數字信號處理及MATLAB實現（第2版）/高等學校教材·電子信息 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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餘成波，陶紅艷，楊菁 等 著

圖書標籤:

• 數字信號處理
• MATLAB
• 信號處理
• 電子信息
• 高等教育
• 教材
• 通信工程
• 電子工程
• 圖像處理
• 算法實現

齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302154334

版次：2

商品編碼：11335440

品牌：清華大學

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2008-01-01

用紙：膠版紙

頁數：241

字數：390000

正文語種：中文

編輯推薦

　　突齣基本理論方法的工程應用背景，注重理論與實踐的結閤
　　精選大量典型例題，便於問題的闡述和學生的理解
　　完全從教學角度．齣發，內容由淺入深，並注重基本理論的推導、基本運算的掌握
　　教學可操作性強，既便於教師教學，也便於學生自學

內容簡介

　　《數字信號處理及MATLAB實現（第2版）/高等學校教材·電子信息》就數字信號處理的基本理論、算法及MATI.AB實現進行係統的論述。全書共7章，前兩章簡要介紹瞭離散時間信號與係統及Z變換，第3.4章討論離散傅裏葉變換及快速算法，第5～7章介紹數字濾波器的結構和設計方法。在論述瞭基本理論和算法後，本書結閤數字信號處理的典型例題說明用MATIdAI3進行數字信號處理的編程方法與技巧。
　　《數字信號處理及MATLAB實現（第2版）/高等學校教材·電子信息》每章末均編有一定數量的習題，主要用以檢驗學生對基本概念的理解和對分析方法的掌握；同時，本書還配備瞭大量MATl）AB上機實驗。
　　《數字信號處理及MATLAB實現（第2版）/高等學校教材·電子信息》可作為高等科院校計算機、電子信息、通信、自動化等專業本科生的教材，也可供研究生以及從事有關工作的科技人員學習參考用書。

內頁插圖

目錄

第1章 離散時間信號與係統
1.1 離散時間信號——序列
1.1.1 序列的定義
1.1.2 序列的基本運算
1.1.3 常用典型序列
1.2 綫性時不變係統
1.2.1 綫性係統
1.2.2 時不變係統
1.2.3 綫性時不變係統的輸入、輸齣關係
1.2.4 因果係統
1.2.5 穩定係統
1.3 時域離散係統的輸入輸齣描述法——常係數綫性差分方程
1.3.1 常係數綫性差分方程
1.3.2 常係數綫性差分方程的遞推解法
1.4 模擬信號的數字處理
1.4.1 信號的采樣
1.4.2 信號的恢復
1.5 序列的傅裏葉變換及其性質
1.5.1 序列的傅裏葉變換定義
1.5.2 周期序列的離散傅裏葉級數
1.5.3 周期序列的傅裏葉變換
1.5.4 序列傅裏葉變換的性質
1.6 用MATLAB錶示和實現離散時間信號與係統
1.6.1 離散時間信號的MATLAB實現
1.6.2 離散序列的基本運算與波形變換的MATLAB實現
1.6.3 離散序列的奇偶分解MATLAB實現
1.6.4 常係數綫性差分方程解的MATLAB實現
1.6.5 序列的傅裏葉變換與信號重構MATLAB實現
習題與上機實驗

第2章 Z變換
2.1 Z變換的定義及收斂域
2.1.1 Z變換的定義
2.1.2 Z變換的收斂域（ROC）
2.2 Z變換的性質
2.2.1 綫性性質
2.2.2 序列的移位
2.2.3 序列的綫性加權
2.2.4 序列的指數加權（Z域尺度變換）
2.2.5 序列的倒置（反褶）
2.2.6 時域捲積定理
2.2.7 復捲積定理
2.2.8 初值定理
2.2.9 終值定理
2.2.10 復序列的共軛
2.2.11 巴塞伐爾（Parseval）定理
2.3 Z反變換
2.3.1 留數法
2.3.2 部分分式展開法
2.3.3 長除法（冪級數展開法）
2.4 Z變換與拉普拉斯變換、傅裏葉變換的關係
2.4.1 Z變換與拉普拉斯變換的關係
2.4.2 Z變換與模擬信號傅裏葉變換的關係
2.4.3 Z變換與序列傅裏葉變換的關係
2.5 離散係統Z域的分析
2.5.1 利用Z變換求解差分方程
2.5.2 係統函數
2.5.3 離散係統的因果性和穩定性
2.5.4 係統的頻率響應
2.5.5 頻率響應的幾何確定法
2.6 用MATLAB進行離散係統的Z域分析
2.6.1 MATLAB幾個信號處理工具箱函數
2.6.2 利用MATLAB繪製離散係統的零極圖
2.6.3 利用MATLAB分析離散係統的零極圖分布與係統單位響應時域特性的關係
2.6.4 利用係統函數求解離散係統差分方程的MATLAB
2.6.5 利用MATLAB實現z域的部分分式展開式
……

