　5.3.1 一階數字濾波器
　　5.3.2 二階數字濾波器
　　5.3.3 低通到高通的簡單變換
5.4 數字諧振器
5.5 數字陷波器
5.6 全通濾波器
5.7 小相位濾波器
5.8 梳狀濾波器
5.9 正弦波發生器
習題與上機題
第6章 IIR數字濾波器（IIRDF）設計
6.1 模擬濾波器設計
　　6.1.1 模擬濾波器設計指標
　　6.1.2 巴特沃思模擬低通濾波器設計
　　6.1.3 切比雪夫（Chebyshev）濾波器設計
　　6.1.4 橢圓濾波器
　　6.1.5 貝塞爾（Bessel）濾波器設計
　　6.1.6 用MATLAB設計模擬濾波器
　　6.1.7 五種類型模擬濾波器的比較
　　6.1.8 頻率變換與高通、帶通及帶阻濾波器設計
6.2 IIR數字濾波器設計
　　6.2.1 用脈衝響應不變法設計IIRDF
　　6.2.2 用雙綫性變換法設計IIRDF
　　6.2.3 高通、帶通和帶阻IIRDF
　　6.2.4 IIRDF的頻率變換
習題與上機題
第7章 FIR數字濾波器（FIRDF）設計
7.1 綫性相位FIRDF及其特點
7.2 用窗函數法設計FIRDF
　　7.2.1 用窗函數法設計FIRDF的基本方法
　　7.2.2 窗函數法的設計性能分析
　　7.2.3 典型窗函數介紹
　　7.2.4 用窗函數法設計FIRDF的步驟及
　　　　MATLAB設計函數（192）
7.3 利用頻率采樣法設計FIRDF
　　7.3.1 頻率采樣設計法的基本概念
　　7.3.2 設計綫性相位特性FIRDF時，頻域
　　　　采樣H (k)的設置原則
　　7.3.3 逼近誤差及改進措施
7.4 利用等波紋佳逼近法設計FIRDF
　　7.4.1 等波紋佳逼近法的基本思想
　　7.4.2 remez和remezord函數介紹
　　7.4.3 FIR希爾伯特變換器和FIR數字微分器設計
7.5 FIRDF與IIRDF的比較
習題與上機題
第8章 時域離散係統的實現
8.1 引言
8.2 FIR網絡結構
　　8.2.1 FIR直接型結構和級聯型結構
　　8.2.2 綫性相位結構
　　8.2.3 FIR頻率采樣結構
　　8.2.4 快速捲積法
8.3 IIR網絡結構
　　8.3.1 IIR直接型網絡結構
　　8.3.2 IIR級聯型網絡結構
　　8.3.3 IIR並聯型網絡結構
　　8.3.4 轉置型網絡結構
8.4 格型網絡結構
　　8.4.1 全零點格型網絡結構
　　8.4.2 全極點格型網絡結構
8.5 用軟件實現各種網絡結構
8.6 數字信號處理中的量化效應
　　8.6.1 量化及量化誤差
　　8.6.2 A/D變換器中的量化效應
　　8.6.3 係數量化效應
　　8.6.4 運算中的量化效應
8.7 濾波器設計與分析工具
習題與上機題
第9章 多采樣率數字信號處理
9.1 引言
9.2 整數因子抽取
9.3 整數因子內插
9.4 按有理數因子I/D的采樣率轉換
9.5 采樣率轉換濾波器的高效實現方法
　　9.5.1 直接型FIR濾波器結構
　　9.5.2 多相濾波器結構
9.6 采樣率轉換係統的多級實現
9.7 采樣率轉換器的MATLAB實現
9.8 采樣率轉換在數字語音係統中的應用
　　9.8.1 數字語音係統中的信號采樣過程及
　　　　其存在的問題
　　9.8.2 數字語音係統中改進的A/D轉換方案
　　9.8.3 接收端D/A轉換器的改進方案
習題與上機題
0章 數字信號處理應用舉例
10.1 引言
10.2 數字信號處理在雙音多頻撥號係統中的應用
10.3 數字信號處理在音樂信號處理中的應用
　　 10.3.1 時域處理
　　 10.3.2 頻域處理
附錄A MATLAB信號處理工具箱函數錶
參考文獻

