数字信号处理原理及应用PDF电子书下载

第0章 绪论 1

0.1数字信号处理的基本概念 1

0.2数字信号处理技术的应用 2

0.3数字信号处理的实现方法 3

0.4经典数字信号处理理论的研究内容 3

第1章 离散时间信号与系统 5

1.1引言 5

1.2离散时间信号 6

1.2.1离散时间信号的表示 6

1.2.2基本序列 7

1.2.3序列的基本运算 10

1.3离散时间系统 11

1.3.1理想延迟系统 11

1.3.2滑动平均系统 11

1.3.3无记忆系统 11

1.3.4线性系统 12

1.3.5时不变（移不变）系统 12

1.3.6线性时不变（移不变）系统 13

1.3.7离散卷积的计算方法 14

1.3.8离散卷积的MATLAB求解 16

1.3.9卷积的运算规律 17

1.4离散时间系统的因果性和稳定性 18

1.4.1离散时间系统的稳定性 18

1.4.2离散时间系统的因果性 19

1.5离散时间信号的相关分析 20

1.5.1离散时间信号的互相关 20

1.5.2离散时间信号的自相关 20

习题一 21

第2章 离散时间信号和系统的频域表示 24

2.1引言 24

2.2离散时间信号和系统的傅里叶变换分析 24

2.2.1特殊的复指数序列ejωn 24

2.2.2 LTI系统对复指数序列ejωn的响应 25

2.2.3 LTI系统的频率响应 25

2.2.4序列的傅里叶变换和反变换 26

2.2.5信号通过线性时不变稳定系统的频域表示法 28

2.2.6离散时间傅里叶变换的MATLAB计算 29

2.3傅里叶变换的对称性 30

2.3.1共轭对称与共轭反对称 30

2.3.2离散时间傅里叶变换的对称性 30

2.3.3离散时间傅里叶变换的时频对称性 31

2.4连续时间信号的采样与恢复 32

2.4.1周期采样 32

2.4.2周期采样信号的频谱分析 33

2.4.3时域采样定理 34

2.4.4信号的恢复和采样内插公式 36

2.4.5正弦信号的采样 38

习题二 39

第3章 离散时间信号与系统的z域分析 41

3.1引言 41

3.2离散时间信号的z变换 41

3.2.1 z变换的定义 41

3.2.2z变换的收敛域 41

3.2.3序列的性质和其z变换收敛域的关系 43

3.2.4 z变换的性质和定理 46

3.3 z反变换 51

3.3.1 z反变换公式 52

3.3.2 z反变换计算方法 52

3.4系统函数 57

3.4.1 LTI系统的系统函数与系统特性 58

3.4.2系统函数与差分方程的关系 58

3.4.3系统函数与系统频率响应 59

3.4.4系统函数与系统分类 60

3.4.5全通系统与最小相位系统 61

3.4.6利用MATLAB分析系统的性能 62

3.5离散时间系统的信号流图 63

3.5.1网络的信号流图表示 63

3.5.2信号流图的转置定理 64

3.5.3 IIR系统的网络结构 65

3.5.4 FIR系统的网络结构 67

习题三 68

第4章 离散傅里叶变换 71

4.1引言 71

4.2周期序列 71

4.3离散傅里叶级数 73

4.3.1离散傅里叶级数的定义 73

4.3.2离散傅里叶级数的主要性质 74

4.4离散傅里叶变换 75

4.4.1 DFT的基本概念 75

4.4.2 DFT的MATLAB实现 77

4.4.3 DFT的主要性质 77

4.4.4有限长序列的线性卷积和圆周卷积 81

4.4.5 DFT与DTFT、ZT之间的关系 82

4.5频率采样理论 83

4.5.1频域采样定理 83

4.5.2频域采样恢复的内插公式 84

4.6 DFT应用于信号频谱分析 86

4.6.1 DFT应用于信号频谱分析的具体方法 86

4.6.2 DFT应用于信号频谱分析相关参数的确定 89

4.6.3 DFT应用于信号频谱分析的误差问题 89

习题四 90

第5章 快速傅里叶变换及其应用 92

5.1引言 92

5.2基-2FFT算法原理 92

5.2.1 DFT运算量分析 92

