數字信號處理(第二版)(英文版) 9787121111259 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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美萊昂斯，張建華，許曉東，孫鬆林 著

圖書標籤:

• 數字信號處理
• 信號處理
• 通信工程
• 電子工程
• 數學
• 算法
• 英文教材
• 高等教育
• 工程技術
• 9787121111259

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齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121111259

商品編碼：29657928278

包裝：平裝

齣版時間：2010-07-01

基本信息

書名:數字信號處理(第二版)(英文版)

：38.00元

售價：25.8元,便宜12.2元,摺扣67

作者:(美)萊昂斯 ,張建華,許曉東,孫鬆林 改編

齣版社：電子工業齣版社

齣版日期：2010-07-01

ISBN：9787121111259

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

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編輯推薦

內容提要

本書在Richard G.Lyons所著Understanding Digital Signal Processing，Second Edition的基礎上進行瞭改編，針對通信類學校本科教學大綱，刪除瞭教學中一般不涉及的內容，調整瞭章節順序，並增加瞭z反變換、濾波器結構、綫性相位FIR濾波器和其結構、模擬濾波器簡介的內容，使教內容材更加完整。全書在概述瞭離散序列和係統的定義和實例之後，詳細討論瞭離散係統的特性、信號的離散化和離散捲積、z變換、離散時間傅裏葉變換和離散傅裏葉變換、快速傅裏葉變換、數字濾波器結構、以及有限和無限脈衝響應數字濾波器的設計等基本概念和基本理論。書中涉及的數學知識以簡明形式給齣，深入淺齣，易於理解。本書每章都增加瞭例題、習題和MATLAB例題，以便加強對每章內容的理解和掌握。
　　本書可作為理工類大專院校電子、計算機、通信等專業的本科生雙語教學教材，對於DSP領域的工程技術人員也有很好的參考價值。

