《數(shù)字信號處理基礎(chǔ)教程》系統(tǒng)地討論了數(shù)字信號處理的基礎(chǔ)理論、基本概念、基本分析方法、算法、設(shè)計。全書共7章，包括三部分內(nèi)容。*部分是離散時間信號（序列）與系統(tǒng)的基本概念、模擬信號用數(shù)字信號處理的原理方法、時域、頻域（z變換）的分析方法，包括第1、2章的內(nèi)容；第二部分為數(shù)字譜分析、離散傅里葉變換及其快速算法，包括第3、4章的內(nèi)容；第三部分為各種IIR及FIR數(shù)字濾波器的基本概念、理論、結(jié)構(gòu)與設(shè)計方法，這包括第5、6、7章；《數(shù)字信號處理基礎(chǔ)教程》可作為大學(xué)本專科院校通信工程、電子信息工程、信息工程等專業(yè)的教材，也可供從事這些專業(yè)及相近專業(yè)數(shù)字信號處理的科學(xué)研究工作者和工程技術(shù)人員作為參考書。
《數(shù)字信號處理基礎(chǔ)教程》著重基本概念、基本原理的闡述及各概念之間的相互聯(lián)系。既重視原理、概念和算法的講解，保持課程知識體系的完整性和系統(tǒng)性，又重視算法實(shí)現(xiàn)和實(shí)踐。本書圖文并茂在介紹這些理論的同時將MATLAB引入其中，以工程實(shí)際為背景，深入詳盡分析各種實(shí)例，使學(xué)生盡快掌握數(shù)字信號處理的精髓，掌握數(shù)字信號處理系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)。并能提供完整的MATLAB程序。本書條理清楚，論述深入淺出，有較多的例題，便于自學(xué)。
前言
隨著信息、通信、計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)字信號處理的理論得到快速發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域也日益廣泛，數(shù)字信號處理已快速成長為一個主要的學(xué)科領(lǐng)域，成為各大專院校相關(guān)專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)必修課程，其課程的學(xué)科內(nèi)容也在不斷充實(shí)和完善，從而推動教材內(nèi)容也隨之進(jìn)行修改、充實(shí)和更新。
本書具有如下主要特點(diǎn)：
（1） 強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)，內(nèi)容包括數(shù)字信號與系統(tǒng)； 離散傅里葉變換及快速算法(數(shù)字譜分析)； 濾波器理論與設(shè)計（IIR、FIR）三大塊。現(xiàn)在許多高校限于學(xué)時等因素也只講這些內(nèi)容，而目前許多數(shù)字信號處理教材內(nèi)容不斷增加，如小波變換、數(shù)字信號處理中的有限字長效應(yīng)、線性預(yù)測和最優(yōu)線性濾波器、自適應(yīng)濾波器及功率譜估計等。這些內(nèi)容往往成了擺設(shè)，當(dāng)然并不是說不應(yīng)該有這些新知識，只是大部分普通高校沒有講授。
（2） 本書的習(xí)題也進(jìn)行了有針對性的設(shè)計，包括填空題、選擇題、計算題及綜合題，同時大部分習(xí)題給出了詳細(xì)答案。這些習(xí)題都非常有啟迪意義，能夠幫助讀者更好地理解數(shù)字信號處理的相關(guān)內(nèi)容。以往教材每章都給出大量習(xí)題，在附錄中給出答案，但這些答案非常簡單，有的還省略了，同時配套出版習(xí)題解答書籍，可能是考慮讓學(xué)生自己來思考，但對互聯(lián)網(wǎng)如此發(fā)達(dá)的今天，這樣只會增加障礙與不便。
（3） 本書中各章末都拿出一節(jié)增加MATLAB應(yīng)用實(shí)例，并給出完整程序，有助于學(xué)生理解和掌握數(shù)字信號處理的基本理論和基本實(shí)現(xiàn)方法。
（4） 本書雖強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)，但知識能全面、深入地闡述近年來數(shù)字信號處理領(lǐng)域的新技術(shù)和新成果； 圖文并茂，能用圖形說明的不用文字闡述； 結(jié)合典型實(shí)例進(jìn)行分析，實(shí)用性、實(shí)踐性強(qiáng)，理論聯(lián)系實(shí)際，側(cè)重實(shí)用，使學(xué)生在實(shí)踐中掌握數(shù)字信號處理的基本概念、基本方法和基本應(yīng)用。
本書由陳純鍇進(jìn)行規(guī)劃、組織和統(tǒng)編，天津工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院數(shù)字信號處理課程組老師均參與編寫，陳純鍇編寫了緒論、第6、7章及第1、5章部分內(nèi)容，第4章由龍幫強(qiáng)老師完成，第1章部分內(nèi)容由徐妮妮老師完成，第2章由王少娜老師完成，第3章由關(guān)雪梅老師完成，第5章部分內(nèi)容由王雯老師完成。全書由陳純鍇統(tǒng)稿。澳大利亞Wollongong大學(xué)的J. Tong教授與天津工業(yè)大學(xué)的吳濤老師提出了建議與意見，在此表示感謝！