作者介紹

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文摘

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序言

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《模擬信號的藝術與科學：從基礎到前沿》 引言： 在浩瀚的信息時代，我們耳畔的音樂、眼前流暢的視頻、手中通信的便捷，無不建立在對信息信號的精確捕捉、處理和傳輸之上。而這一切的起點，往往源於對自然界中豐富多彩的模擬信號的深刻理解和巧妙運用。本書《模擬信號的藝術與科學：從基礎到前沿》正是這樣一部緻力於揭示模擬信號世界奧秘的著作。它並非一本技術手冊，而是對模擬信號這一古老而又充滿活力的領域的一次全麵而深入的探索，旨在引導讀者穿越模擬信號的海洋，領略其內在的優雅邏輯，掌握其精妙的實現技藝，並洞悉其在當今科技浪潮中的不朽應用。 第一部分：模擬信號的基石——理論的殿堂 本書的開篇，我們將一同潛入模擬信號的理論根基。模擬信號，作為信息傳遞的最初載體，其本質在於連續性和無限可分性。理解其數學模型至關重要。傅裏葉分析，作為分析周期信號和非周期信號的強大工具，將引領我們看到信號的頻率域構成，如同解剖一把小提琴，既能聽到悠揚的鏇律，也能辨析齣構成鏇律的各個音符及其強度。我們將深入探討正弦波、方波、鋸齒波等基本波形，理解它們的幅值、頻率、相位等關鍵參數如何共同塑造信號的特性。 頻率域的視角將進一步拓展到功率譜密度和能量譜密度的概念。功率譜密度描述瞭信號的功率在頻率上的分布，對於理解噪聲的影響和信號的能量歸屬至關重要；能量譜密度則揭示瞭瞬時信號的能量在頻率上的分布。這些概念不僅是理論的基石，更是後續信號分析和設計的有力支撐。 信號的另一個重要屬性是其統計特性。我們將審視隨機信號的建模，包括平穩隨機過程和非平穩隨機過程。高斯分布、泊鬆分布等概率分布將幫助我們理解信號在隨機乾擾下的行為。自相關函數和互相關函數將揭示信號自身的統計規律以及不同信號之間的統計關聯性，這在信號檢測、估計和濾波等領域有著不可替代的作用。 此外，捲積定理將作為信號係統分析的核心工具之一，深入探討係統的衝激響應如何決定係統的輸齣。理解綫性時不變（LTI）係統是模擬信號處理的關鍵，我們將從時域和頻域兩個維度來分析LTI係統的特性，以及如何通過分析係統的傳遞函數來預測和設計係統的行為。 第二部分：模擬信號的實現——電路的語言 理論的殿堂固然壯麗，但將抽象的概念轉化為實際的器件和電路，纔能讓模擬信號煥發生機。本書的第二部分將聚焦於模擬信號的處理和實現，從基礎的運算電路到復雜的集成係統。 首先，我們將迴顧和深入理解運算放大器（Op-amp）這一模擬電路中的“瑞士軍刀”。從最基本的同相、反相放大器，到差分放大器、積分器、微分器，每一個電路都將幫助我們理解運算放大器如何在信號的幅度、頻率和波形上進行精確的操作。濾波器的設計是模擬信號處理的重中之重。我們將係統地介紹低通、高通、帶通和帶阻濾波器，並探討巴特沃沃斯、切比雪夫、貝塞爾等不同濾波器的設計原則和特性麯綫，理解它們在抑製不需要的頻率成分、提取特定頻率信號方麵的差異與優勢。 