目錄

Chapter 1 Discrete Sequences and Systems 1
　1.1 Discrete Sequences and Their Notation 1
　　1.1.1 Discrete-time Signals 2
　　1.1.2 Frequently Used Discrete Sequences 7
　1.2 Signal Amplitude, Magnitude, Power 9
　1.3 Signal Processing Operational Symbols 10
　1.4 Introduction to Discrete Linear Time-Invariant Systems 12
　1.5 Discrete Linear Systems 12
　　1.5.1 Example of a Linear System 12
　　1.5.2 Example of a Nonlinear System 14
　1.6 Time-Invariant Systems 16
　　1.6.1 Example of a Time-Invariant System 16
　1.7 The Commutative Property of Linear Time-Invariant Systems 17
　1.8 The Causality Property of Linear Time-Invariant Systems 18
　1.9 The Stability Property of Linear Time-Invariant Systems 18
　1.10 Analyzing Linear Time-Invariant Systems 19
　1.11 Problems 20
　1.12 MATLAB Applications 22
　　1.12.1 Applications 22
　　1.12.2 Examples 23
　　1.12.3 Exercises 24
Chapter 2 Periodic Sampling 25
　2.1 Aliasing: Signal Ambiguity in the Frequency Domain 25
　2.2 Sampling Low-Pass Signals 29
　2.3 A Generic Description of Discrete Convolution 32
　　2.3.1 Discrete Convolution in the Time Domain 33
　　2.3.2 The Convolution Theorem 36
　　2.3.3 Applying the Convolution Theorem 39
　2.4 Problems 42
　2.5 Matlab Applications 43
　　2.5.1 Applications 43
　　2.5.2 Examples 44
　　2.5.3 Exercises 46
Chapter 3 Z-Transform 47
　3.1 The z-Transform 47
　　3.1.1 Poles and Zeros on the z-Plane and Stability 49
　　3.1.2 The ROC of z-Transform 50
　　3.1.3 The Properties of z-Transform 53
　3.2 The Inverse z-Transform 55
　　3.2.1 General Expression of Inverse z-Transform 55
　　3.2.2 Inverse z-Transform by Partial-Fraction Expansion 58
　3.3 Problems 61
　3.4 MATLAB Applications 63
　　3.4.1 Applications 63
　　3.4.2 Examples 64
　　3.4.3 Exercises 67
Chapter 4 The Discrete Fourier Transform 68
　4.1 Interpreting the DFT 69
　4.2 Understanding the DFT Equation 71
　　4.2.1 DFT Example 1 74
　4.3 DFT Properties 81
　　4.3.1 DFT Symmetry 81
　　4.3.2 DFT Linearity 83
　　4.3.3 DFT Magnitudes 83
　　4.3.4 DFT Frequency Axis 84
　　4.3.5 DFT Shifting Theorem 85
　4.4 Inverse DFT 87
　4.5 DFT Leakage 88
　4.6 Windows 94
　4.7 DFT Resolution, Zero Padding, and Frequency-Domain Sampling 101
　4.8 Frequency Response 104
　4.9 Problems 106
　4.10 Matlab Applications 107
　　4.10.1 Applications 107
　　4.10.2 Examples 108
　　4.10.3 Exercises 111
Chapter 5 The Fast Fourier Transform 112
　5.1 Relationship of the FFT to the DFT 112
　5.2 FFT Alogrithm 113
　5.3 Derivation of the Radix-2 FFT Algorithm 114
　5.4 FFT Input/Output Data Index Bit Reversal 120
　5.5 Radix-2 FFT Butterfly Structures 121
　5.6 Efficiently Performing the FFT of Real Sequences 127
　　5.6.1 Performing Two N-Point Real FFTs 127
　　5.6.2 Performing a 2N-Point Real FFT 133
　5.7 Discrete Convolution using FFT 137
　　5.7.1 Overlap-added 138
　　5.7.2 Overlap-saved 138
　5.8 IFFT Algorithm 140
　5.9 Problems 143
　5.10 Matlab Applications 144
　　5.10.1 Applications 144
　　5.10.2 Examples 144
　　5.10.3 Exercises 146
Chapter 6 Filter Structure 147
　6.1 Block Structure 147
　6.2 Mason and Transpose Theorem 149
　　6.2.1 Mason s Rule 149
　　6.2.2 Transpose Theorem 150
　6.3 Example of Filter Structures 151
　　6.3.1 IIR Filter Structure 151
　　6.3.2 FIR Direct Structure 158
　　6.3.3 FIR Cascade Structure 158
　6.4 Problems 159
　6.5 Matlab Applications 162
　　6.5.1 Applications 162
　　6.5.2 Examples 163
　　6.5.3 Exercises 167
Chapter 7 Finite Impulse Response Filters 168
　7.1 An Introduction to Finite Impulse Response (FIR) Filters 169
　7.2 Properties of FIR Filters 172
　　7.2.1 Convolution in FIR Filters 172
　　7.2.2 Linear phase FIR Filter 181
　　7.2.3 Linear Phase FIR Filter Structure 188
　　7.2.4 FIR Filter Poles and Zeros 194
　7.3 Low-Pass FIR Filter Design 196
　　7.3.1 Window Design Method 197
　　7.3.2 Windows Used in FIR Filter Design 204
　　7.3.3 Examples to Design Linear Phase Low-Pass FIR Filter 210
　7.4 Examples to Design Other Types Linear Phase FIR Filter 215
　7.5 Problems 220
　7.6 Matlab Exercises 223
　　7.6.1 Applications 223
　　7.6.2 Examples 223
　　7.6.3 Exercises 224
Chapter 8 Infinite Impulse Response Filters 226
　8.1 An Introduction to Infinite Impulse Response Filters 227
　8.2 The Laplace Transform 229
　　8.2.1 Poles and Zeros on the s-Plane and Stability 234
　8.3 Analog Low-Pass Filters 239
　　8.3.1 Introduction 240
　　8.3.2 Approximation of analog filter characteristics 240
　　8.3.3 Butterworth Approximation 242
　　8.3.4 Chebyshev Approximation 247
　8.4 Impulse Invariance IIR Filter Design Method 253
　　8.4.1 Impulse Invariance Design Method 1 Example 258
　　8.4.2 Impulse Invariance Design Method 2 Example 260
　8.5 Bilinear Transform IIR Filter Design Method 266
　　8.5.1 Bilinear Transform Design Example 271
　8.6 Low-Pass IIR Filter Design 274
　　8.6.1 Example of Low-Pass IIR Digital Filter Design 274
　　8.6.2 a Brief Comparison of IIR and FIR Filters 277
　8.7 Other Types IIR Filter Design 278
　8.8 Problems 284
　8.9 Matlab Exercises 286
　　8.9.1 Functions of IIR Design 286
　　8.9.2 Examples 287
　　8.9.3 Exercises 288

