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沈卫康，宋宇飞，宋红梅 著

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出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302250685

商品编码：29717792658

包装：平装

出版时间：2011-06-01

基本信息

书名：数字信号处理(高等学校应用型特色规划教材)

定价：33.00元

作者：沈卫康,宋宇飞,宋红梅

出版社：清华大学出版社

出版日期：2011-06-01

ISBN：9787302250685

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.440kg

编辑推荐

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内容提要

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本书立足于工程应用型本科的教学实践，系统地讲授了数字信号处理的基本概念、基本原理、重要算法和实现应用。在讲授的过程中，先对离散时间信号和系统进行了时域和频域的分析，强调了DTFT、ZT、DFT等基本变换和性质，然后分析了FFT算法及其应用，另外还重点讲授了IIRDF和FIRDF两种数字滤波器的设计原理、设计方法，并分析了数字系统的结构与误差问题，后对其他特殊滤波器、多采样技术做了介绍。作为独立章节，本书介绍了MATLAB及其在数字信号处理中的应用，并给出了丰富的典型程序。另外，每章均针对各知识点安排了丰富的例题和习题供读者参考。
本书可以作为电子信息类本科专业教材和其他相近专业的教学参考，也可以作为相关领域工程技术人员的参考书。

目录

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绪论
章　时域离散信号与系统
1.1 引言
1.2　时域离散信号——序列
1.2.1　序列的表示方法
1.2.2　常用的典型序列
1.2.3　序列的运算
1.3　时域离散系统
1.3.1 线性系统
1.3.2　时不变系统
1.3.3　线性时不变系统及其输入与输出之间的关系
1.3.4　系统的因果性和稳定性
1.4　时域离散系统的输入与输出描述——线性常系数差分方程
1.4.1 线性常系数差分方程
1.4.2　线性常系数差分方程的求解
1.5　模拟信号的数字处理方法
1.5.1　采样定理及A／D转换器
1.5.2　从离散信号恢复出连续时间信号
本章小结
习题
第2章　时域离散信号与系统的频域分析
2.1　序列的傅里叶变换的定义和性质
2.1.1　序列的傅里叶变换的定义
2.1.2　序列的傅里叶变换的性质
2.2　周期序列的离散傅里叶级数及傅里叶变换
2.2.1 周期序列的离散傅里叶级数
2.2.2　周期序列的傅里叶变换表示式
2.3　离散信号的傅里叶变换与模拟信号的傅里叶变换
2.4　序列的三变换
2.4.1　Z变换的定义及收敛域
2.4.2　逆Z变换
2.4.3　Z变换的性质和定理
2.5　利用Z变换分析信号和系统的频域特性
2.5.1　传输函数和系统函数
2.5.2　用系统函数的极点分布分析系统的因果性和稳定性
2.5.3　利用系统的零、极点分布分析系统的频率特性
本章小结
习题
第3章 离散傅里叶变换
3.1　离散傅里叶变换的基本问题
3.1.1　DFT和IDFT的定义
3.1.2　DFT与其他变换的关系
3.1.3　DFT和IDFT的矩阵表示
3.2　离散傅里叶变换的性质
3.2.1　DFT的基本性质
3.2.2　复共轭序列与共轭对称性
3.3　频域采样与插值恢复
3.3.1　频域采样及其影响
3.3.2　频域插值与信号恢复
3.4　DFT基本应用及影响
3.4.1　DFT基本应用
第4章　快速傅里叶变换
第5章　无限长单位脉冲响应数字滤波器(IIR DF)设计
第6章　有限长单位脉冲响应数字滤波器(FIR DF)设计
第8章　其他类型的数字系统
第9章　数字信号处理的MATLAB实现
参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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《数字信号处理》 一、 绪论 在信息爆炸的时代，数字信号处理（DSP）已成为现代科学技术中不可或缺的核心技术之一。从我们日常使用的手机通信、高清电视，到高端的医疗影像、航空航天，再到工业自动化、人工智能，数字信号处理的身影无处不在。它赋予了我们从纷繁复杂的数据中提取有用信息、进行精准分析和有效控制的能力。 本书旨在深入浅出地介绍数字信号处理的基本原理、核心算法和典型应用，为读者构建扎实的理论基础和良好的实践能力。