第3章 離散傅裏葉變換
第4章 快速傅裏葉變換
第5章 數字濾波器的基本結構
第6章 無限衝激響應濾波器（IIR）的設計
第7章 有限衝激響應濾波器（FIR）的設計

前言/序言

　　著計算機技術和信息科學的迅速發展，數字信號處理的理論、算法及實現手段也都獲得瞭迅速的發展，已經逐漸發展成為一門獨立的學科並成為信息科學的重要組成部分，在語音處理、圖像處理、雷達、航空航天、地質勘探、通信、生物醫學工程等眾多領域得到瞭廣泛的應用。
　　數字信號處理的內容廣泛，理論復雜，而且由於概念抽象，課時數較少，學生在學習這部分內容時甚感睏難。為此，本書編寫過程中，力求做到以注重素質培養和能力培養為目標，以加強基礎的拓寬專業為原則，同時注重理論和應用相結閤，特彆注意應用MATLAB來解決理論和算法的實現問題，以便幫助讀者更直觀、形象地理解基本概念。
　　全書共分7章。內容包括離散時間信號與係統、Z變換、離散傅裏葉變換、快速傅裏葉變換、數字濾波器的基本結構、無限衝激響應濾波器（IIR）的設計、有限衝激響應濾波器（FIR）的設計。建議課堂教學54學時，由於課時的原因，本書略去瞭量化效應與有限長效應、功率譜估計以及小波分析在信號處理中的應用等內容，不同的讀者可根據各自的實際情況要求進行補充。
　　本書由餘成波統稿。其中，第1、2、3章由楊菁、徐霞、鬍順仁等編寫；第4章由餘成波、陶紅艷等編寫；第5章由周登義、色明等編寫；第6、7章由楊如民、餘成波等編寫。本書在編寫過程中得到許多兄弟院校的同行們大力支持和幫助，提齣瞭許多寶貴意見，在此，一並錶示衷心的感謝。
　　全書所給齣MATLAB實現的實例程序，均已通過作者的調試，讀者可直接引用。本書可作為高等理工院校電子信息、通信工程、信號與信息處理學科的本科生教材，也可供研究生以及從事有關科技人員學習參考。限於作者的水平，不妥及錯誤之處在所難免，懇切希望讀者給予批評指正。

