数字信号处理PDF电子书下载

第1章 离散时间信号与系统分析 1

1.1 离散时间信号 1

1.1.1 常用序列 2

1.1.2 序列的基本运算 7

1.2 离散时间系统 20

1.2.1 系统分类 20

1.2.2 离散LTI系统的响应及特性 25

1.3 离散时间系统的输入输出描述法——线性常系数差分方程 28

1.4 与本章相关的MATLAB函数 31

习题 32

第2章 z变换与离散时间傅里叶变换 35

2.1 z变换 35

2.1.1 z变换的定义 35

2.1.2 z变换的收敛域 37

2.1.3 逆z变换 43

2.1.4 z变换的主要性质 49

2.2 离散时间傅里叶变换——序列的傅里叶变换 54

2.2.1 序列的傅里叶变换的定义 54

2.2.2 DTFT存在的条件 56

2.2.3 序列傅里叶变换的性质 57

2.2.4 对连续时间信号的采样与重建 68

2.3 系统函数与频率响应 77

2.3.1 系统函数与频率响应的定义 77

2.3.2 离散LTI系统频率响应H（ejω）的特点 77

2.3.3 用系统函数的极点分布分析系统的因果性和稳定性 80

2.3.4 用系统函数的零极点分布分析系统的频率特性 81

2.4 全通系统与最小相位延时系统 84

2.4.1 全通系统 84

2.4.2 最小相位延时系统 86

2.5 与本章相关的MATLAB函数 89

习题 89

第3章 离散傅里叶变换 93

3.1 傅里叶变换的几种可能形式 93

3.1.1 四种信号的傅里叶变换 93

3.1.2 四种傅里叶变换的特点总结 96

3.2 周期序列的离散傅里叶级数（DFS） 96

3.2.1 周期序列的离散傅里叶级数（DFS）的正变换与反变换 96

3.2.2 离散傅里叶级数（DFS）的基本性质 98

3.2.3 周期序列的傅里叶变换 108

3.3 有限长序列的离散傅里叶变换（DFT） 109

3.3.1 有限长序列的离散傅里叶变换（DFT）的定义 109

3.3.2 离散傅里叶变换的性质 113

3.3.3 DFT和z变换的关系 119

3.4 频域抽样理论 121

3.5 DFT的应用 125

3.5.1 用DFT计算线性卷积的原理 125

3.5.2 计算线性卷积的两种方法 127

3.5.3 用DFT计算线性相关 134

3.5.4 用DFT对连续信号进行谱分析 136

3.6 与本章相关的MATLAB函数 148

习题 149

第4章 快速傅里叶变换 152

4.1 直接计算DFT的问题及减少运算量的途径 152

4.1.1 基2时间抽取FFT算法原理 152

4.1.2 减少基2时间抽取FFT运算量的途径 153

4.2 按时间抽取的基2 FFT算法 153

4.2.1 按时间抽取的基2 FFT算法原理 153

4.2.2 按时间抽取的基2 FFT的运算量 158

4.2.3 按时间抽取的基2 FFT算法的结构特点 159

4.3 按频率抽取的基2 FFT算法 162

4.3.1 按频率抽取的基2 FFT算法原理 162

4.3.2 按频率抽取的基2 FFT算法的结构特点 165

4.4 实序列的DFT计算 168

4.4.1 利用N点复序列的FFT算法同时计算两个N点实序列DFT 169

4.4.2 利用N点复序列的FFT算法计算2N点序列DFT 170

4.5 IDFT的快速计算方法 171

4.6 基4按时间抽取FFT算法 174

4.7 混合基FFT算法 177

4.8 线性调频z变换（Chirp-z变换）算法 180

4.8.1 问题的提出 180

4.8.2 算法的基本原理 180

4.8.3 Chirp-z变换的实现步骤 182

4.8.4 Chirp-z变换算法计算量的估计 183

习题 185

第5章 IIR数字滤波器的设计 187

5.1 离散信号的滤波 187

5.1.1 信号的滤波过程 187

5.1.2 滤波器的技术指标 188

5.1.3 数字滤波器的设计步骤 189

5.2 模拟低通滤波器的设计 189

5.2.1 巴特沃思模拟低通滤波器 190

5.2.2 切贝雪夫模拟低通滤波器 196

5.2.3 椭圆模拟低通滤波器 205

5.3 模拟域频率变换 209

5.3.1 原型低通到低通的变换 209

5.3.2 原型低通到高通的变换 210

5.3.3 原型低通到带通的变换 212

5.3.4 原型低通到带阻的变换 216

5.4 脉冲响应不变法 220

5.4.1 脉冲响应不变法的基本原理 220

5.4.2 脉冲响应不变法设计数字滤波器的方法 223

5.5 双线性变换法 225

5.5.1 基本原理 225

5.5.2 设计方法 228

5.6 IIR滤波器的基本结构 232

5.6.1 直接型结构 232

5.6.2 级联型结构 234

5.6.3 并联型结构 236

5.7 与本章相关的MATLAB函数 239

习题 241

第6章 FIR数字滤波器的设计 243

6.1 线性相位FIR数字滤波器的特性 243

6.1.1 线性相位条件 244

6.1.2 线性相位系统的频域特性 248

6.1.3 线性相位系统的零点分布 251

6.2 利用窗函数法设计线性相位FIR滤波器 255

6.2.1 利用最小积分平方误差理论设计FIR滤波器的思想 255

6.2.2 理想低通、高通、带通、带阻线性相位FIR数字滤波器的频率响应及单位脉冲响应 256

6.2.3 窗函数法设计FIR滤波器的性能分析 259

6.2.4 常用窗函数 261

6.2.5 线性相位FIR滤波器的设计步骤 268

6.2.6 用窗函数法设计线性相位FIR滤波器存在的问题 277

6.3 利用频率取样法设计线性相位FIR滤波器 277

6.3.1 用频率取样法设计线性相位FIR滤波器的方法 277

6.3.2 频率取样法的逼近误差及改进方法 280

6.3.3 频率取样法的设计步骤 281

6.3.4 频率取样法存在的问题 285

6.4 等波纹线性相位FIR滤波器的设计 286

6.4.1 四种线性相位FIR滤波器幅度函数的统一表示 286

6.4.2 交替定理 289

6.4.3 Parks-McClellan算法 291

6.5 FIR滤波器的基本结构 296

6.5.1 直接型结构 296

6.5.2 级联型结构 299

6.5.3 频率取样型结构 300

6.5.4 快速卷积型结构 303

6.6 与本章相关的MATLAB函数 303

习题 305

第7章 多速率信号处理 309

7.1 信号的整数倍抽取 309

7.1.1 信号整数倍抽取的时域分析 309

7.1.2 信号整数倍抽取的频域分析 310

7.1.3 抽取滤波器 311

7.2 信号的整数倍插值 315

7.2.1 信号插值的时域分析 315

7.2.2 信号插值的频域分析 316

7.2.3 插值滤波器 317

7.3 有理数（L/M）倍抽样率采样器 321

7.3.1 有理数倍抽样率系统的结构 321

7.3.2 设计既能消除镜像频谱分量，又能克服频谱混叠效应的滤波器h（n） 322

7.3.3 有理数倍抽样率系统的时域分析 323

7.3.4 有理数倍抽样率系统的z域及频域分析 324

7.4 基本单元的连接 327

7.5 采样率转换滤波器的高效实现方法 329

7.5.1 直接型FIR滤波器结构 329

7.5.2 多相分解 331

7.5.3 抽取及插值滤波器的多相结构 334

7.6 与本章相关的MATLAB函数 336

习题 337

参考文献 342