我们力求在理论的严谨性与应用的广泛性之间取得平衡，使读者在掌握基本概念的同时，也能感受到DSP在现实世界中的强大力量。本书特别关注培养读者的工程应用意识和解决实际问题的能力，旨在培养一批能够适应未来科技发展需求的应用型人才。 二、 信号与系统的基本概念 信号是信息传输和处理的载体，可以是连续的（如模拟信号），也可以是离散的（如数字信号）。系统则是对信号进行某种变换或处理的实体。在数字信号处理领域，我们主要关注的是数字信号和数字系统。 信号的分类与特性： 我们将详细介绍各种信号的分类，例如周期信号与非周期信号、能量信号与功率信号、奇信号与偶信号等。同时，还会探讨信号的重要特性，如幅度、频率、相位、能量和功率等，这些特性对于理解信号的本质至关重要。 系统的分类与特性： 系统的分类同样丰富多样，包括线性系统与非线性系统、时不变系统与时变系统、因果系统与非因果系统、稳定系统与不稳定系统等。我们将深入分析这些分类的意义，并着重讲解系统在时域和频域的响应特性，特别是卷积定理在系统分析中的核心作用。 连续时间信号与离散时间信号的联系与区别： 尽管本书聚焦于数字信号处理，但理解连续时间信号（模拟信号）及其采样、量化过程是构建数字信号处理系统的基础。我们将阐述采样定理，说明如何从连续信号中提取离散信号，以及采样率、混叠等关键概念。 三、 离散时间信号的分析方法 在数字信号处理中，傅里叶分析是理解和处理离散时间信号的核心工具。它能够将信号从时域转换到频域，揭示信号的频率成分，为后续的处理提供关键信息。 傅里叶级数（FS）与傅里叶变换（FT）： 对于周期性离散时间信号，我们使用离散时间傅里叶级数（DTFS）来分析其频谱特性；对于非周期性离散时间信号，则采用离散时间傅里叶变换（DTFT）来分析其频谱。我们将详细推导这些变换，并讲解其在信号频谱分析中的实际意义。 傅里叶变换的性质： 傅里叶变换拥有丰富的性质，如线性性、时移性、频移性、卷积性质、帕塞瓦尔定理等。我们将逐一阐述这些性质，并通过具体算例展示它们在简化信号分析和系统分析中的应用。 频率响应： 系统的频率响应是理解系统对不同频率信号的处理特性的关键。我们将结合傅里叶变换，深入分析线性时不变（LTI）系统的频率响应，并探讨它如何影响信号的幅度谱和相位谱。 四、 离散傅里叶变换（DFT）与快速傅里叶变换（FFT） 理论上的傅里叶变换虽然强大，但在实际计算机处理中，我们通常只能处理有限长度的离散信号。这时，离散傅里叶变换（DFT）就应运而生。而为了高效地计算DFT，快速傅里叶变换（FFT）算法的发明更是极大地推动了数字信号处理的应用。 离散傅里叶变换（DFT）的定义与性质： 我们将详细介绍DFT的数学定义，并分析其与DTFT的关系。同时，也会讲解DFT特有的性质，例如周期性、对称性等。 DFT的计算： 直接计算DFT需要大量的计算量，尤其是在信号长度较大时。我们将通过矩阵运算等方式来直观理解DFT的计算过程，并引出对其效率的思考。 快速傅里叶变换（FFT）算法： FFT并非一种新的变换，而是一系列用于快速计算DFT的算法。我们将重点介绍最经典的按时间抽取（Cooley-Tukey）和按频率抽取FFT算法，并分析其计算量的显著降低。理解FFT的原理，对于在实际工程中高效地进行频谱分析至关重要。 五、 Z 变换 Z 变换是数字信号处理中另一个重要的数学工具，它将离散时间序列从时域变换到复频域，能够更全面地分析离散时间系统，尤其是其稳定性、因果性等特性。 Z 变换的定义与收敛域： 我们将引入单边Z 变换和双边Z 变换，并重点讲解收敛域（ROC）的概念。收敛域是Z 变换定义域的重要组成部分，它直接决定了信号的性质以及系统的稳定性。 Z 变换的性质： Z 变换同样拥有丰富的性质，如线性性、时移性、乘积性质、微分性质、卷积性质等。这些性质极大地简化了复杂信号和系统的分析。 逆Z 变换： 掌握Z 变换后，还需要能够将其从复频域变换回时域，即进行逆Z 变换。我们将介绍多种求解逆Z 变换的方法，如部分分式展开法、留数法、幂级数展开法等。 系统函数的概念： Z 变换在系统分析中扮演着核心角色。我们将引入系统函数H(z)，并解释它如何通过输入信号的Z 变换与输出信号的Z 变换之比得到。系统函数是分析LTI系统特性的关键，包括稳定性、因果性以及频率响应。 六、 数字滤波器设计 滤波器是数字信号处理中最常用的系统之一，其主要功能是在特定频率范围内通过或衰减信号。根据滤波器在时域上响应的特点，我们可以将其分为无限冲激响应（IIR）滤波器和有限冲激响应（FIR）滤波器。 数字滤波器的基本概念： 我们将介绍滤波器的分类，如低通、高通、带通、带阻滤波器，以及它们的幅频响应和相频响应特性。 无限冲激响应（IIR）滤波器设计： IIR滤波器利用反馈，能够以较低的阶数实现理想的滤波特性，但其稳定性分析较为复杂。我们将介绍几种经典的IIR滤波器设计方法，如巴特沃斯（Butterworth）、切比雪夫（Chebyshev）和椭圆（Elliptic）滤波器。这些方法通常基于模拟滤波器的设计，然后通过双线性变换等方法转换为数字滤波器。 