数字信号处理教程 第2版PDF电子书下载

第0章 概论 1

0.1 离散时间信号和数字信号 2

0.2 数字信号处理 3

0.3 数字信号处理的优点和局限性 5

0.4 数字信号处理学科的内容和应用 8

第1章 离散时间信号和离散时间系统 12

1.1 离散时间信号——序列 13

1.1.1 基型序列 13

1.1.2 模拟频率和数字频率 16

1.1.3 周期序列 18

1.1.4 序列的基本运算 20

1.2 离散时间系统 29

1.2.1 系统的线性、时不变性、因果性和稳定性 29

1.2.2 线性时不变系统 31

1.3 离散时间傅里叶变换 38

1.3.1 离散时间傅里叶变换的定义 38

1.3.2 DTFT的性质 40

1.3.3 离散时间信号的频谱 42

1.3.4 离散时间系统的频率响应 44

1.4 z变换 47

1.4.1 z变换的定义 47

1.4.2 逆z变换 52

1.4.3 z变换的性质和常用z变换公式 58

1.5 传输函数 60

1.5.1 LTI系统的传输函数 60

1.5.2 利用传输函数分析系统的频率响应 61

1.5.3 利用传输函数分析系统的稳定性 64

1.5.4 利用传输函数计算LTI系统的输出 66

1.6 离散时间信号和系统的MATLAB分析 69

1.6.1 离散时间信号的产生 69

1.6.2 序列的基本运算 71

1.6.3 线性卷积和相关序列的计算 73

1.6.4 DTFT的计算 75

1.6.5 系统频率响应的计算 77

1.6.6 系统有理传输函数的计算 78

1.6.7 计算离散时间系统的输出 82

习题 84

第2章 离散傅里叶变换及其快速算法 88

2.1 DFT的基本概念 89

2.1.1 DFT的定义 89

2.1.2 由DFT重构时间序列 92

2.1.3 由DFT重构DTFT 94

2.1.4 DFT的物理意义 96

2.1.5 对DFT计算结果的解读 98

2.1.6 4种傅里叶分析方法 99

2.2 DFT的性质 101

2.2.1 序列的循环移位 101

2.2.2 序列的循环卷积 103

2.2.3 卷积定理 105

2.2.4 Parseval定理 106

2.2.5 复序列的DFT的对称性 108

2.2.6 实序列的DFT的对称性 109

2.2.7 DFT主要性质汇总 111

2.3 矩形序列的DFT 112

2.4 利用DFT进行信号频谱分析 115

2.4.1 加窗截断造成频谱泄漏和分辨率降低 115

2.4.2 序列加窗对DFT的影响 119

2.4.3 序列补零对DFT的影响 123

2.5 利用DFT计算线性卷积 128

2.5.1 基本原理 128

2.5.2 分段卷积 130

2.6 DFT的快速计算方法：快速傅里叶变换 132

2.6.1 时间抽取基-2 FFT算法的信号流图 133

2.6.2 时间抽取基-2 FFT算法结构的特点 135

2.6.3 时间抽取基-2 FFT算法的计算量 136

2.6.4 倒序：输入时间序列的重排 137

2.6.5 时间抽取基-2 FFT的其他算法结构 138

2.6.6 频率抽取基-2 FFT算法 139

2.6.7 计算FFT的MATLAB内部函数 141

2.7 实际应用FFT算法时需要考虑的几个问题 144

2.7.1 输入数据的采集和处理 144

2.7.2 FFT计算结果的解读 144

习题 145

第3章 数字滤波器的结构和有限字长效应 152

3.1 FIR滤波器的直接型结构和级联结构 153

3.1.1 FIR直接型结构 153

3.1.2 FIR级联结构 154

3.2 FIR滤波器的格型结构 155

3.3 线性相位FIR滤波器 157

3.3.1 线性相位滤波器的定义 157

3.3.2 线性相位FIR滤波器的冲激响应应满足的条件 158

3.3.3 4种类型线性相位FIR滤波器 160

3.3.4 线性相位FIR滤波器的结构 164

