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 25

2.1 引言 25

2.2　时域离散信号的傅里叶变换 25

2.2.1　时域离散信号的傅里叶变换的定义 25

2.2.2　周期信号的离散傅里叶级数 26

2.2.3　周期信号的傅里叶变换 28

2.2.4　时域离散信号傅里叶变换的性质 31

2.3 时域离散信号的Z变换 34

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 34

2.3.2 Z变换的收敛域与序列特性之间的关系 35

2.3.3　逆Z变换 38

2.3.4 Z变换的件质和定理 41

2.4　利用Z变换对信号和系统进行分析 44

2.4.1 系统的传输函数和系统函数 44

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 45

2.4.3　用Z变换求解系统的输出响应 46

2.4.4　系统稳定性的测定及稳定时间的计算 50

2.4.5　根据系统的零、极点分布分析系统的频率特性 52

习题与上机题 56

第3章　离散傅里叶变换（DFT）及其快速算法（FFT） 62

3.1 离散傅里叶变换的定义及物理意义 62

3.1.1 DFT定义 62

3.1.2 DFT与ZT、FT、DFS的关系 63

3.1.3 DFT的矩阵表示 65

3.1.4 用MATLAB计算序列的DFT 65

3.2 DFT的主要性质 67

3.3　频域采样 74

3.4 DFT的快速算法——快速傅里叶变换（FFT） 77

3.4.1　直接计算DFT的特点及减少运算量的基本途径 77

3.4.2　基2 FFT算法 77

3.5 DFT（FFT）应用举例 83

3.5.1 用DFT（FFT）计算两个有限长序列的线性卷积 84

3.5.2　用DFT计算有限长序列与无限长序列的线性卷积 85

3.5.3　用DFT对序列进行谱分析 88

习题与上机题 90

第4章　模拟信号数字处理 93

4.1　模拟信号数字处理原理方框图 93

4.2　模拟信号与数字信号的相互转换 93

4.2.1 时域采样定理 94

4.2.2　带通信号的采样 98

4.2.3 A/D变换器 99

4.2.4　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

第5章　数字滤波器的基本概念及一些特殊滤波器 114

5.1　数字滤波器的基本概念 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　理想滤波器的近似实现 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 二阶数字滤波器 120

5.3.3　低通到高通的简单变换 121

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 130

习题与上机题 131

第6章　IIR数字滤波器（IIRDF）设计 135

6.1　模拟滤波器设计 135

6.1.1　模拟滤波器设计指标 136

6.1.2　巴特沃思模拟低通滤波器设计 137

6.1.3　切比雪夫（Chebyshev）滤波器设计 140

6.1.4　椭圆滤波器 143

6.1.5 贝塞尔（Bessel）滤波器设计 144

6.1.6　用MATLAB设计模拟滤波器 144

6.1.7　五种类型模拟滤波器的比较 150

6.1.8　频率变换与高通、带通及带阻滤波器设计 151

6.2 IIR数字滤波器设计 158

6.2.1 用脉冲响应不变法设计IIRDF 159

6.2.2　用双线性变换法设计IIRDF 164

6.2.3 高通、带通和带阻IIRDF 168

6.2.4 IIRDF的频率变换 171

习题与上机题 174

第7章　FIR数字滤波器（FIRDF）设计 178

7.1 线性相位FIRDF及其特点 178

7.2　用窗函数法设计FIRDF 183

7.2.1 用窗函数法设计FIRDF的基本方法 183

7.2.2　窗函数法的设计性能分析 184

7.2.3　典型窗函数介绍 186

7.2.4　用窗函数法设计FIRDF的步骤及MATLAB设计函数 192

7.3　利用频率采样法设计FIRDF 196

7.3.1　频率采样设计法的基本概念 196

7.3.2 设计线性相位特性FIRDF时，频域采样H（k）的设置原则 197

7.3.3　逼近误差及改进措施 197

7.4　利用等波纹最佳逼近法设计FIRDF 201

7.4.1　等波纹最佳逼近法的基本思想 202

7.4.2 remez和remezord函数介绍 204

7.4.3 FIR希尔伯特变换器和FIR数字微分器设计 208

7.5 FIRDF与IIRDF的比较 212

习题与上机题 213

第8章　时域离散系统的实现 216

8.1 引言 216

8.2 FIR网络结构 217

8.2.1 FIR直接型结构和级联型结构 217

8.2.2　线性相位结构 218

8.2.3 FIR频率采样结构 219

8.2.4　快速卷积法 222

8.3 IIR网络结构 222

8.3.1 IIR直接型网络结构 222

8.3.2 IIR级联型网络结构 224

8.3.3 IIR并联型网络结构 225

8.3.4　转置型网络结构 225

8.4　格型网络结构 226

8.4.1　全零点格型网络结构 226

8.4.2　全极点格型网络结构 229

8.5　用软件实现各种网络结构 231

8.6　数字信号处理中的量化效应 233

8.6.1　量化及量化误差 234

8.6.2 A/D变换器中的量化效应 235

8.6.3　系数量化效应 236

8.6.4　运算中的量化效应 239

8.7　滤波器设计与分析工具 243

习题与上机题 247

第9章　多采样率数字信号处理 251

9.1 引言 251

9.2　整数因子抽取 252

9.3　整数因子内插 254

9.4　按有理数因子I/D的采样率转换 256

9.5　采样率转换滤波器的高效实现方法 257

9.5.1　直接型FIR滤波器结构 257

9.5.2　多相滤波器结构 259

9.6　采样率转换系统的多级实现 262

9.7　采样率转换器的MATLAB实现 267

9.8　采样率转换在数字语音系统中的应用 268

9.8.1 数字语音系统中的信号采样过程及其存在的问题 268

9.8.2　数字语音系统中改进的A/D转换方案 269

9.8.3　接收端D/A转换器的改进方案 270

习题与上机题 272

第10章　数字信号处理应用举例 274

10.1 引言 274

10.2　数字信号处理在双音多频拨号系统中的应用 274

10.3　数字信号处理在音乐信号处理中的应用 280

10.3.1 时域处理 280

10.3.2　频域处理 283

附录A MATLAB信号处理工具箱函数表 287

参考文献 291