信號的奧秘與現代技術的脈搏——《數字信號處理導論》 在信息爆炸的時代，我們無時無刻不被各種信號所包圍：從手機通信的無綫電波，到醫療影像的聲波、X射綫，再到天文學探索的電磁輻射，甚至我們自身的情緒波動，都可以被看作是信息的載體。數字信號處理（Digital Signal Processing, DSP）正是我們理解、分析、提取、變換和重構這些信號的強大工具，它是現代電子信息科學的核心基石，滲透於我們生活的方方麵麵，支撐著科技進步的脈搏。 《數字信號處理導論》旨在為廣大讀者，特彆是高等院校電子信息類專業的學生，提供一個全麵而深入的入門指南。本書不以羅列復雜的數學公式為主要目的，而是著重於揭示數字信號處理背後的核心思想、關鍵原理和實際應用，幫助讀者建立起紮實的理論基礎和敏銳的工程直覺。我們將從最基礎的概念齣發，一步步引導您領略數字信號處理的魅力，並為您打開通往更廣闊的信號處理領域的大門。 第一篇：數字信號的世界——從模擬到數字的飛躍 本篇是整個旅程的起點，我們將一同探索數字信號處理的起源和基本概念。 第一章：引言——為何要進行數字信號處理？ 本章將首先闡述信號在現代社會中的重要性，以及我們為何需要對這些信號進行處理。您將瞭解到，無論是通信、音頻、圖像、視頻，還是生物醫學信號，它們都蘊含著豐富的信息。我們將迴顧信號處理的發展曆程，從早期的模擬信號處理技術，闡述其局限性，並引齣數字信號處理的優勢。通過生動的例子，您將直觀地感受到數字信號處理在提升信號質量、實現復雜功能、降低係統成本等方麵的巨大潛力。我們將探討數字信號處理在日常生活中的廣泛應用，例如手機通信中的語音編碼、MP3音頻的壓縮、數碼相機的圖像處理，以及互聯網上傳輸的視頻流等，從而激發您對本學科的濃厚興趣。 第二章：信號的數學描述與分類 在深入研究信號處理之前，我們需要掌握描述信號的基本語言。本章將介紹信號的數學錶示方法，包括連續時間信號和離散時間信號。我們將學習如何用函數來精確地描述信號的幅值、頻率、相位等關鍵特性。同時，我們將對信號進行分類，例如周期信號與非周期信號、能量信號與功率信號、確定信號與隨機信號等，理解不同類型信號的特性及其在實際中的意義。這將為您後續學習打下堅實的數學基礎。 第三章：采樣——連續世界到離散世界的橋梁 數字信號處理的核心在於將連續的模擬信號轉化為離散的數字信號。本章將詳細介紹采樣過程，即如何將連續時間信號在離散的時間點上進行“測量”。我們將深入探討奈奎斯特-香農采樣定理，這是數字信號處理的基石。您將理解為何需要以高於信號最高頻率兩倍的采樣率進行采樣，以及采樣不足可能帶來的災難性後果——混疊（Aliasing）。我們將分析理想采樣和實際采樣之間的差異，並介紹常用的采樣技術，如脈衝采樣、階梯采樣等。此外，本章還將觸及抗混疊濾波器的作用，它是采樣過程中不可或缺的保護機製。 第四章：量化——精度與失真的權衡 采樣得到的數字信號的幅值仍然是連續的，為瞭將其存儲和處理，我們還需要將其量化到有限的離散電平。本章將詳細介紹量化過程，並分析量化誤差的産生。我們將討論不同的量化方式，如均勻量化和非均勻量化，以及它們在不同應用場景下的適用性。您將理解量化精度與量化噪聲之間的關係，以及如何在保證足夠精度的前提下，有效地控製量化誤差，從而獲得高質量的數字信號。 第五章：編碼——信息在數字世界的錶示 量化後的信號需要被錶示成二進製碼。本章將介紹模擬數字轉換器（ADC）的基本工作原理，以及不同編碼方式的特點。我們將探討二進製編碼、格雷碼等，並瞭解量化電平如何被映射到數字碼。本章也將初步介紹數字模擬轉換器（DAC）的工作原理，為後續數字信號重構做好鋪墊。 第二篇：離散時間信號與係統的分析——理解信號的動態行為 掌握瞭數字信號的生成過程，我們接下來將專注於分析離散時間信號和係統的基本工具與方法。 第六章：離散時間信號的特性分析 本章將深入探討離散時間信號的各種特性，包括幅度、相位、周期性等。我們將學習如何錶示和分析離散時間信號，例如單位脈衝信號、單位階躍信號、指數信號等基本信號。您將理解這些基本信號在構建復雜信號中的重要作用。 第七章：綫性時不變（LTI）離散時間係統 本章將重點介紹綫性時不變（LTI）離散時間係統，這是數字信號處理中最重要也是最普遍的係統模型。我們將深入理解LTI係統的兩大基本性質：疊加性（Additivity）和時移不變性（Time-Invariance）。我們將學習如何用單位脈衝響應（Impulse Response）來完全錶徵一個LTI係統。 第八章：捲積——LTI係統的核心運算 捲積（Convolution）是LTI係統分析的核心數學工具。本章將詳細介紹離散時間信號的捲積運算，並闡述捲積定理——輸入信號與係統單位脈衝響應的捲積即為係統的輸齣信號。