现代信号处理基础PDF电子书下载

第1章 信号与系统的基本概念 1

1.1信号概述 1

1.2信号的分类 1

1.2.1确定性信号与随机信号 1

1.2.2连续时间信号与离散时间信号 2

1.2.3周期信号与非周期信号 2

1.2.4能量信号与功率信号 3

1.3单位阶跃信号与单位冲激（脉冲）信号 4

1.3.1连续时间单位阶跃信号与单位冲激信号 4

1.3.2离散时间单位阶跃信号与单位脉冲信号 7

1.4信号的基本运算 8

1.4.1连续时间信号的基本运算 8

1.4.2离散时间信号的基本运算 10

1.5信号的分解 13

1.5.1周期信号的正交分解 13

1.5.2连续时间信号的时域分解 15

1.5.3离散时间信号的时域分解 16

1.6系统概述 17

1.7系统的分类 17

1.7.1线性系统与非线性系统 17

1.7.2时变系统与非时变系统 18

1.7.3因果系统与非因果系统 19

1.7.4稳定系统与非稳定系统 20

习题 20

习题参考答案 23

第2章 连续时间线性时不变系统的时域和s域分析 24

2.1电路分析与综合简介 24

2.2电路元件简介 25

2.3线性电路一般分析方法简介 33

2.3.1 KCL、KVL完备的数学形式 33

2.3.2 2b法 34

2.3.3其他分析方法 35

2.4描述连续时间线性时不变系统的微分方程 37

2.5连续时间线性时不变系统的响应 38

2.5.1连续时间线性时不变系统的初始条件 38

2.5.2连续时间线性时不变系统的零输入响应 39

2.5.3连续时间线性时不变系统的零状态响应 40

2.5.4连续时间线性时不变系统的全响应 43

2.6连续时间线性时不变系统的s域分析 44

2.6.1拉普拉斯变换 44

2.6.2微分方程的拉普拉斯变换求解 49

2.6.3电路的s域模型与方程 50

2.6.4系统函数与单位冲激响应 53

2.6.5系统的稳定性 54

2.7复合系统的连接及系统函数 55

2.7.1系统的连接形式 55

2.7.2复合系统的系统函数 56

习题 58

习题参考答案 60

第3章 离散时间线性时不变系统的时域和z域分析 62

3.1描述离散时间线性时不变系统的差分方程 62

3.2离散时间线性时不变系统的响应 63

3.2.1离散时间线性时不变系统的初始条件与响应的迭代求解 63

3.2.2离散时间线性时不变系统的零输入响应 64

3.2.3离散时间线性时不变系统的零状态响应 65

3.2.4离散时间线性时不变系统的全响应 66

3.3 z变换 67

3.3.1 z变换的定义 67

3.3.2z变换的收敛域 68

3.3.3常用序列的z变换 70

3.3.4z变换的性质 73

3.3.5逆z变换 77

3.4离散时间线性时不变系统的z域分析 79

3.4.1利用z变换求解差分方程 79

3.4.2系统函数与单位脉冲响应 81

3.4.3系统的稳定性 82

3.5复合系统的连接及系统函数 82

习题 83

习题参考答案 85

第4章 信号的频域分析 87

4.1连续时间周期信号的傅里叶级数及频谱 87

4.1.1连续时间周期信号的傅里叶级数 87

4.1.2傅里叶级数的指数形式 87

4.1.3连续时间周期信号的频谱 89

4.1.4周期信号的功率谱 93

4.2非周期信号的傅里叶变换 95

4.2.1从傅里叶级数到傅里叶变换 95

4.2.2典型非周期信号的傅里叶变换 97

4.2.3傅里叶变换的性质 101

4.3连续时间周期信号的傅里叶变换 106

4.4离散时间信号的生成与信号重建 108

4.4.1采样定理 108

4.4.2实际采样与信号重建 111

4.5离散时间信号的傅里叶变换 115

4.5.1 s平面与z平面的映射关系 115

4.5.2离散时间傅里叶变换的定义 117

4.5.3离散时间傅里叶变换的基本性质 119

4.6离散周期信号的傅里叶级数和傅里叶变换 120

4.6.1离散周期信号的傅里叶级数 120

4.6.2离散周期信号的傅里叶变换 122

习题 124

习题参考答案 127

第5章 卷积与系统的频域分析 130

