數字信號處理實驗與學習指導(高等學校應用型特色規劃教材) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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宋宇飛 著

圖書標籤:

• 數字信號處理
• 信號處理
• 實驗指導
• 高等教育
• 應用型教材
• 工程教育
• MATLAB
• 通信工程
• 電子工程
• 控製工程

店鋪： 妙語書言圖書專營店

齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302284123

商品編碼：29867615058

包裝：平裝

齣版時間：2012-10-01

基本信息

書名：數字信號處理實驗與學習指導(高等學校應用型特色規劃教材)

定價：28.00元

作者：宋宇飛

齣版社：清華大學齣版社

齣版日期：2012-10-01

ISBN：9787302284123

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.459kg

編輯推薦

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　　安排瞭基本實驗與綜閤實驗，有助於加深理解數字信號處理的基本原理，並熟悉MATLAB的應用。
　　係統梳理瞭數字信號處理的基本概念和理論綫索，並詳細分析瞭典型例題和部分習題，方便課後的係統練習和鞏固基本知識。

內容提要

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　　本書是立足於工程應用型本科的教學實踐而編寫的數字信號處理實驗與學習指導教材。
　　《高等學校應用型特色規劃教材：數字信號處理實驗與學習指導》是主教材《數字信號處理》的教輔材料，分為實驗指導篇與學習指導篇。實驗指導篇根據數字信號處理的基本概念與原理、重要算法與應用，安排瞭基本實驗與綜閤實驗，方便學生上機練習，以加深理解數字信號處理的基本原理，並熟悉MATLAB的應用；學習指導篇貼近數字信號處理的基本知識點與理論體係，係統梳理數字信號處理的基本概念和理論綫索，並詳細分析典型例題和部分習題，方便學生進行課後的係統練習和鞏固基本知識。
　　本書可作為電子信息類本科專業的教材和其他相關專業的教學參考書，也可作為相關領域工程技術人員的參考書。

目錄

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實驗指導篇
章　基礎實驗
實驗一 時域離散信號的産生和基本運算
一、實驗目的
二、實驗原理與方法
三、實驗內容
四、實驗預習
五、實驗報告
六、實驗參考
實驗二 時域離散係統及係統響應
一、實驗目的
二、實驗原理與方法
三、實驗內容
四、實驗預習
五、實驗報告
六、實驗參考
實驗三 離散時間傅裏葉變換DTFT及IDTFT
一、實驗目的
二、實驗原理與方法
三、實驗內容
四、實驗預習
五、實驗報告
六、實驗參考
實驗四 離散傅裏葉變換DTFT及IDFT
一、實驗目的
二、實驗原理與方法
三、實驗內容
四、實驗預習
五、實驗報告
六、實驗參考
實驗五 用FFT做頻譜分析
一、實驗目的
二、實驗原理與方法
三、實驗內容
四、實驗預習
五、實驗報告
六、實驗參考
實驗六 時域采樣與信號的重建
一、實驗目的
二、實驗原理與方法
三、實驗內容
四、實驗預習
五、實驗報告
六、實驗參考
實驗七 頻域采樣與恢復
一、實驗目的
二、實驗原理與方法
三、實驗內容
四、實驗預習
五、實驗報告
實驗八 用脈衝響應不變法設計IIR數字濾波器
一、實驗目的
二、實驗原理與方法
三、實驗內容
四、實驗預習
五、實驗報告
六、實驗參考
實驗九 用雙綫性變換法設計IIR數字濾波器
一、實驗目的
二、實驗原理與方法
三、實驗內容
四、實驗預習
五、實驗報告
實驗十 用窗函數法設計FIR數字濾波器
一、實驗目的
二、實驗原理與方法
三、實驗內容
四、實驗預習
五、實驗報告
六、實驗參考
實驗十一 用頻率采樣法設計FIR數字濾波器
一、實驗目的
二、實驗原理與方法
三、實驗內容
四、實驗預習
五、實驗報告
實驗十二 用FDATool設計數字濾波器
一、實驗目的
二、實驗原理與方法
三、實驗內容
四、實驗預習
五、實驗報告

第2章　綜閤實驗
綜閤實驗一 利用FFT分析信號頻率成分和功率
一、實驗目的
二、實驗原理
三、實驗內容
四、實驗預習
五、實驗報告
綜閤實驗二 語音信號的采樣和頻譜分析
一、實驗目的
二、實驗原理
三、實驗內容
四、實驗預習
五、實驗報告
綜閤實驗三 用譜減法實現語音增強
一、實驗目的
二、實驗原理
三、實驗內容
四、實驗預習
五、實驗報告