您將通過詳細的圖示和算例，直觀地理解捲積的物理意義，以及它在描述係統對信號響應過程中的關鍵作用。我們將探討捲積的計算方法，包括直接計算法和分段捲積法。 第九章：Z變換——從時域到復域的映射 為瞭更方便地分析LTI係統和信號，我們需要引入強大的數學工具——Z變換（Z-Transform）。本章將詳細介紹Z變換的定義、性質以及其逆變換。我們將看到，Z變換可以將復雜的時域捲積運算轉化為復域的乘法運算，極大地簡化瞭係統分析。您將學習到Z變換在求解差分方程、分析係統穩定性等方麵的巨大威力。 第十章：傅裏葉變換——信號的頻率域分析 傅裏葉變換（Fourier Transform）是分析信號頻率成分的基石。本章將介紹離散時間傅裏葉變換（DTFT）和有限長離散傅裏葉變換（DFT），以及它們之間的關係。您將理解傅裏葉變換如何揭示信號中包含的各種頻率分量，從而幫助我們理解信號的本質。我們將探討周期信號和非周期信號的傅裏葉變換特性，並初步瞭解其在譜分析中的應用。 第三篇：數字濾波器設計與應用——塑造信號的頻率特性 濾波器是數字信號處理中最基本也是最重要的組成部分之一，它們能夠選擇性地允許或抑製特定頻率的信號成分。 第十一章：數字濾波器的基本概念與分類 本章將介紹數字濾波器的基本概念，包括濾波器的作用、性能指標（如通帶、阻帶、過渡帶、衰減度等）。我們將對數字濾波器進行分類，主要分為無限衝激響應（IIR）濾波器和有限衝激響應（FIR）濾波器。您將瞭解到兩種濾波器在性能、設計復雜度、實現方式等方麵的差異與特點。 第十二章：有限衝激響應（FIR）濾波器設計 FIR濾波器以其良好的穩定性和易於實現綫性相位響應的優點而受到青睞。本章將介紹幾種常用的FIR濾波器設計方法，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。您將學習如何根據給定的技術指標，選擇閤適的窗函數和設計參數，從而得到滿足要求的FIR濾波器。 第十三章：無限衝激響應（IIR）濾波器設計 IIR濾波器在實現相同性能指標時，通常需要比FIR濾波器更少的階數，從而降低計算量。本章將介紹幾種常用的IIR濾波器設計方法，包括脈衝不變法、雙綫性變換法等。我們將學習如何將模擬濾波器設計技術（如巴特沃斯濾波器、切比雪夫濾波器、橢圓濾波器等）轉換為數字濾波器。 第十四章：常用數字濾波器應用實例 本章將通過具體的工程實例，展示數字濾波器的實際應用。您將看到濾波器如何在音頻信號處理中去除噪聲、增強語音清晰度；如何在圖像處理中進行邊緣檢測、圖像平滑；如何在通信係統中進行信號解調、抗乾擾；以及在生物醫學信號處理中用於心電圖、腦電圖的分析等。通過這些實例，您將更深刻地理解數字濾波器在解決實際問題中的重要作用。 第四篇：數字信號處理的進階話題與現代應用 在掌握瞭數字信號處理的基礎理論和方法後，本篇將引領您探索更廣泛、更深入的領域，並展望其在未來的發展。 第十五章：快速傅裏葉變換（FFT）算法 DFT的計算復雜度較高，在實際應用中往往需要更高效的算法。本章將詳細介紹快速傅裏葉變換（FFT）算法，特彆是蝶形運算和按位倒序等核心思想。您將理解FFT如何大幅度地降低DFT的計算量，從而使得大規模的譜分析成為可能。我們將分析FFT算法的原理和實現方式。 第十六章：功率譜估計 信號的功率譜描述瞭信號的功率在不同頻率上的分布情況，是分析信號統計特性的重要工具。本章將介紹幾種常用的功率譜估計方法，包括周期圖法、改良周期圖法、Welch法、最大熵法等。您將瞭解不同方法的優缺點及其適用場景。 第十七章：相關函數與互相關函數 相關函數描述瞭一個信號自身在不同時間延遲下的相似度，而互相關函數則描述瞭兩個不同信號之間的相似度。本章將介紹相關函數和互相關函數的定義、性質及其計算方法。您將理解它們在信號檢測、模式識彆、係統辨識等方麵的應用。 第十八章：數字信號處理的現代應用展望 本章將放眼未來，介紹數字信號處理在當今科技前沿的廣泛應用。您將瞭解到DSP在多媒體通信（如高清視頻編碼、3G/4G/5G通信）、人工智能（如語音識彆、圖像識彆）、醫療健康（如醫學影像處理、可穿戴設備）、自動駕駛（如雷達、激光雷達信號處理）、物聯網（IoT）等領域發揮的關鍵作用。本章將為您指明進一步深入學習的方嚮，並激發您在這些新興領域進行探索的興趣。 《數字信號處理導論》並非一本純粹的理論書籍，而是希望通過清晰的講解、豐富的示例和對工程實際的關注，幫助您建立起對數字信號處理的整體認識和解決實際問題的能力。我們相信，通過學習本書，您將能夠更好地理解數字信號的奧秘，掌握分析和處理信號的強大工具，從而為您的學習和未來的職業生涯打下堅實的基礎，成為推動現代科技進步的重要力量。

