数字信号处理 第2版PDF电子书下载

绪论 1

第1章　离散时间信号与系统 8

1.1　离散时间信号 8

1.1.1　离散时间信号及其时域表示 8

1.1.2　序列的基本运算 9

1.1.3　一些常用序列 11

1.1.4　序列的周期性 12

1.1.5　用单位脉冲序列表示任意序列 13

1.1.6　序列的能量与功率 13

1.2　离散时间系统 14

1.2.1　线性时不变系统 14

1.2.2　线性时不变系统的基本元件 15

1.2.3　单位脉冲响应与线性时不变系统的卷积表示 16

1.2.4　序列的线性相关 18

1.2.5　系统的因果性与稳定性 19

1.3　线性时不变系统的差分方程描述 20

1.3.1　差分方程描述 20

1.3.2　差分方程的求解 20

1.4　连续时间信号的数字处理 21

1.4.1　抽样定理与A/D转换器 22

1.4.2　抽样信号的恢复与D/A转换器 25

1.4.3　带通信号的抽样 28

习题1 29

第2章　离散时间信号与系统的变换域分析 33

2.1　序列的Z变换 33

2.1.1 Z变换的定义 33

2.1.2 Z变换的收敛域 34

2.1.3　逆Z变换 36

2.1.4 Z变换的性质与定理 41

2.1.5 Z变换与拉氏变换的关系 46

2.2　序列的傅里叶变换 48

2.2.1　序列傅里叶变换的定义 48

2.2.2　序列傅里叶变换的性质 51

2.2.3　序列傅里叶变换的对称性 53

2.2.4　序列傅里叶变换举例 56

2.3　离散时间系统变换域分析 58

2.3.1　系统函数 58

2.3.2　离散时间系统的Z变换解法 59

2.3.3　系统函数的零极点与频率响应 61

2.3.4　系统的分类 63

2.3.5　全通系统与最小相位系统 64

2.4　序列的抽取与插值及其频谱分析 69

2.4.1　抽样率转换的基本概念 69

2.4.2　序列的抽取及其频谱 70

2.4.3　序列的插值及其频谱 73

2.5　希尔伯特（Hilbert）变换 75

2.5.1　Hilbert变换与解析信号 75

2.5.2　实因果信号傅里叶变换的实部与虚部、对数幅度与相位的Hilbert变换关系 79

习题2 81

第3章　离散傅里叶变换及其快速算法 86

3.1　周期序列的离散傅里叶级数 86

3.1.1　周期序列的傅里叶级数（DFS） 86

3.1.2　离散傅里叶级数（DFS）的性质 87

3.1.3　周期序列的傅里叶变换 89

3.2　离散傅里叶变换 90

3.2.1　有限长序列的离散傅里叶变换 90

3.2.2　DFT的一些性质 93

3.2.3　离散频率与数字频率和模拟频率之间的关系 98

3.3　频域采样定理 99

3.4 DFT的快速算法——FFT 102

3.4.1　时域抽取基-2 FFT算法（DIT-FFT） 102

3.4.2　频域抽取基-2 FFT算法（DIF-FFT） 106

3.4.3　逆DFT的快速算法（IFFT） 108

3.4.4　N为合数的FFT算法 109

3.4.5　实序列DFT的快速算法 112

3.5 DFT与FFT的应用 113

3.5.1　利用FFT进行频谱分析 113

3.5.2　用FFT计算线性卷积 116

3.5.3　用FFT计算线性相关 120

3.5.4　线性调频Z变换（Chirp-Z变换）算法 124

习题3 127

第4章　数字滤波器的结构 131

4.1　数字网络的信号流图表示 131

4.2　IIR数字滤波器的结构 132

4.3　FIR数字滤波器的结构 136

4.4　数字滤波器的格型结构 140

4.4.1　全零点型格型滤波器结构 141

4.4.2　全极点型格型滤波器结构 143

习题4 145

第5章　IIR数字滤波器的设计 148

5.1　引言 148

5.2　模拟滤波器设计 151

5.2.1　模拟滤波器设计的基本概念 151

5.2.2　巴特沃思低通滤波器 153

5.2.3　切比雪夫滤波器 156

5.3　设计IIR滤波器的脉冲响应不变法 162

5.4　设计IIR滤波器的双线性变换法 164

5.5　设计IIR数字滤波器的频率变换法 169

5.5.1　从S域到Z域的频率变换法 170

5.5.2　数字域频率变换法 175

5.6　数字陷波器设计 178

5.7　IIR数字滤波器的计算机辅助设计 182

习题5 184

第6章　FIR数字滤波器的设计 187

6.1 FIR数字滤波器的性质 187

6.2 FIR滤波器的窗函数设计方法 192

6.2.1　窗函数设计的基本方法 192

6.2.2　常用的窗函数 196

6.2.3　几种常用的理想滤波器 199

6.2.4　窗函数法小结与举例 201

6.3 FIR滤波器频率采样法设计 205

6.4 FIR数字滤波器的等波纹优化设计 210

习题6 215

第7章　数字信号处理中的有限字长效应 218

7.1　二进制数的表示与量化误差 218

7.1.1　二进制数的表示 218

7.1.2　量化误差 222

7.2 A/D转换器中的量化误差 226

7.2.1　量化误差的统计分析 226

7.2.2　量化信噪比与所需字长的关系 228

7.2.3　量化噪声通过线性非时变系统 228

7.3　系数量化对数字滤波器的影响 229

7.3.1　极点位置灵敏度 230

7.3.2　系数量化对二阶子系统极点位置的影响 232

7.3.3　频率响应偏差的统计分析 234

7.4　数字滤波器的运算量化效应 237

7.4.1 IIR滤波器定点运算舍入误差的统计分析 238

7.4.2 IIR滤波器定点加法运算的溢出问题 241

7.4.3　极限环振荡 242

7.4.4　定点运算的溢出振荡 244

7.4.5　浮点运算中的有限字长效应 245

7.5 FFT算法的有限字长效应 245

7.5.1　蝶形运算的统计模型 245

7.5.2　防止溢出和FFT输出的信噪比 247

7.5.3　浮点FFT算法中的量化效应 249

习题7 249

第8章　MATLAB在信号处理中的应用 252

8.1 MATLAB简介 252

8.2 MATLAB中离散信号的表示与运算 253

8.2.1　用MATLAB函数产生离散信号 253

8.2.2 MATLAB中信号的运算 255

8.3　用MATLAB进行系统分析 256

8.3.1　系统零极点分析 256

8.3.2　计算频率响应 259

8.4　用MATLAB进行信号的变换 264

8.5　用MATLAB设计IIR数字滤波器 267

8.5.1　模拟滤波器的设计函数 267

8.5.2　模拟滤波器到数字滤波器的映射——由模拟滤波器变换成等效的数字滤波器 272

8.5.3　直接设计IIR数字滤波器的函数 273

8.5.4 IIR滤波器设计举例 277

8.6　用MATLAB设计FIR数字滤波器 281

8.6.1　设计FIR滤波器的函数 281

8.6.2　常用的窗函数 287

8.7　用MATLAB实现数字滤波器结构与滤波过程 289

8.7.1　用MATLAB实现数字滤波器结构 289

8.7.2　用MATLAB实现滤波过程 292

8.7.3　滤波器设计和分析工具（FDATool） 295

8.8 数字音频均衡器 297

习题8 302

附录A FFT C语言程序 305

附录B　用窗函数法设计FIR数字滤波器的C语言程序 307

附录C MATLAB常用函数 309

附录D MATLAB信号处理工具箱函数表 311

参考文献 318