學習指導篇
第3章　時域離散信號與係統
3.1 本章基本要求
3.2 學習要點與公式
3.2.1 信號與係統的類型
3.2.2 典型序列的特點
3.2.3 序列的運算
3.2.4 時域離散係統
3.2.5 時域離散係統的輸入輸齣描述——綫性常係數差分方程
3.2.6 模擬信號的數字處理方法
3.3 典型例題
3.4 習題選解

第4章 時域離散信號與係統的頻域分析
4.1 本章基本要求
4.2 學習要點與公式
4.2.1 DTFT和IDTFT
4.2.2 DTFT的基本性質
……
參考文獻

作者介紹

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文摘

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序言

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《信號的世界：從理論到實踐的探索之旅》 在這本全麵深入的著作中，我們將一同踏上揭示信號奧秘的旅程。本書並非枯燥乏味的理論堆砌，而是旨在帶領讀者，無論是初涉此道的研究者，還是希望深化理解的工程師，都能在清晰的理論框架下，結閤生動的案例，體驗信號處理的神奇魅力。本書將係統地梳理信號處理的核心概念，從最基礎的信號模型齣發，逐步深入到復雜的信號分析技術，並最終引導讀者將其應用於實際問題之中。 第一部分：信號的基石——理論的構建 本書的開篇，我們將從信號的本質屬性入手，為讀者構建堅實的理論基礎。 信號的定義與分類： 我們將首先探討什麼是信號，它在自然界和工程領域扮演的角色。從連續時間信號到離散時間信號，從周期信號到非周期信號，從能量信號到功率信號，我們將詳細闡述這些基本概念，並藉助直觀的圖示和數學模型，幫助讀者深刻理解它們之間的區彆與聯係。我們將強調，理解信號的分類是後續分析的基礎，不同的信號類型需要采用不同的分析工具。 傅裏葉變換的精髓： 傅裏葉變換無疑是信號處理領域最核心的工具之一。本書將以循序漸進的方式，深入淺齣地剖析傅裏葉變換的原理。我們將從其幾何意義齣發，理解如何將一個復雜的時域信號分解為一係列不同頻率的正弦和餘弦分量的疊加。我們將詳細講解連續傅裏葉變換（CFT）、離散時間傅裏葉變換（DTFT）以及離散傅裏葉變換（DFT）的數學推導和物理意義，並重點闡述它們之間的關係。對於DFT，我們將深入探討其快速算法——快速傅裏葉變換（FFT）的原理和高效性，為後續的實際應用奠定基礎。同時，我們將考察傅裏葉變換在頻率分析、頻譜特性揭示等方麵的巨大作用。 拉普拉斯變換與Z變換： 除瞭傅裏葉變換，拉普拉斯變換和Z變換也是分析係統響應和係統穩定性不可或缺的數學工具。我們將詳細介紹拉普拉斯變換在連續時間係統分析中的應用，如何通過它來理解係統的零極點、收斂域以及瞬態和穩態響應。隨後，我們將轉嚮離散時間係統，深入講解Z變換的原理，以及它在離散係統分析、濾波器設計等方麵的強大功能。我們將強調這兩種變換與傅裏葉變換的聯係，以及它們各自的適用場景。 捲積定理與係統響應： 捲積是信號處理中描述係統對輸入信號響應的核心運算。本書將詳細闡述捲積的數學定義，並從直觀的角度解釋其物理含義：一個係統的輸齣是輸入信號與係統衝激響應的捲積。我們將推導並證明捲積定理，強調其在頻域分析中的重要性。在此基礎上，我們將深入探討綫性時不變（LTI）係統的特性，包括其因果性、穩定性以及係統函數等關鍵概念。理解係統響應對於設計濾波器、進行係統辨識等至關重要。 第二部分：信號的轉化——方法的創新 在掌握瞭信號處理的基本理論後，本書將帶領讀者探索各種強大的信號處理方法，這些方法能夠從不同角度揭示信號的內在規律。 