有限冲激响应（FIR）滤波器设计： FIR滤波器没有反馈，其冲激响应是有限的，因此稳定性始终得到保证，且容易实现线性相位。我们将介绍两种主要的FIR滤波器设计方法：窗函数法（如矩形窗、汉宁窗、海明窗、布莱克曼窗等）和频率采样法。重点会放在窗函数法的原理和不同窗函数的特性分析。 七、 数字信号处理的应用 数字信号处理的理论和方法早已渗透到我们生活的方方面面，并催生了无数创新应用。 通信系统： 在移动通信、卫星通信、无线网络等领域，DSP技术是实现信号的调制、解调、编码、解码、信道估计、抗干扰等功能的基石。例如，手机中的语音编码、信号传输的优化都离不开DSP。 音频与图像处理： MP3、AAC等音频压缩格式，JPEG、MPEG等图像和视频压缩标准，都严重依赖于DSP技术。音频降噪、回声消除、人声增强，以及图像的锐化、边缘检测、去模糊、人脸识别等，都是DSP的典型应用。 生物医学工程： 心电图（ECG）、脑电图（EEG）信号的分析，医学影像（如CT、MRI）的重建和处理，助听器的信号处理，都离不开DSP。它能够帮助医生更准确地诊断疾病，提高治疗效果。 控制系统： 在工业自动化、机器人技术、航空航天等领域，DSP被广泛应用于传感器信号的处理、控制器设计、运动控制等。它能够实现对复杂系统的精确控制和优化。 其他领域： 雷达、声纳、地质勘探、金融数据分析、机器学习等众多领域，DSP都发挥着关键作用。 八、 结论 数字信号处理是一门集理论与实践于一体的交叉学科，其重要性日益凸显。本书系统地介绍了DSP的核心概念、分析工具和设计方法，并展示了其在各个领域的广泛应用。我们希望通过本书的学习，读者能够掌握数字信号处理的基本技能，为进一步深入研究和解决实际工程问题打下坚实的基础，并能感受到DSP技术在推动科技进步和社会发展中的巨大价值。 随着计算能力的不断提升和算法的不断创新，数字信号处理的未来发展将更加广阔。新的应用场景将不断涌现，挑战与机遇并存。希望本书能成为您探索DSP精彩世界的起点。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我一开始对这本教材抱持着一种审慎的态度，毕竟市面上的“应用型”教材，十有八九都成了“浅尝辄止”的代名词。然而，这本书完全打破了我的偏见。它在铺陈基础理论时，并没有像某些教材那样陷入无穷无尽的数学推导泥潭，而是用非常精炼的语言，勾勒出核心概念的轮廓，然后立刻转入到实际应用的场景中去。我尤其欣赏它对“为什么”和“怎么做”的平衡把握。比如，在讲解FFT算法时，它没有仅仅给出公式，而是花了大篇幅讨论了在不同采样率和数据长度下，如何避免混叠和栅栏效应，这对于我们在设计实时系统时至关重要。我曾经为了一个雷达信号处理的模块而苦恼了很久，尝试了各种方法都不理想，直到参考了书中的那一小节关于窗函数选择的建议，问题迎刃而解。这种由浅入深、紧密贴合工程实践的叙事方式，让阅读过程变得非常高效，每读完一章，都能明显感觉到自己解决问题的能力得到了实实在在的增强，而不是徒增了一些晦涩的术语。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计着实吸引人，那种深邃的蓝色调配上简洁的字体，立刻给人一种专业而沉稳的感觉。我记得我当时是在一家老旧的书店里翻到它的，当时我正为手上的一个项目焦头烂额，急需一本能快速上手、理论与实践结合紧密的参考书。拿到这本书时，首先映入眼帘的是它清晰的章节划分，仿佛为我指明了方向。初翻几页，我便感受到了作者在内容组织上的匠心独运。他似乎非常清楚目标读者的痛点——我们这些更倾向于应用、而非纯理论研究的人，需要的是能够迅速将知识转化为解决实际问题的工具。书中的一些实例部分，特别是关于滤波器设计和频谱分析的那几个章节，我印象尤为深刻，那些图表和公式的推导过程，没有丝毫的拖泥带水，直击核心，让人读起来有一种酣畅淋漓的感觉。它不是那种故作高深的学术著作，更像是一位经验丰富的老工程师在手把手地教你如何攻克难关，这种“授人以渔”的教学方式，对于提升我的实战能力起到了决定性的作用。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和印刷质量，说实话，在同类教材中算是相当出挑的了。纸张的质感很好，长时间阅读也不会有那种刺眼的疲劳感。更重要的是，图表的清晰度极高，这一点对于涉及波形、频谱和系统框图的内容来说是致命的。我记得有一次，深夜赶一个实验报告，需要快速核对一个双通道系统的时域和频域表示。如果图示不够清晰，那种相互映射的关系很容易看错，从而导致整个分析方向跑偏。这本书的每一个示意图都标注得一丝不苟，线条的粗细、颜色的区分都恰到好处，使得复杂的系统结构一目了然。这种对细节的关注，体现了编者对读者的尊重，也间接说明了教材背后的审校工作是多么的严谨。在如今这个快节奏的时代，一本能让你专注于内容本身，而不是被糟糕的视觉呈现所干扰的书，简直是福音。它让学习过程本身变成了一种享受，而不是一项需要忍耐的任务。