作者介紹

張建華 女，博士，北京郵電大學崗位特聘教授。2002年被選送到德國漢堡—哈堡科技大學深造半年，從2005年開始從事數字信號處理課程的雙語教學工作，2008年受國傢留學基金委支持前往韓國訪問學習半年。先後主持和參加瞭10餘個國傢自然科學基金、國傢863計劃重點項目、國傢科技

文摘

序言

《數字信號處理（第二版）（英文版）》圖書簡介 一、 引言：探索數字信號處理的奧秘 在當今信息爆炸的時代，數字信號處理（Digital Signal Processing, DSP）已成為一項無處不在的核心技術，深刻地影響著通信、音頻、圖像、醫療、工業控製等各個領域。從手機通話的清晰度，到高保真音樂的播放，再到醫學影像的分析，DSP都在幕後默默地發揮著關鍵作用。本書《數字信號處理（第二版）（英文版）》（ISBN: 9787121111259）正是這樣一本旨在係統、深入地闡述數字信號處理基本原理、核心算法及其廣泛應用的著作。它不僅為初學者構建堅實的理論基礎，也為有一定經驗的工程師和研究人員提供深入的見解和實用的指導。 本書並非僅僅羅列枯燥的公式和定理，而是以一種邏輯清晰、循序漸進的方式，引導讀者一步步揭開數字信號處理的神秘麵紗。從離散信號與係統的基本概念齣發，逐步深入到傅裏葉變換、Z變換等分析工具，再到濾波器設計、抽取與插值等關鍵技術，最終觸及現代DSP應用中的重要議題。每一步的講解都力求嚴謹且易於理解，輔以豐富的圖示和實例，使得抽象的概念變得具象化，理論的學習與實踐應用緊密結閤。 二、 核心內容概述：理論與實踐的深度融閤 本書的內容組織圍繞數字信號處理的幾個關鍵支柱展開，其深度和廣度都體現瞭第二版的精煉與提升。 1. 離散時間信號與係統：奠定堅實基礎 任何數字信號處理的起點都是對離散時間信號和係統的理解。本書詳細介紹瞭離散時間信號的定義、分類（如單位衝激信號、單位階躍信號、周期信號等）及其基本運算，如移位、翻轉、尺度變換、加法和乘法。在此基礎上，引入瞭離散時間係統的概念，重點闡述瞭綫性時不變（LTI）係統的性質，這是DSP中最重要的一類係統。本書深入講解瞭LTI係統的捲積運算，這是分析和理解LTI係統響應的核心工具。通過對衝激響應的深入探討，讀者能夠理解係統如何對輸入信號做齣反應，為後續的濾波器設計等內容打下基礎。 2. 傅裏葉變換及其在信號分析中的作用：洞察信號的頻率特性 傅裏葉變換是理解信號頻譜特性的關鍵。本書係統地介紹瞭離散時間傅裏葉變換（DTFT）、離散傅裏葉變換（DFT）以及它們的快速算法——快速傅裏葉變換（FFT）。DTFT揭示瞭連續時間信號在無限時間上的頻率成分，而DFT則是在有限時間、有限長度信號上的頻率分析。FFT作為DFT的高效計算方法，是現代DSP應用中不可或缺的工具，極大地降低瞭計算復雜度，使得實時信號處理成為可能。本書通過大量的例題和圖示，生動地展示瞭傅裏葉變換如何幫助我們理解信號的頻率組成，以及如何利用頻譜信息來分析和處理信號。 3. Z變換：係統分析的強大工具 Z變換是分析離散時間係統，特彆是因果性和穩定性分析的有力數學工具，與連續時間係統中的拉普拉斯變換相對應。本書詳細闡述瞭Z變換的定義、性質及其逆變換。重點講解瞭如何利用Z變換來描述離散時間係統的係統函數（傳輸函數），並通過係統函數來分析係統的頻率響應、穩定性和因果性。Z變換將復雜的捲積運算轉化為代數運算，極大地簡化瞭係統的分析過程。 4. 數字濾波器的設計與實現：塑造信號的關鍵環節 濾波是數字信號處理中最核心、最廣泛的應用之一。本書深入講解瞭兩種主要的數字濾波器類型：無限衝激響應（IIR）濾波器和有限衝激響應（FIR）濾波器。 IIR濾波器：通常具有更少的階數就能達到所需的頻率響應，計算量相對較小。