對於需要將連續信號轉化為離散信號的場閤，采樣理論將是繞不開的話題。奈奎斯特-香農采樣定理將以其嚴謹的數學證明，揭示采樣率與原始信號帶寬之間的關係，並深入討論采樣過程中可能齣現的混疊現象及其解決方案。保持器（Sample-and-Hold）電路作為采樣過程中的重要組成部分，也將被細緻分析。 在信號的生成方麵，振蕩器電路的原理將得到詳細闡述。從RC振蕩器到LC振蕩器，再到晶體振蕩器，我們將理解不同振蕩器如何利用反饋機製産生穩定且具有特定頻率的周期信號。 此外，本書還將觸及一些更高級的模擬電路主題，例如混頻器（Mixer）在頻率變換中的作用，解調器（Demodulator）在恢復信息信號中的關鍵地位，以及各種模擬信號測量儀器（如示波器、頻譜分析儀）的工作原理，幫助讀者構建一個完整的模擬信號處理鏈條的具象認識。 第三部分：模擬信號的應用——世界的脈搏 模擬信號的處理並非僅僅是學術的探討，它們是連接我們與物理世界的橋梁，是支撐現代科技發展的基石。本書的第三部分將帶領讀者走進模擬信號的廣闊應用領域，從通信到醫療，從工業控製到科學研究。 在通信領域，模擬信號的處理是信息傳輸的核心。本書將探討調幅（AM）、調頻（FM）和調相（PM）等模擬調製技術，理解它們如何將信息信號疊加到高頻載波上，以便於遠距離傳輸。在接收端，解調技術如何從混閤信號中提取齣原始信息，也將得到深入解析。無綫電通信、廣播電視係統等都離不開這些模擬信號處理的基本原理。 在音頻和視頻處理領域，模擬信號更是直接的體現。高質量的音頻放大器、均衡器、混響器等效果設備，都依賴於精密的模擬電路設計。對聲音的細膩處理，無論是音樂製作還是現場擴音，都離不開對模擬信號的精妙控製。 在測量和儀器儀錶領域，模擬信號處理發揮著至關重要的作用。各種傳感器將物理量（如溫度、壓力、光照）轉化為模擬電信號，而這些信號經過放大、濾波、處理後，纔能被讀取和分析。從萬用錶的電壓電流測量，到精密示波器對信號波形的捕捉，都體現瞭模擬信號處理的強大能力。 在工業控製領域，模擬信號依然扮演著重要角色。 PID（比例-積分-微分）控製器作為一種經典的控製算法，其模擬實現電路能夠實時地根據傳感器反饋的模擬信號，對執行機構進行精確的控製，從而穩定和優化工業生産過程。 在生物醫學工程領域，模擬信號處理同樣不可或缺。心電圖（ECG）、腦電圖（EEG）等生物信號，本質上都是微弱的模擬電信號，需要經過高精度、低噪聲的模擬放大和濾波電路，纔能被有效地采集和分析，為疾病的診斷和治療提供依據。 結論： 《模擬信號的藝術與科學：從基礎到前沿》並非一本孤立的技術教材，它力圖將讀者帶入一個生動而富有挑戰的知識領域。通過對模擬信號理論的深刻剖析，對電路實現的細緻講解，以及對其廣泛應用的全麵展示，本書旨在培養讀者對模擬信號處理的直覺理解和解決實際問題的能力。 盡管數字化技術日新月異，但模擬信號作為連接真實世界的橋梁，其重要性從未減弱。理解和掌握模擬信號的處理，不僅是電子工程、通信工程等專業領域從業者的必備技能，更是任何希望深入理解現代科技運作方式的讀者所不可或缺的知識。本書希望能激發讀者對模擬信號世界的好奇心，引領他們在這一充滿魅力的領域中不斷探索，發現更深層次的奧秘。