5.1卷积积分 130

5.1.1单位冲激响应的时域求解 130

5.1.2零状态响应的卷积积分描述 131

5.1.3卷积积分的计算与性质 132

5.2连续时间线性时不变系统的频域分析 137

5.2.1连续时间线性时不变系统的频率特性 137

5.2.2连续时间信号通过系统的频域分析 138

5.2.3无失真传输系统 143

5.2.4理想模拟滤波器 144

5.3卷积和 146

5.3.1单位脉冲响应的时域求解 146

5.3.2零状态响应的卷积和描述 148

5.3.3卷积和的计算与性质 148

5.4离散时间线性时不变系统的频域分析 152

5.4.1离散时间线性时不变系统的频率特性 152

5.4.2离散时间信号通过系统的频域分析 153

5.4.3理想数字滤波器 153

习题 154

习题参考答案 156

第6章 离散傅里叶变换 159

6.1离散傅里叶变换概述 159

6.1.1离散傅里叶变换的定义 159

6.1.2离散傅里叶变换与DTFT和z变换的关系 161

6.2离散傅里叶变换的性质和圆周卷积 163

6.2.1离散傅里叶变换的性质 163

6.2.2圆周卷积 165

6.3利用DFT计算线性卷积 166

6.3.1两个有限长序列的线性卷积 166

6.3.2短序列与极长序列的线性卷积 167

6.4利用DFT计算信号的频谱 167

6.4.1混叠现象 168

6.4.2频谱泄漏 170

6.4.3栅栏现象 172

6.4.4利用DFT进行频谱分析时的参数选择 173

6.5快速傅里叶变换 174

6.5.1 DFT的运算量分析 174

6.5.2减少DFT运算量的基本思路 174

6.5.3基2时间抽取FFT算法 175

6.5.4基2频率抽取FFT算法 177

习题 179

习题参考答案 180

第7章 模拟滤波器 182

7.1模拟滤波器的几个概念 182

7.1.1因果系统的一些特性 182

7.1.2滤波器逼近 182

7.1.3归一化和去归一化 183

7.2模拟滤波器设计 183

7.2.1模拟滤波器模平方函数 183

7.2.2巴特沃思模拟低通滤波器设计 184

7.2.3切比雪夫模拟低通滤波器设计 187

7.2.4巴特沃思逼近与切比雪夫逼近的比较 189

7.2.5利用原型模拟低通滤波器设计模拟高通、带通、带阻滤波器 189

7.3无源模拟滤波器的实现 191

7.3.1无源单端口LC网络的综合 191

7.3.2无源模拟滤波器的综合 193

7.4有源模拟滤波器的实现 199

7.4.1有源模拟滤波器概述 199

7.4.2一阶转移函数实现电路 200

7.4.3二阶转移函数实现电路 201

习题 207

习题参考答案 208

第8章 数字滤波器 212

8.1数字滤波器原理与类型 212

8.2 IIR数字滤波器设计 214

8.2.1脉冲响应不变法设计IIR滤波器 214

8.2.2双线性变换法设计IIR滤波器 217

8.3 FIR数字滤波器设计 220

8.3.1线性相位系统及时域特性 220

8.3.2窗函数法设计FIR数字滤波器 223

8.3.3几种常用的窗函数 225

8.3.4频率取样法设计线性相位FIR滤波器 229

8.4数字滤波器结构 230

8.4.1 IIR数字滤波器结构 230

8.4.2 FIR数字滤波器结构 233

习题 234

习题参考答案 236

第9章 现代信号分析与处理简介 238

9.1时频分析方法 238

9.1.1时频分析的基本概念 238

9.1.2短时傅里叶变换 239

9.1.3 Wigner-Ville分布 240

9.1.4时频分析实例 242

9.2小波变换 243

9.2.1概述 243

9.2.2连续小波变换 244

9.2.3离散小波变换 250

9.2.4小波分析在信号处理中的应用 256

9.3希尔伯特-黄变换 258

9.3.1概述 258

9.3.2瞬时频率 258

9.3.3固有模态函数 259

9.3.4希尔伯特谱 261

9.3.5希尔伯特-黄变换应用实例 261

习题 265

习题参考答案 265

参考文献 266