评分☆☆☆☆☆

从整体的阅读体验来看，这本书给我最大的感受是它的“平衡感”。它不像某些入门读物那样过度简化，让人学完后依然云里雾里；也不像某些纯理论著作那样故作高深，让人望而生畏。它成功地在理论的深度和应用的广度之间架起了一座坚实的桥梁。我发现，当我遇到一个新的DSP应用场景时，我不再需要从零开始在浩瀚的文献中搜索，而是可以先到这本书中寻找一个成熟的框架和方法论。这种结构化的知识体系，极大地提高了我的工作效率。作者似乎深谙“教学相长”的道理，他不仅传授了知识，更重要的是，他传授了一种系统性的分析和解决问题的思维框架。读完之后，我感觉自己不再是拿着一把工具的匠人，而是一个能够设计整个工具链的工程师。这本书的价值，在于它真正实现了将高等教育的深度与职业发展的速度有效地结合起来，这才是“应用型特色规划教材”的真正含义所在。

评分☆☆☆☆☆

这本书最让我感到惊喜的是它在某些“灰色地带”的处理方式。在数字信号处理领域，有很多理论和实践之间存在着微妙的鸿沟，很多教科书要么避而不谈，要么只是轻描淡写。但这本书敢于直面这些挑战。例如，在处理量化噪声和溢出问题时，作者并没有仅仅停留在理想模型的层面，而是深入探讨了在有限位宽处理器上，如何通过调整算法参数来最大限度地降低实际误差。这种“接地气”的讨论，对于我们这些必须在资源受限的环境下工作的工程师来说，简直是如获至宝。它教会我的不只是“做什么”，更是“在资源受限时该如何取舍”。这种务实的态度贯穿全书，使得这本书的价值远远超出了普通的教材范畴，更像是一本高级的“工程决策指南”。它帮助我建立了一种更成熟的、权衡利弊的工程思维，这比单纯掌握某个算法本身要宝贵得多。