数字信号处理 原理、实现及应用PDF电子书下载

绪论 1

0.1数字信号处理的基本内容 2

0.2数字信号处理的实现方法 3

0.3数字信号处理的主要优点 3

第1章 时域离散信号和系统 5

1.1引言 5

1.2模拟信号、时域离散信号和数字信号 5

1.2.1时域离散信号和数字信号 6

1.2.2时域离散信号的表示方法 6

1.2.3常用时域离散信号 8

1.3时域离散系统 11

1.3.1线性时不变时域离散系统 11

1.3.2线性时不变系统输出和输入之间的关系 12

1.3.3系统的因果性和稳定性 15

1.4时域离散系统的输入输出描述法——线性常系数差分方程 17

1.4.1线性常系数差分方程 17

1.4.2线性常系数差分方程的递推解法 17

1.4.3用MATLAB求解差分方程 18

1.4.4应用举例——滑动平均滤波器 19

习题与上机题 21

第2章 时域离散信号和系统的频域分析 26

2.1引言 26

2.2时域离散信号的傅里叶变换 26

2.2.1时域离散信号的傅里叶变换的定义 26

2.2.2周期信号的离散傅里叶级数 27

2.2.3周期信号的傅里叶变换 29

2.2.4时域离散信号傅里叶变换的性质 32

2.3时域离散信号的Z变换 35

2.3.1时域离散信号Z变换的定义及其与傅里叶变换的关系 35

2.3.2 Z变换的收敛域与序列特性之间的关系 36

2.3.3逆Z变换 39

2.3.4 Z变换的性质和定理 42

2.4利用Z变换对信号和系统进行分析 45

2.4.1系统的传输函数和系统函数 45

2.4.2根据系统函数的极点分布分析系统的因果性和稳定性 46

2.4.3用Z变换求解系统的输出响应 47

2.4.4系统稳定性的测定及稳定时间的计算 51

2.4.5根据系统的零、极点分布分析系统的频率特性 53

习题与上机题 57

3.1.1 DFT定义 63

3.1离散傅里叶变换的定义及物理意义 63

第3章 离散傅里叶变换（DFT）及其快速算法（FFT） 63

3.1.2 DFT与ZT、FT、DFS的关系 64

3.1.3 DFT的矩阵表示 66

3.1.4用MATLAB计算序列的DFT 66

3.2 DFT的主要性质 68

3.3频域采样 75

3.4 DFT的快速算法——快速傅里叶变换（FFT） 78

3.4.1直接计算DFT的特点及减少运算量的基本途径 78

3.4.2基2FFT算法 78

3.5 DFT(FFT)应用举例 84

3.5.1用DFT(FFT)计算两个有限长序列的线性卷积 85

3.5.2用DFT计算有限长序列与无限长序列的线性卷积 86

3.5.3用DFT对序列进行谱分析 89

习题与上机题 91

第4章 模拟信号数字处理 94

4.1模拟信号数字处理原理方框图 94

4.2模拟信号与数字信号的相互转换 94

4.2.1时域采样定理 95

4.2.2由模拟信号到时域离散信号采样频率的确定 97

4.2.3带通信号的采样 98

4.2.4 A/D变换器 99

4.2.5将数字信号转换成模拟信号 100

4.3对数字信号处理部分的设计考虑 102

4.4线性模拟系统的数字模拟 104

4.5模拟信号的频谱分析 106

4.5.1公式推导及参数选择 106

4.5.2用DFT(FFT)对模拟信号进行谱分析的误差 107

4.5.3用DFT(FFT)对周期信号进行谱分析 110

习题与上机题 112

5.1数字滤波器的基本概念 114

第5章 数字滤波器的基本概念及一些特殊滤波器 114

5.2理想数字滤波器 115

5.2.1理想数字滤波器的特点及分类 115

5.2.2理想滤波器的可实现性 117

5.3简单滤波器的设计 117

5.3.1一阶数字滤波器 117

5.3.2一阶低通滤波器带宽的计算 119

5.3.3二阶数字滤波器 120

5.3.4低通到高通的简单变换 122

5.4数字谐振器 123

5.5数字陷波器 125

5.6全通滤波器 127

