數字信號處理的內容廣泛、理論復雜，廣大讀者迫切需要一本適應學科發展并能和LabVIEW的工程實際相結合的教科書。本書力求在詳盡論述數字信號處理基礎理論的同時，更多地通過專門設計的LabVIEW課程實驗來幫助讀者了解和掌握數字信號處理的基礎概念和原理，并解決基本的數字信號處理工程問題。全書分為10章，包括緒論、離散時間信號與系統的時域分析、離散時間信號與系統的z域分析和頻域分析、離散傅里葉變換、離散傅里葉變換的快速算法及其他變換、數字濾波器的實現結構、IIR數字濾波器的設計方法、FIR數字濾波器的設計方法、LabVIEW編程簡介、基于LabVIEW的數字信號處理實
邢冀川，1992年北京理工大學光學工程系學士，2003年北京理工大學信息學院碩士，2006年北京理工大學信息學院博士。現為北京理工大學教師。已獲得7項發明專利授權和獲批6項發明專利申請，共發表十多篇SCI、EI論文。主要研究方向為光電信息處理、光電檢測和圖像處理。
目 錄
第0章 緒論 1
0.1 數字信號處理的簡述 1
0.1.1 信號 1
0.1.2 數字信號處理的理論基礎 2
0.2 數字信號處理的實現 3
0.3 數字信號處理的應用 3
0.3.1 數字信號處理系統的突出優點 3
0.3.2 數字信號處理的典型應用 4
0.4 LabVIEW及其信號處理應用介紹 7
本章小結 9
習題 9
第1章 離散時間信號與系統的時域分析 10
1.1 離散時間信號——序列 10
1.1.1 序列的定義 10 目 錄
第0章 緒論 1
0.1 數字信號處理的簡述 1
0.1.1 信號 1
0.1.2 數字信號處理的理論基礎 2
0.2 數字信號處理的實現 3
0.3 數字信號處理的應用 3
0.3.1 數字信號處理系統的突出優點 3
0.3.2 數字信號處理的典型應用 4
0.4 LabVIEW及其信號處理應用介紹 7
本章小結 9
習題 9
第1章 離散時間信號與系統的時域分析 10
1.1 離散時間信號——序列 10
1.1.1 序列的定義 10
1.1.2 序列的基本運算 10
1.1.3 常用典型序列 13
1.2 線性時不變系統 15
1.2.1 線性系統 16
1.2.2 時不變系統 17
1.2.3 線性時不變系統的輸入、輸出關系 18
1.2.4 線性時不變系統的性質 19
1.2.5 因果系統 20
1.2.6 穩定系統 21
1.3 常系數線性差分方程 23
1.3.1 常系數線性差分方程的定義 23
1.3.2 常系數線性差分方程的遞推解法 24
1.4 連續時間信號的抽樣 27
1.4.1 理想信號的抽樣 27
1.4.2 信號的重建 30
1.4.3 信號的實際抽樣 32
本章小結 33
習題 33
第2章 離散時間信號與系統的z域分析和頻域分析 35
2.1 Z變換的定義及收斂域 35
2.1.1 Z變換的定義 35
2.1.2 Z變換的收斂域 35
2.1.3 常用序列的Z變換 39
2.2 Z反變換 41
2.2.1 留數法 41
2.2.2 部分分式展開法 43
2.2.3 長除法 44
2.3 Z變換性質和定理 45
2.3.1 Z變換基本性質 45
2.3.2 Z變換定理 48
2.4 Z變換與其他變換之間的關系 53
2.4.1 Z變換與拉普拉斯變換的關系 53
2.4.2 Z變換與傅里葉變換的關系 54
2.4.3 序列的傅里葉變換 55
2.5 傅里葉變換中的對稱性質 56
2.5.1 共軛對稱序列與共軛反對稱序列 56
2.5.2 用共軛對稱序列與共軛反對稱序列表示任一序列 57
2.5.3 序列傅里葉變換的分解 57
2.5.4 兩個性質 58
2.5.5 序列與傅里葉變換的對應關系 58
2.5.6 實序列的虛實、奇偶特牲 59
2.6 離散系統z域的分析 60
2.6.1 系統函數 61
2.6.2 離散系統的因果性和穩定性 61
2.6.3 系統的頻率響應 63
2.6.4 頻率響應的幾何確定法 63
本章小結 66
習題 66
第3章 離散傅里葉變換（DFT） 68
3.1 傅里葉變換的幾種可能形式 68
3.2 離散傅里葉級數（DFS） 70
3.3 離散傅里葉變換（DFT） 70
3.3.1 DFT的定義 71
3.3.2 DFT與其他變換之間的關系 72
3.4 離散傅里葉變換的性質 73
3.4.1 DFT的隱含周期性 73
3.4.2 線性性質 74
3.4.3 循環移位性質 74
3.4.4 循環卷積定理 76
3.4.5 翻轉序列和復共軛序列的DFT 79
3.4.6 DFT形式下的帕塞瓦爾定理 79
3.4.7 DFT的共軛對稱性 80
3.5 頻域采樣定理 87
3.6 DFT的應用舉例 90
3.6.1 用DFT計算線性卷積 91
3.6.2 用DFT對信號進行譜分析 101
3.6.3 用DFT對雙音多頻信號進行檢測 111
本章小結 114
習題 114
第4章 離散傅里葉變換的快速算法（FFT）及其他變換 123
4.1 提高DFT運算速度的主要方法 123
4.2 按時間抽取奇偶分解的基2-FFT算法 126
4.2.1 基2-DIT-FFT算法的基本原理 126
4.2.2 基2-DIT-FFT算法的運算量 131
4.2.3 基2-DIT-FFT算法的運算特點 133