本書詳細介紹瞭IIR濾波器的幾種經典設計方法，如雙綫性變換法、脈衝不變法等，以及如何將模擬濾波器原型（如巴特沃斯、切比雪夫、橢圓濾波器）轉化為數字濾波器。 FIR濾波器：具有綫性相位特性，在一些對相位失真敏感的應用中（如通信係統）具有重要優勢。本書詳細介紹瞭FIR濾波器的設計方法，如窗函數法（矩形窗、漢寜窗、海明窗、布萊剋曼窗等）和頻率采樣法。讀者將學習如何根據給定的規格（如通帶、阻帶、過渡帶的寬度和衰減）來選擇閤適的窗函數和確定濾波器階數。 此外，本書還討論瞭濾波器的實現結構，如直接型、級聯型、並聯型等，以及如何考慮實際工程中的量化效應和硬件實現約束。 5. 信號的抽取與插值：改變信號采樣率的藝術 在數字信號處理中，經常需要改變信號的采樣率，以適應不同的係統需求或存儲要求。本書詳細介紹瞭信號的抽取（下采樣）和插值（上采樣）過程。抽取是指以較低的采樣率對信號進行采樣，而插值則是以較高的采樣率生成信號。本書深入分析瞭抽取和插值過程中可能齣現的混疊（aliasing）和走樣（imaging）現象，並提供瞭相應的解決方案，如使用抗混疊濾波器和抗走樣濾波器。這些技術在多速率信號處理中至關重要，廣泛應用於通信係統、音頻處理和圖像壓縮等領域。 6. 其他重要主題：拓展視野，深入應用 除瞭上述核心內容，本書還涵蓋瞭數字信號處理領域中的一些重要進階主題，為讀者提供更廣闊的視野和更深入的理解： 功率譜估計：介紹如何從有限長度的觀測數據中估計信號的功率譜密度，這是分析隨機信號和噪聲的重要手段。 自適應濾波器：討論瞭具有自適應能力的濾波器，它們可以根據輸入信號的統計特性自動調整其參數，廣泛應用於噪聲消除、均衡和預測等領域。 數字信號處理的應用實例：通過生動的案例，將理論知識與實際應用相結閤，例如在通信係統中的調製解調、在音頻信號處理中的迴聲消除和音效增強、在圖像處理中的去噪和邊緣檢測等。這些實例能夠幫助讀者更好地理解DSP技術的實際價值和應用潛力。 三、 本書的特色與價值：學習者的理想之選 《數字信號處理（第二版）（英文版）》之所以成為眾多學習者和從業者的首選，得益於其獨特的特色和卓越的價值： 係統性與嚴謹性：本書的結構安排閤理，內容邏輯清晰，理論推導嚴謹。從基礎概念到高級主題，層層遞進，確保讀者能夠全麵、深入地掌握DSP的精髓。 理論與實踐並重：本書在講解理論知識的同時，大量穿插瞭具體的工程實例和計算示例。這使得讀者不僅能夠理解“是什麼”，更能明白“為什麼”和“怎麼用”，從而將理論知識轉化為解決實際問題的能力。 數學工具的清晰闡釋：傅裏葉變換、Z變換等是DSP的核心數學工具。本書對這些工具的定義、性質、應用以及計算方法進行瞭詳細而清晰的闡釋，幫助讀者剋服數學上的障礙，順利掌握。 直觀的圖示與講解：大量的圖示是本書的一大亮點，它們將抽象的信號和係統概念形象化，極大地增強瞭學習的直觀性和趣味性，有助於讀者建立清晰的認知模型。 第二版的更新與優化：作為第二版，本書在第一版的基礎上進行瞭內容的更新和優化，可能涵蓋瞭近年來DSP領域的新進展和更前沿的應用，使得內容更具時效性和前瞻性。 麵嚮廣泛的讀者群體：無論是電子工程、通信工程、計算機科學專業的本科生、研究生，還是從事相關領域的工程師、研究人員，都能從本書中獲益。它既是優秀的教材，也是寶貴的參考書。 四、 總結：開啓數字信號處理之旅 《數字信號處理（第二版）（英文版）》是一本集理論深度、實踐指導和係統性於一體的傑齣著作。它以清晰的語言、嚴謹的邏輯和豐富的實例，為讀者打開瞭通往數字信號處理世界的大門。通過對本書的學習，讀者將能夠深刻理解信號的本質，掌握分析和處理數字信號的核心技術，並能夠將這些技術應用於解決現實世界中的各種挑戰。無論您的目標是學術研究還是工程實踐，本書都將是您在這條充滿魅力的技術道路上不可或缺的嚮導。掌握瞭數字信號處理，就掌握瞭現代信息社會的一項關鍵技能，開啓瞭無限可能。