5.7最小相位滤波器 128

5.8梳状滤波器 129

5.9正弦波发生器 131

习题与上机题 132

第6章 IIR数字滤波器设计 136

6.1模拟滤波器设计 136

6.1.1模拟滤波器设计指标 137

6.1.2巴特沃思模拟低通滤波器设计 138

6.1.3切比雪夫（Chebyshev）滤波器设计 141

6.1.4椭圆滤波器 144

6.1.6用MATLAB设计模拟滤波器 145

6.1.5贝塞尔（Bessel）滤波器设计 145

6.1.7五种类型模拟滤波器的比较 151

6.1.8频率变换与高通、带通及带阻滤波器设计 152

6.2 IIR数字滤波器设计 158

6.2.1用脉冲响应不变法设计IIR数字滤波器 159

6.2.2用双线性变换法设计IIR数字滤波器 163

6.2.3高通、带通和带阻IIR数字滤波器设计 167

6.2.4IIR数字滤波器的频率变换 170

习题与上机题 174

7.1线性相位FIRDF及其特点 177

第7章 FIR数字滤波器设计 177

7.2用窗函数法设计FIRDF 182

7.2.1用窗函数法设计FIRDF的基本方法 182

7.2.2窗函数法的设计性能分析 183

7.2.3典型窗函数介绍 185

7.2.4用窗函数法设计FIRDF的步骤及MATLAB设计函数 191

7.3利用频率采样法设计FIRDF 195

7.3.1频率采样设计法的基本概念 195

7.3.2设计线性相位特性FIRDF时，频域采样H(k)的设置原则 196

7.3.3逼近误差及改进措施 196

7.4利用等波纹最佳逼近法设计FIRDF 200

7.4.1等波纹最佳逼近法的基本思想 201

7.4.2 remez和remezord函数介绍 203

7.4.3 FIR希尔伯特变换器和FIR数字微分器设计 207

7.5 FIRDF与IIRDF的比较 211

习题与上机题 212

第8章 时域离散系统的实现 215

8.1引言 215

8.2 FIR网络结构 216

8.2.1 FIR直接型结构和级联型结构 216

8.2.2线性相位结构 217

8.2.3 FIR频率采样结构 218

8.2.4快速卷积法 221

8.3 IIR网络结构 221

8.3.1 IIR直接型网络结构 221

8.3.2 IIR级联型网络结构 223

8.3.3 IIR并联型网络结构 224

8.3.4转置型网络结构 224

8.4格型网络结构 225

8.4.1全零点格型网络结构 225

8.4.2全极点格型网络结构 228

8.5用软件实现各种网络结构 230

8.6数字信号处理中的量化效应 232

8.6.1量化及量化误差 233

8.6.2A/D变换器中的量化效应 234

8.6.3系数量化效应 235

8.6.4运算中的量化效应 238

8.7滤波器设计与分析工具 242

习题与上机题 246

第9章 多采样率数字信号处理 250

9.1引言 250

9.2整数因子抽取 251

9.3整数因子内插 253

9.4按有理数因子I/D的采样率转换 255

9.5采样率转换滤波器的高效实现方法 256

9.5.1直接型FIR滤波器结构 256

9.5.2多相滤波器结构 258

9.6采样率转换系统的多级实现 261

9.7采样率转换器的MATLAB实现 265

9.8采样率转换在数字语音系统中的应用 266

9.8.1数字语音系统中的信号采样过程及其存在的问题 267

9.8.3接收端D/A转换器的改进方案 268

9.8.2数字语音系统中改进的A/D转换方案 268

习题与上机题 270

第10章 数字信号处理应用举例 272

10.1引言 272

10.2数字信号处理在双音多频拨号系统中的应用 272

10.3数字信号处理在音乐信号处理中的应用 278

10.3.1时域处理 278

10.3.2频域处理 281

附录A MATLAB信号处理工具箱函数表 285

参考文献 289