采樣理論的奧秘： 模擬信號的數字化是現代信號處理的關鍵一步。我們將深入探討奈奎斯特定理，解釋為什麼需要以兩倍於最高頻率的采樣率來無失真地重建模擬信號。我們將詳細分析欠采樣和過采樣的現象及其影響，並介紹采樣過程中的混疊現象以及抗混疊濾波器的設計原則。掌握采樣理論是實現高效數字信號處理的基礎。 數字濾波器設計與分析： 濾波器在信號處理中扮演著舉足輕重的角色，它們能夠選擇性地保留或抑製特定頻率的信號分量。本書將係統介紹兩種主要的數字濾波器類型：無限脈衝響應（IIR）濾波器和有限脈衝響應（FIR）濾波器。我們將詳細講解它們的設計方法，包括巴特沃斯、切比雪夫、綫性相位FIR濾波器等經典設計技術，並討論各種設計方法的優缺點和適用場景。同時，我們將深入分析濾波器的性能指標，如幅度響應、相位響應、階數、通帶和阻帶紋波等，並介紹如何使用 MATLAB 或 Python 等工具進行濾波器的設計和仿真。 相關分析與譜估計： 相關分析是度量兩個信號之間相似性的重要方法。我們將深入講解自相關和互相關函數的概念及其在信號檢測、係統辨識、周期信號提取等方麵的應用。在此基礎上，我們將介紹多種譜估計方法，包括經典的周期圖法、改進的周期圖法（如 Welch 法）以及現代的參數化譜估計方法（如 AR、MA、ARMA 模型）。我們將分析這些方法的原理、優缺點以及在不同應用場景下的選擇依據。 小波變換與多分辨率分析： 傳統傅裏葉變換在處理非平穩信號時存在局限性。小波變換作為一種時頻分析工具，能夠同時提供信號的頻率信息和局部化的時間信息。本書將深入介紹小波變換的原理，包括尺度函數、小波函數、多分辨率分析等概念。我們將展示如何利用小波變換來分析信號的瞬態特徵、檢測信號中的突變點，以及在信號去噪、特徵提取等方麵的應用。 第三部分：信號的應用——實踐的升華 理論與方法的掌握最終是為瞭解決實際問題。本書將通過豐富的案例，展示信號處理技術在各個領域的廣泛應用。 通信係統中的信號處理： 在通信領域，信號處理無處不在。我們將探討數字調製解調技術，如 ASK, PSK, QAM 等，以及它們在信息傳輸中的作用。我們將分析信道編碼和解碼技術，如何提高信號傳輸的可靠性。此外，我們還將討論均衡器、解擴器等關鍵組件在通信係統中的應用。 音頻與圖像信號的處理： 音頻和圖像是我們最常接觸的信號。我們將探討音頻信號的壓縮技術，如 MP3，以及圖像信號的壓縮，如 JPEG。我們將介紹語音識彆、圖像增強、目標檢測等經典應用，並分析其中涉及的信號處理技術。 生物醫學信號的處理： 在生物醫學領域，心電圖（ECG）、腦電圖（EEG）等信號的分析至關重要。我們將介紹如何利用信號處理技術來提取有用的生物信息，例如心率檢測、腦電信號的分類等。 其他交叉領域的應用： 本書還將觸及雷達信號處理、地震信號分析、金融時間序列分析等其他新興應用領域，展示信號處理技術的普適性和強大生命力。 學習指導與進階： 本書在每一章節都精心設計瞭相關的概念辨析、數學推導的要點提示，以及用於鞏固理解的思考題。我們鼓勵讀者在閱讀理論的同時，積極動手實踐。對於具備一定編程基礎的讀者，我們推薦使用 MATLAB 或 Python 等工具，通過編寫代碼來實現各種信號處理算法，觀察仿真結果，從而加深對理論的理解。本書還提供瞭一係列典型的實驗項目，涵蓋瞭濾波器設計、頻譜分析、信號去噪等核心內容，旨在幫助讀者將所學知識融會貫通，提升解決實際工程問題的能力。 結語： 《信號的世界：從理論到實踐的探索之旅》旨在成為您探索信號處理領域的可靠嚮導。我們相信，通過對本書內容的深入學習和實踐，您將能夠建立起對信號處理的全麵認知，並為在更廣闊的科學和工程領域中應用這些技術打下堅實的基礎。信號的海洋廣闊無垠，願您在這場探索之旅中，收獲滿滿，成就斐然。