評分☆☆☆☆☆

這本書的習題設計，簡直是教科書級彆的典範。它們不是那種單純為瞭測試記憶力的重復性練習，而是真正考驗讀者對理論的理解和靈活應用能力的“試金石”。我尤其欣賞它將理論與實際工程問題緊密結閤的特點。很多題目會設定一個具體的應用場景，比如數字濾波器設計中的特定性能指標，或者快速傅裏葉變換（FFT）在頻譜分析中的效率問題，然後要求讀者運用所學知識去求解或優化。這種設計極大地激發瞭我動手實踐的欲望。我記得我曾經花瞭一個周末的時間，專門去攻剋其中一個關於“窗函數選擇”的綜閤題，通過自己編寫小程序來驗證不同窗函數對頻譜泄漏的影響，那種通過代碼驗證理論的成就感，遠超於簡單地寫齣一個正確的數學答案。這些習題不僅鞏固瞭知識，更重要的是培養瞭一種解決實際工程挑戰的思維模式，讓我對這門學科的實用價值有瞭更深的認識。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計簡約而不失專業感，那種略帶磨砂質感的紙張摸上去手感極佳，讓人一拿到手裏就感覺物有所值。我特彆喜歡它排版上的留白處理，使得即便是篇幅很厚的專業書籍，閱讀起來也不會感到擁擠和壓抑。初翻閱時，章節標題和重要術語的字體選擇非常考究，既保證瞭清晰度，又透露齣一種嚴謹的學術氣息。裝幀工藝也相當紮實，書脊的處理使得完全平攤閱讀成為可能，這對於需要對照公式和圖錶的理工科學習者來說，簡直是一個福音。我記得有一次在圖書館裏，光是看著它擺在書架上的樣子，就覺得它散發著一種厚重的知識分量，和那些花裏鬍哨的暢銷書完全不是一個量級。它散發齣的那種可靠感，讓人忍不住想要立刻沉浸進去，探索它所蘊含的知識體係。這本書的印刷質量也值得稱贊，油墨均勻，黑白對比度適中，即便是長時間閱讀，眼睛的疲勞感也比看一些低質量印刷品要輕得多。這種對細節的極緻追求，無疑體現瞭齣版方對知識傳播的尊重。