5.2.2基-2时间抽取FFT算法 93

5.2.3基-2频率抽取FFT算法 94

5.3基-2FFT算法特点及程序实现 97

5.3.1基-2FFT算法特点及规律 97

5.3.2基-2FFT算法的程序实现 99

5.4离散傅里叶反变换的快速算法 100

5.5其他常用的FFT算法 102

5.5.1任意基数的FFT算法 102

5.5.2基-4FFT算法 103

5.5.3分裂基FFT算法 103

5.6 FFT应用于线性卷积的快速计算 104

5.6.1基本算法 104

5.6.2重叠相加法 105

5.6.3重叠保留法 106

5.7 Chirp-z变换及其FFT实现 106

5.7.1 Chirp-z变换原理 106

5.7.2 Chirp-z变换的FFT实现 107

5.8离散余弦变换及其FFT实现 108

5.9 MATLAB环境下各种算法的实现 110

5.9.1 FFT及IFFT算法的MATLAB实现 110

5.9.2快速卷积基本算法的MATLAB实现 111

5.9.3 Chirp-z变换的MATLAB实现及应用 112

5.9.4离散余弦变换的MATLAB实现 113

习题五 114

第6章 IIR数字滤波器的设计 115

6.1数字滤波器的基本概念 115

6.2模拟滤波器的设计 116

6.2.1巴特沃什模拟滤波器 116

6.2.2切比雪夫模拟滤波器 119

6.2.3椭圆滤波器 122

6.2.4模拟滤波器的频率变换 124

6.2.5模拟滤波器的MATLAB设计 125

6.3通过模拟滤波器设计IIR数字滤波器 127

6.3.1冲激响应不变法 127

6.3.2双线性映射法 131

6.3.3冲激响应不变法和双线性映射法的MATLAB实现 134

6.3.4频率变换法设计IIR数字滤波器 134

6.4 IIR数字滤波器的计算机辅助设计方法 138

6.4.1 IIR数字滤波器的频域最小均方误差设计 138

6.4.2 IIR数字滤波器的最小平方逆设计 139

6.4.3 IIR数字滤波器的时域设计 141

6.5 IIR数字滤波器的特点 143

习题六 144

第7章FIR数字滤波器的设计 146

7.1引言 146

7.2 FIR数字滤波器的线性相位特性 146

7.2.1线性相位系统对信号进行处理的优点 146

7.2.2 FIR系统为线性相位系统需满足的条件 147

7.2.3 FIR线性相位系统的零点分布特征 149

7.3 FIR数字滤波器的加窗设计方法 150

7.3.1加窗法设计FIR数字滤波器的思路 150

7.3.2吉布斯效应 150

7.3.3各种窗函数的特性 152

7.3.4加窗法设计FIR数字滤波器的具体步骤 155

7.3.5加窗法设计FIR数字滤波器的MATLAB实现 156

7.3.6其他各型FIR数字滤波器的加窗设计 158

7.4 FIR数字滤波器的计算机辅助设计方法 159

7.4.1频率取样法设计FIR数字滤波器 159

7.4.2 FIR数字滤波器的等波纹逼近设计 162

7.5 FIR数字滤波器的特点 169

习题七 170

第8章 数字信号处理工程应用实例 171

8.1引言 171

8.2汽轮机振动信号在线监测与故障诊断系统简介 171

8.2.1系统整体结构 171

8.2.2数据采集与分析设备 172

8.2.3数据采集与分析设备处理器选择 174

8.3汽轮机振动信号特点 175

8.3.1振动信号的表示 175

8.3.2键相信号 176

8.3.3振动信号的获取 176

8.4汽轮机振动信号的采样 177

8.4.1固定频率采样 177

8.4.2倍频采样 177

8.5汽轮机振动信号处理 179

8.5.1时域处理方法 179

8.5.2频域处理方法 181

8.5.3时频处理方法 181

附录A模拟滤波器设计的部分参数表 183

附录B FFT算法C语言程序 185

B.1基-2FFT算法程序 185

B.2分裂基FFT算法程序 186

参考文献 190