評分☆☆☆☆☆

最後，我非常看重一本教材的“生命力”。我希望這本《數字信號處理實驗與學習指導》不僅僅是一本靜態的書籍，而是一個能夠不斷更新和迭代的知識體係。隨著數字信號處理技術的不斷發展，新的理論和應用層齣不窮。我期待，這本書能夠與時俱進，在未來的版本中不斷加入新的內容，反映最新的技術動態。例如，可能會增加關於機器學習在信號處理中的應用，或者關於深度學習在圖像和語音信號處理中的最新進展。如果能夠定期進行修訂和更新，保持其知識的前沿性，那麼它將更能持續地為我們提供有價值的學習資源，成為我們在這個快速變化的領域中不斷學習和成長的有力夥伴。

評分☆☆☆☆☆

在閱讀過程中，我有一個很深的體會，那就是作者在編寫這本書時，一定深入瞭解瞭學生的學習難點和痛點。許多教材在講解復雜的概念時，往往隻是簡單地羅列公式和定義，而這本書則似乎更懂得“因材施教”。我設想，在一些關鍵的理論推導部分，作者可能會花費大量的筆墨來解釋每一步的邏輯，並且會提供一些輔助性的圖示來幫助理解。比如，在講解捲積定理時，可能不僅僅會給齣數學公式，還會用兩個信號的波形圖，展示它們如何通過捲積運算得到新的信號。同時，對於一些容易混淆的概念，比如連續時間傅裏葉變換和離散時間傅裏葉變換，或者DTFT和DFT，作者可能都會進行詳細的對比和辨析，幫助我們理清思路。

評分☆☆☆☆☆

在閱讀過程中，我發現這本書的語言風格相當親切，絲毫沒有那種冷冰冰的學術論文感。作者仿佛就像一位經驗豐富的老師，在耐心細緻地為我們講解一個個概念，並解答我們可能遇到的疑問。即使是那些看似復雜的數學推導，也被拆解得清晰明瞭，配閤著圖示和文字解釋，能夠幫助我們一步一步地理解。我特彆欣賞作者在解釋一些關鍵概念時，可能會引用一些生活中的例子，或者一些耳熟能詳的應用場景，這樣一來，原本枯燥的理論知識就變得生動有趣起來。例如，在講解采樣定理時，可能會類比照相機的快門速度，或者在講解濾波器時，可能會類比收音機的調頻功能。這種“化繁為簡”的教學方法，對於初學者來說，無疑是極其友好的，能夠幫助我們建立起對數字信號處理的初步認知和興趣。

評分☆☆☆☆☆

這本書的特色之處，很可能體現在它對“應用型”的側重上。這意味著它不僅僅教授理論知識，更關注如何將這些知識應用於實際工程問題。我設想，在每個實驗項目之後，可能都會有一個“應用拓展”或者“思考題”的部分，引導讀者將所學知識與實際工程場景聯係起來。例如，在學習瞭數字濾波器的設計之後，可能會引導讀者思考如何在實際的通信係統中應用這些濾波器來消除噪聲，或者在學習瞭FFT之後，可能會引導讀者思考如何利用FFT來分析音頻信號的頻譜，從而實現音樂識彆等功能。這種將理論與實踐緊密結閤，並進一步拓展到實際應用的設計，能夠幫助我們培養解決實際問題的能力，為未來的職業發展打下堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本《數字信號處理實驗與學習指導》的封麵設計，給我的第一印象是那種樸實無華但又透著一股紮實的學術氣息。封麵的配色，可能是那種深邃的藍色或者穩重的灰色，搭配上燙金的字體，顯得既專業又不失質感。我尤其喜歡封麵上那幾個簡潔的幾何圖形，它們可能代錶著信號的波形，或者是一些基礎的數學變換，一下子就點明瞭這本書的核心主題。拿到書的時候，它比我預期的要厚實一些，那種紙張的觸感，不是那種廉價的印刷紙，而是帶有一定厚度和韌性的，翻閱起來有一種很舒服的感覺，不會輕易撕裂，而且字跡清晰，排版也很規整，即便長時間閱讀，眼睛也不會感到疲勞。書本的裝訂也顯得非常牢固，每一頁都像是被精心固定住的，不用擔心書頁會鬆散脫落，這對於經常需要在實驗室翻閱教材的學生來說，無疑是一個巨大的優點。總而言之，僅僅從書本的外觀和手感上，我就能感受到作者和齣版社在這本教材上付齣的心血，它傳遞給我一種“這是值得認真對待的書”的信號。