评分☆☆☆☆☆

說實話，這本書在“應用”這一塊的覆蓋麵雖然廣，但深度上總覺得差點火候。它羅列瞭語音處理、圖像增強、雷達信號等多個應用領域，讓你知道DSP技術可以乾什麼，但真正深入到某個特定應用場景的核心挑戰時，筆墨就顯得有些單薄瞭。舉個例子，在涉及自適應濾波器的章節，雖然講解瞭LMS和RLS算法的推導，但在應用於實際的噪聲消除場景時，例如如何根據環境噪聲的統計特性動態調整步長參數，書中的討論就顯得比較錶層瞭。我希望看到的是更貼近工業界前沿的應用案例分析，比如，在5G通信係統中，如何利用高效的濾波和變換技術來滿足極低延遲的要求；或者在醫療影像設備中，如何平衡計算復雜度和重建質量。目前的“應用”部分，更像是一個“知識點地圖”，而不是一個“能力培養指南”。它為你指明瞭方嚮，但沒有手把手地帶你走過那條最難爬的山路。對於追求最新應用技術的讀者，這本書可能需要搭配更多專業領域的深度文獻一起閱讀。

评分☆☆☆☆☆

對於初學者來說，這本書的難度麯綫設置得有些陡峭瞭。盡管它試圖麵麵俱到，但這種求全的傾嚮反而讓初次接觸DSP的人感到不知所措。很多基礎概念的鋪墊不夠充分，像是默認讀者已經具備瞭紮實的綫性代數和概率論基礎。特彆是當涉及到Z變換和拉普拉斯變換在離散係統中的聯係與區彆時，作者的論述雖然準確，但對於剛接觸“離散”這個概念的學生來說，缺乏必要的過渡和類比。我希望作者能在某些關鍵的數學工具引入時，能提供更多來自直覺的解釋，而不是直接拋齣復雜的公式。例如，在講解窗函數對頻譜泄漏的影響時，如果能用更生動的頻譜圖變化來輔助說明，而不是僅僅停留在數學定義上，效果會好很多。這本書更像是一本麵嚮有一定基礎的研究生參考書，而不是一本真正意義上的入門教材。它的嚴謹性是優點，但易用性和親和力方麵，確實有提升的空間。

评分☆☆☆☆☆

這本書的排版和裝幀質量是值得稱贊的，紙張的質感很好，長時間閱讀下來眼睛也不容易疲勞，這對於一本厚厚的參考書來說非常重要。不過，內容上，我個人更關注的是那些“實現”層麵的細節，比如在使用MATLAB或Python進行仿真驗證時，作者是如何組織代碼結構的。遺憾的是，書中提供的代碼示例，雖然功能完整，但更多是作為理論的輔助證明，缺乏對軟件工程實踐的考量。比如，如何編寫可復用、模塊化的DSP代碼，如何進行高效的內存管理，以及在嵌入式係統上進行實時DSP時需要注意的陷阱，這些“工程實踐的血淚史”在書中幾乎找不到。我希望能看到作者用實際項目驅動的方式來講解，而不是僅僅停留在數學公式和離散係統的抽象層麵。對於希望從學術理論跨越到工程實踐的讀者來說，這本書的“實現”部分更像是一份理論實現的指南，而非一份實戰手冊。我花瞭大量時間去自行補充這些工程化的知識點，這在一定程度上削弱瞭原書的整體價值感。

评分☆☆☆☆☆

這本號稱“原理、實現及應用”的巨著，拿到手的時候，我心裏其實是挺忐忑的。畢竟數字信號處理（DSP）這塊，聽起來就夠硬核，很多教材要麼是理論推導得讓人頭暈眼花，要麼是代碼實現得晦澀難懂，很少有能做到兩者兼顧的。我當初買它，主要是衝著“第2版”去的，希望能在前版的基礎上看到更多與時俱進的內容，特彆是近幾年興起的機器學習在信號處理中的應用，或者更先進的濾波器設計算法。然而，當我翻開前幾章時，那種經典的、教科書式的敘述方式撲麵而來，雖然嚴謹，但閱讀體驗上缺乏一些“現代感”。例如，對於傅裏葉變換的介紹，雖然全麵，但總覺得可以加入更多直觀的圖示或者與實際工程問題的關聯，讓我這個非科班齣身的工程師能更快地建立起感性認識。特彆是關於快速傅裏葉變換（FFT）的章節，雖然原理講得清楚，但對於不同FFT算法的性能對比分析，感覺略顯單薄，沒有深入挖掘不同硬件平颱下選擇特定算法的考量。這本書在基礎概念的夯實上無疑是下瞭大功夫的，但對於如何“用”起來，特彆是如何將理論知識快速轉化為解決實際工程難題的工具，給讀者的指引感覺還可以更具操作性一些。我期待的不僅僅是“是什麼”，更是“怎麼辦”。

评分☆☆☆☆☆

翻閱全書，我最大的感受是它在算法的“新舊交替”上的平衡處理得不夠理想。作為“第2版”，我本期望能看到大量對新興算法，特彆是與人工智能結閤緊密的信號處理方法的深入介紹。例如，深度學習在譜分析、特徵提取方麵的突破性進展，或者一些基於神經網絡的非綫性濾波器的設計思路。然而，書中的核心內容依然緊緊圍繞著經典的FIR/IIR濾波器、譜分析方法等傳統技術展開。這固然保證瞭理論的經典性和穩定性，但對於急需將所學知識應用到當前最熱門技術領域的讀者來說，會感到知識的“保質期”有所縮短。它更像是一部經典的百科全書，係統而全麵地記錄瞭DSP領域的“黃金時代”，但對於正在發生的“數字革命”的浪潮，似乎捕捉和反映得不夠及時和深刻。因此，如果你想打下一個極其紮實的傳統DSP基礎，它無疑是可靠的選擇；但若你想緊跟行業前沿脈搏，可能還需要在其他更側重應用和新技術的資料中尋找補充。