在本書的編寫過程中，我們參閱了大量文獻(xiàn)，在此對本書末列出的參考文獻(xiàn)以及書中未能提及資料來源的文獻(xiàn)的作者表示誠摯的感謝。另外還要感謝清華大學(xué)出版社的趙凱編輯及其他工作人員，他們在本書的出版過程中給予了大力支持與幫助。由于編者水平有限，疏漏和不當(dāng)之處在所難免，敬請讀者批評指正。本教材配有完整課件，聯(lián)系人： 陳純鍇，Email: chenchunkai@tjpu.edu.cn。
編者2018年5月
目錄
緒論
第1章離散時間信號與系統(tǒng)
1.1引言
1.2模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號方法
1.2.1理想采樣
1.2.2采樣定理
1.2.3重構(gòu)帶限模擬信號
1.3離散時間信號序列
1.3.1離散時間信號及其表示
1.3.2常用典型序列
1.3.3序列的周期性
1.3.4序列的運(yùn)算
1.3.5序列的能量
1.3.6用單位脈沖序列表示任意序列
1.3.7序列的卷積
1.4離散時間系統(tǒng)
1.4.1線性系統(tǒng)
1.4.2時不變系統(tǒng)
1.4.3系統(tǒng)的因果性
1.4.4系統(tǒng)的穩(wěn)定性
1.4.5常系數(shù)線性差分方程
1.4.6線性時不變系統(tǒng)的輸入輸出關(guān)系
1.4.7線性時不變系統(tǒng)的性質(zhì)
1.5MATLAB應(yīng)用實(shí)例
【本章習(xí)題】
第2章Z變換與序列傅里葉變換
2.1序列的Z變換
2.2序列傅里葉變換
2.3拉普拉斯變換、Z變換、傅里葉變換的關(guān)系
2.4離散時間系統(tǒng)的頻域分析
2.5MATLAB應(yīng)用實(shí)例
【本章習(xí)題】
第3章離散傅里葉變換
3.1引言
3.2周期序列的離散傅里葉級數(shù)
3.2.1離散傅里葉級數(shù)定義
3.2.2離散傅里葉級數(shù)的性質(zhì)
3.3有限長序列離散傅里葉變換
3.3.1離散傅里葉變換定義
3.3.2DFT與序列傅里葉變換、Z變換的關(guān)系
3.4離散傅里葉變換的性質(zhì)
3.5頻域采樣理論
3.6MATLAB應(yīng)用實(shí)例
【本章習(xí)題】
第4章快速傅里葉變換
4.1直接計算DFT的運(yùn)算量和減少運(yùn)算量的途徑
4.2基2FFT算法
4.2.1時域抽取法基2FFT(DITFFT)基本原理
4.2.2DITFFT算法與直接計算DFT運(yùn)算量的比較
4.2.3DITFFT的運(yùn)算規(guī)律及編程思想
4.2.4按時間抽取的FFT算法的其他形式流圖
4.3頻域抽取法基2FFT(DIFFFT)基本原理
4.3.1算法原理
4.3.2DITFFT與DIFFFT的異同
4.3.3IDFT的高效算法及編程考慮
4.4利用FFT分析時域連續(xù)信號頻譜
4.4.1基本步驟
4.4.2可能出現(xiàn)的誤差
4.5MATLAB應(yīng)用實(shí)例
【本章習(xí)題】
第5章數(shù)字濾波器基本結(jié)構(gòu)及狀態(tài)變量分析法
5.1引言
5.2用信號流圖表示網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
5.3無限長單位沖激響應(yīng)濾波器的基本結(jié)構(gòu)
5.3.1直接型
5.3.2級聯(lián)型
5.3.3并聯(lián)型
5.4有限長單位沖激響應(yīng)濾波器的基本結(jié)構(gòu)
5.4.1直接型
5.4.2級聯(lián)型
5.4.3頻率采樣型
5.5狀態(tài)變量分析法
5.5.1由信號流圖建立狀態(tài)方程
5.5.2由系統(tǒng)函數(shù)建立狀態(tài)方程
5.5.3由狀態(tài)變量分析法轉(zhuǎn)換到輸入輸出分析法
5.6MATLAB應(yīng)用實(shí)例
【本章習(xí)題】
第6章無限脈沖響應(yīng)數(shù)字濾波器的設(shè)計
6.1濾波器基本概念
6.2模擬濾波器設(shè)計
6.2.1巴特沃斯型模擬低通濾波器的設(shè)計方法
6.2.2模擬高通、帶通和帶阻濾波器設(shè)計
6.3脈沖響應(yīng)不變法設(shè)計IIR數(shù)字濾波器
6.3.1變換原理
6.3.2變換方法
6.3.3脈沖響應(yīng)不變法的優(yōu)缺點(diǎn)
6.4用雙線性變換法設(shè)計IIR數(shù)字濾波器
6.4.1變換原理
6.4.2雙線性變換法設(shè)計數(shù)字濾波器的步驟
6.4.3數(shù)字角頻率和模擬角頻率之間的關(guān)系
6.4.4雙線性變換法特點(diǎn)
6.5MATLAB應(yīng)用實(shí)例
【本章習(xí)題】
第7章有限脈沖響應(yīng)數(shù)字濾波器的設(shè)計
7.1線性相位FIR數(shù)字濾波器的性質(zhì)
7.1.1FIR濾波器
7.1.2線性相位FIR濾波器特性
7.1.3線性相位FIR數(shù)字濾波器的幅度特點(diǎn)
7.1.4線性相位FIR數(shù)字濾波器零點(diǎn)分布特點(diǎn)
7.2用窗函數(shù)法設(shè)計FIR濾波器
7.2.1設(shè)計思路
7.2.2設(shè)計原理
7.2.3典型窗函數(shù)
7.2.4用窗函數(shù)法設(shè)計FIR濾波器方法
7.3頻率取樣設(shè)計法
7.3.1設(shè)計思路與原理
7.3.2線性相位的約束
7.3.3設(shè)計步驟
7.3.4FIR濾波器和IIR濾波器的比較
7.4MATLAB應(yīng)用實(shí)例
【本章習(xí)題】
附錄A各章習(xí)題詳細(xì)解答
參考文獻(xiàn)
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