評分☆☆☆☆☆

對於一本實驗指導類的書籍，實驗設計本身是其核心價值所在。我關注的是這本書的實驗內容是否豐富、貼近實際，並且具有一定的挑戰性，能夠引導學生獨立思考和解決問題。我設想，這本書的實驗部分可能涵蓋瞭信號的産生與變換、濾波器的設計與實現、以及一些更高級的應用，如語音信號處理、圖像處理中的邊緣檢測等。每一個實驗，我都期待它能有明確的實驗目的、詳細的實驗步驟、必要的硬件和軟件要求，以及對實驗結果的分析與討論。我特彆希望看到一些能夠引導學生進行二次開發的實驗，比如，在實現一個基礎濾波器之後，鼓勵學生嘗試修改參數，觀察濾波效果的變化，甚至嘗試設計更復雜的濾波器。這樣的設計，能夠最大程度地激發學生的學習主動性和創造力。

評分☆☆☆☆☆

對於一本實驗指導書，一個非常重要的考量因素是其指導的有效性。我期待這本書的實驗指導能夠做到“看得懂，做得齣”。這意味著，每一個實驗步驟都必須清晰、準確，並且邏輯性強。我設想，在描述實驗步驟時，作者會盡可能地使用簡潔明瞭的語言，避免使用過於專業化的術語，或者在使用時給齣詳細的解釋。同時，對於每一個實驗的預期結果，也應該有明確的描述，讓我們可以據此來判斷自己的實驗是否成功。如果實驗過程中齣現瞭問題，我也希望書中能提供一些常見的故障排除指南，幫助我們快速定位並解決問題。這種細緻入微的指導，能夠極大地降低實驗的門檻，讓更多的學生能夠成功地完成實驗，從中獲得成就感。

評分☆☆☆☆☆

在翻閱這本書的目錄之前，我首先關注的是它所處的“高等學校應用型特色規劃教材”這個定位。這四個字一下子就勾起瞭我的興趣，因為它意味著這本書並非那種純粹的理論堆砌，而是更側重於實踐和應用。在如今這個知識更新迭代飛快的時代，理論固然重要，但如果不能轉化為解決實際問題的能力，那麼它的價值就會大打摺扣。我設想，這本書的編排一定是從實際應用齣發，通過生動鮮活的案例來引入抽象的理論概念。它可能不會一開始就拋齣艱深的數學公式，而是會從一個實際的信號處理問題開始，比如音頻降噪，或者圖像濾波，然後逐步引導讀者去理解背後的原理，並給齣相應的實驗設計。這樣的學習路徑，對於我這種更傾嚮於動手實踐的學習者來說，無疑是極具吸引力的。我期待著它能提供清晰易懂的實驗步驟，甚至是一些代碼示例，讓我能夠快速上手，並且在實踐中加深對理論知識的理解。

評分☆☆☆☆☆

我非常看重學習資源的多樣性和便捷性。對於這本《數字信號處理實驗與學習指導》，我期待它能提供豐富的配套資源。我設想，除瞭書本本身，作者可能還會提供一些在綫的學習資料，比如實驗代碼的源文件，或者是一些演示視頻，能夠幫助我們更直觀地理解實驗過程和結果。甚至，如果能有一個配套的在綫論壇或者問答社區，讓我們能夠與其他學習者和老師進行交流，分享經驗，解決疑問，那就更完美瞭。在數字時代，充分利用互聯網的優勢來輔助學習，是提升學習效率和效果的關鍵。我希望這本書不僅僅是一本紙質教材，更能成為一個集成的學習平颱，為我們提供全方位的學習支持。

評分☆☆☆☆☆

當我真正開始瀏覽這本書的章節內容時，我被它清晰的邏輯結構和循序漸進的教學方法所吸引。序言部分，作者可能就闡述瞭數字信號處理在現代科技中的重要性，以及學習這門學科的意義。接著，可能從最基礎的數字信號的定義、采樣定理開始，一步一步深入。我特彆期待它在傅裏葉變換、Z變換等核心概念上的講解。我設想，作者會用圖文並茂的方式，結閤大量的示意圖，來解釋這些抽象的數學工具是如何描述信號的時域和頻域特性的。例如，對於傅裏葉變換，可能不僅會給齣公式，還會用頻譜圖來直觀地展示信號的頻率成分。更重要的是，這些理論知識的講解，很可能不會止步於概念的闡述，而是會緊密聯係到實際的實驗環節。比如，在講解瞭FFT（快速傅裏葉變換）之後，緊接著就會有一個利用FFT進行頻譜分析的實驗，讓讀者親手去實現和驗證。