4.3 按頻率抽取奇偶分解的基2-FFT算法 137
4.3.1 基2-DIF-FFT算法的基本原理 137
4.3.2 基2-DIF-FFT算法的特點 140
4.3.3 基2-DIT -FFT算法與基2-DIF-FFT算法的比較 141
4.4 離散傅里葉反變換（IDFT）的快速計算方法（IFFT） 142
4.4.1 稍微變動FFT參數的IFFT實現方法 142
4.4.2 直接利用FFT算法的IFFT實現方法 144
4.4.3 利用DFT的對稱定理的IFFT實現方法 144
4.5 進一步減小運算量的方法 144
4.5.1 多類蝶形單元運算 145
4.5.2 旋轉因子的生成 146
4.5.3 實數序列的FFT 146
4.6 其他快速算法簡介 147
4.6.1 分裂基FFT算法 147
4.6.2 線性調頻Z變換 152
4.7 離散余弦變換簡介 157
4.7.1 離散余弦變換的定義 157
4.7.2 離散余弦變換DCT與離散傅里葉變換DFT之間的關系 159
4.8 FFT的實際應用 161
4.8.1 線性卷積的快速計算 161
4.8.2 利用FFT算法計算線性相關 161
本章小結 162
習題 162
第5章 數字濾波器的實現結構 166
5.1 數字濾波器結構的表示方法及其分類 166
5.1.1 數字濾波器結構的表示方法 166
5.1.2 數字濾波器的分類 167
5.2 無限長脈沖響應（IIR）濾波器的實現結構 168
5.2.1 直接型 168
5.2.2 級聯型 171
5.2.3 并聯型 173
5.3 有限長脈沖響應（FIR）濾波器的實現結構 174
5.3.1 直接型 175
5.3.2 級聯型 176
5.3.3 頻率采樣型 177
5.3.4 線性相位型 181
本章小結 184
習題 185
第6章 IIR數字濾波器的設計方法 190
6.1 數字濾波器的基本概念 190
6.1.1 數字濾波器的分類 191
6.1.2 數字濾波器的性能指標 192
6.1.3 數字濾波器的設計方法 193
6.2 模擬濾波器的設計 194
6.2.1 模擬濾波器的技術指標 195
6.2.2 巴特沃思低通濾波器的設計 196
6.2.3 切比雪夫濾波器的設計方法 200
6.3 頻率變換 203
6.3.1 低通變換 203
6.3.2 高通變換 204
6.3.3 帶通變換 205
6.3.4 帶阻變換 207
6.4 脈沖響應不變法 209
6.5 雙線性變換法 214
6.6 其他類型數字濾波器的設計 222
本章小結 227
習題 227
第7章 FIR數字濾波器的設計方法 231
7.1 線性相位FIR數字濾波器的特點 231
7.1.1 線性相位條件 232
7.1.2 線性相位FIR 濾波器幅度特性Hg(ω)的特點 234
7.1.3 線性相位FIR 濾波器的零點分布特點 238
7.2 窗函數設計法 239
7.2.1 窗函數法的設計思想 240
7.2.2 常用窗函數 244
7.2.3 窗函數法的設計步驟 246
7.3 頻率采樣設計法 250
7.3.1 頻率采樣法的基本原理 251
7.3.2 頻率采樣法的線性相位條件 251
7.3.3 逼近誤差分析及改進措施 253
7.3.4 頻率采樣法的設計步驟 254
7.4 IIR和FIR數字濾波器的比較 255
本章小結 256
習題 257
第8章 LabVIEW編程簡介 263
8.1 LabVIEW基本開發環境簡介 263
8.1.1 LabVIEW軟件的安裝和啟動 263
8.1.2 前面板 264
8.1.3 程序框圖 266
8.1.4 LabVIEW程序的運行與調試 269
8.1.5 理解LabVIEW的數據流 270
8.2 LabVIEW中的條件結構與循環結構 271
8.2.1 條件結構 271
8.2.2 循環結構 272
8.3 數組與簇 274
8.3.1 數組 274
8.3.2 簇 276
8.3.3 錯誤簇 278
8.4 波形顯示控件 278
8.4.1 波形數據 279
8.4.2 波形圖表 280
8.4.3 波形圖 282
8.4.4 XY圖 283
8.5 子VI 284
習題 286
第9章 基于LabVIEW的數字信號處理實驗 288
9.1 信號序列生成 288
9.2 信號時域分析 294
9.3 離散時間序列信號的卷積 297
9.4 信號頻域分析 301
9.5 數字濾波器設計與應用 309
9.6 數字濾波器的系數量化誤差 316
9.7 信號的內插與抽取 320
9.8 高級數字信號處理技術的應用* 323
9.9 結合數據采集（DAQ）硬件的信號處理實驗 331
9.9.1 數據采集系統（DAQ）與實驗平臺簡介 332
9.9.2 基于NI ELVIS（或NI myDAQ）的波形信號采集 335
9.9.3 對真實信號的實時采集和頻譜分析 344
9.9.4 信號的濾波、合成與輸出 347
9.10 在嵌入式硬件上實現信號處理算法 355
9.10.1 用于信號處理應用的嵌入式硬件平臺 355
9.10.2 基于LabVIEW的嵌入式應用開發與應用 355
參考文獻 362
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