評分☆☆☆☆☆

作為一個希望在學術研究領域有所建樹的學生，我深知紮實的理論基礎是創新的源泉。數字信號處理是許多交叉學科研究的基石，比如機器學習、模式識彆、計算機視覺等等。我希望能夠找到一本不僅能涵蓋數字信號處理的經典內容，還能引導我深入理解其數學原理和背後的邏輯的書籍。同時，我希望這本書能夠提供一些思考的深度，讓我能夠站在巨人的肩膀上，進一步去探索和拓展新的研究方嚮，發現新的問題，並且能夠有能力去解決它們，推動整個領域的進步。

評分☆☆☆☆☆

我是一名大學本科生，目前正在學習數字信號處理這門專業課。坦白說，這門課對我來說一直是個挑戰，概念多，公式也多，而且抽象性比較強。課本上的講解雖然準確，但有時總覺得缺少一點“靈氣”，讓我很難真正理解其中的精髓。我非常希望能找到一本能夠把復雜的概念講得更生動、更容易理解的書。最好是能有一些直觀的例子，或者能夠幫助我建立起對這些概念的感性認識。而且，我希望這本書能夠引導我思考，不僅僅是被動地接受知識，而是能夠主動地去探索和發現。

評分☆☆☆☆☆

作為一個對數字信號處理領域懷有濃厚興趣的在職工程師，我一直在尋找能夠係統提升理論知識、拓寬視野、並且兼顧工程實踐的書籍。工作中，我們經常需要處理各種復雜的信號，從音頻、視頻到通信信號，再到生物醫學信號等。對這些信號的深入分析和處理，離不開紮實的數字信號處理功底。然而，隨著技術的飛速發展，很多新的算法和技術層齣不窮，傳統的知識體係有時顯得有些滯後。我希望能有一本書，不僅能鞏固基礎，更能及時更新前沿知識，並且能夠提供一些貼近實際工程問題的解決方案，讓我能夠將所學迅速應用於解決實際工作中的挑戰。

評分☆☆☆☆☆

最近我接觸瞭一些關於嵌入式係統開發的項目，其中涉及到大量的實時信號處理需求，比如傳感器數據的采集與分析、音頻的濾波與降噪等。在這過程中，我深刻體會到數字信號處理能力的重要性。然而，我之前的學習主要集中在軟件開發和係統架構方麵，對於信號處理的理論和算法瞭解不多。我希望能有一本能夠快速入門，並且能夠讓我迅速掌握核心概念和常用算法的書籍。同時，我更希望這本書能夠提供一些在嵌入式環境下進行信號處理的指導和注意事項，讓我能夠將理論知識順利地轉化為實際的嵌入式代碼。

評分☆☆☆☆☆

這本書的齣版，無疑為電子信息領域的莘莘學子和研究人員送來瞭一份厚禮。我個人是一名在讀的電子信息專業研究生，在學習數字信號處理這門課程時，確實感到有些力不從心。傳統的教材雖然內容嚴謹，但往往過於理論化，對於如何將這些抽象的概念轉化為實際的工程應用，著墨不多。而市麵上的一些參考書，又可能過於偏重工具的使用，而忽視瞭理論基礎的深刻理解。我一直期待著一本能夠很好地連接理論與實踐的教材，能夠幫助我不僅理解“是什麼”，更能理解“怎麼做”以及“為什麼這麼做”。