評分☆☆☆☆☆

當我真正開始深入閱讀時，我立刻被作者那行雲流水的敘述方式所吸引。他似乎有一種魔力，能將那些原本晦澀難懂、充滿復雜數學符號的概念，用一種異常直觀和富有邏輯性的方式娓娓道來。比如在講解傅裏葉變換那一章時，他沒有直接拋齣冗長的積分公式，而是先從一個實際生活中的聲波例子入手，層層遞進地揭示瞭其背後的物理意義和數學本質。這種“從現象到本質”的教學方法，極大地降低瞭初學者的入門門檻。我清晰地記得，有幾個睏擾我很久的信號處理的“死角”，在這本書裏被徹底打通瞭，那種豁然開朗的感覺，是其他教材無法給予的。作者在關鍵步驟的推導過程中，總會適當地加入一些旁注，解釋為什麼選擇這種推導路徑，而不是其他更復雜的，這種對讀者思維過程的體貼，讓人感覺像是有位經驗豐富的導師在身邊耐心指導。這種循序漸進，步步為營的寫作風格，讓我在不知不覺中就掌握瞭復雜的理論框架。

評分☆☆☆☆☆

從我個人的學習經曆來看，這本教材最大的價值在於其內容的廣度和深度達到瞭一個極佳的平衡點。它既沒有為瞭追求麵麵俱到而流於錶麵，也沒有為瞭強調深度而變成隻有少數專傢纔能企及的深奧文獻。它非常巧妙地覆蓋瞭數字信號處理領域的核心骨乾——從離散時間信號與係統、Z變換、傅裏葉分析，到數字濾波器設計（FIR/IIR），再到快速算法和有限字長效應等關鍵模塊。每一個模塊的介紹都恰到好處，既保證瞭理論的嚴謹性，又為後續更深入的研究（比如自適應濾波、小波分析等）打下瞭堅實的基礎。我常常發現，當我閱讀其他進階書籍時，遇到需要迴顧基礎概念時，翻迴這本書，總能找到最清晰、最權威的解釋。可以說，它不僅僅是一本教材，更像是一部可以長期依賴的、不斷翻閱的工具書，其參考價值會隨著我專業水平的提高而愈發凸顯。

評分☆☆☆☆☆

這本書的配圖和圖錶質量，絕對是業內頂尖水準。很多關鍵的信號處理流程、係統框圖，以及頻譜分析的對比圖，都繪製得極其清晰、精準，綫條流暢，標簽明確。我發現，很多教科書中的圖錶往往為瞭省墨或排版而顯得模糊不清，但這本則完全沒有這個問題。尤其是那些錶示時間域和頻率域相互變換的動態示意圖（雖然是靜態印刷品，但其設計感讓人能聯想到動態過程），它們成功地將抽象的數學概念具象化瞭。例如，在解釋采樣定理時，作者用多組不同頻率的采樣點與原信號重疊的圖像，直觀地展示瞭混疊現象的發生機製，使得“奈奎斯特頻率”這個概念不再是書麵上的一個數字，而是一個可以被“看見”的物理現象。這種對視覺輔助的重視，對於理解復雜的信號係統至關重要，它極大地減少瞭閱讀障礙，提高瞭學習效率。