3.4 FIR滤波器的频率取样结构 166

3.4.1 频率取样结构的推导 166

3.4.2 频率取样结构的改进 168

3.5 IIR滤波器的结构 170

3.5.1 IIR滤波器的直接型结构 170

3.5.2 IIR滤波器的并联结构 174

3.5.3 IIR滤波器的级联结构 176

3.6 全通滤波器和最小相位滤波器 178

3.6.1 全通滤波器 178

3.6.2 最小相位滤波器 180

3.6.3 非最小相位IIR滤波器的分解 183

3.7 IIR滤波器的格型结构 186

3.7.1 全极点格型滤波器 186

3.7.2 极点-零点格型滤波器 188

3.8 滤波器的有限字长效应 191

3.8.1 二进制数表示方法 192

3.8.2 信号的量化误差 193

3.8.3 滤波器系数的量化 198

3.8.4 溢出和定标 202

3.9 IIR滤波器的零输入极限环现象 203

习题 205

第4章 FIR数字滤波器设计 210

4.1 数字滤波器的设计指标 211

4.1.1 因果数字滤波器的频率响应 211

4.1.2 数字滤波器设计指标 214

4.2 FIR滤波器的窗函数设计方法 216

4.2.1 窗函数设计方法的原理 217

4.2.2 窗函数法设计步骤 221

4.2.3 Kaiser窗 222

4.3 设计FIR滤波器的最小二乘法 226

4.4 设计FIR滤波器的频率取样方法 229

4.4.1 频率取样方法的基本原理 229

4.4.2 频率取样设计方法对过渡带的优化 232

4.5 最优等波纹线性相位FIR滤波器的设计：Parks-McClellan算法 235

4.5.1 Minimax误差准则 235

4.5.2 交替定理 238

4.5.3 Parks-McClellan算法 239

4.6 设计线性相位FIR滤波器的MATLAB方法 242

4.6.1 按照算法原理编写m文件 242

4.6.2 Kaiser窗设计方法的MATLAB实现 248

4.6.3 设计线性相位FIR滤波器的MATLAB函数 249

4.7 用MATLAB设计最优等波纹线性相位FIR滤波器 253

习题 256

第5章 IIR数字滤波器设计 262

5.1 设计IIR数字滤波器的一般方法 263

5.1.1 设计IIR数字滤波器的两种方案 263

5.1.2 模拟低通滤波器的技术指标 263

5.1.3 平方幅度响应与传输函数 265

5.2 常用的4种原型滤波器 267

5.2.1 Butterworth滤波器 267

5.2.2 Chebyshev Ⅰ型滤波器 272

5.2.3 Chebyshev Ⅱ型滤波器 276

5.2.4 椭圆滤波器 278

5.3 模拟滤波器到数字滤波器的映射 280

5.3.1 冲激响应不变法 280

5.3.2 双线性变换法 284

5.4 模拟频率变换 287

5.4.1 从模拟原型滤波器到模拟低通滤波器的变换 288

5.4.2 从模拟原型滤波器到模拟高通滤波器的变换 289

5.4.3 从模拟原型滤波器到模拟带通滤波器的变换 290

5.4.4 从模拟原型滤波器到模拟带阻滤波器的变换 293

5.5 数字频率变换 296

5.5.1 数字低通滤波器到数字低通滤波器的频率变换 296

5.5.2 数字低通滤波器到数字高通滤波器的频率变换 298

5.5.3 数字低通滤波器到数字带通滤波器的频率变换 300

5.5.4 数字低通滤波器到数字带阻滤波器的频率变换 301

5.6 设计IIR数字滤波器的一般步骤 302

5.7 用于设计IIR数字滤波器的主要MATLAB函数 307

5.7.1 模拟滤波器设计 307

5.7.2 模拟滤波器到数字滤波器的映射 311

5.7.3 频率变换 313

5.7.4 专用于设计IIR滤波器的MATLAB函数 316

5.8 MATLAB中的滤波器设计和分析工具 318

习题 320

附录 频率取样法设计线性相位FIR滤波器的过渡带优化取样值 325

参考文献 329