数字信号处理原理及实现PDF电子书下载

绪论 1

0.1 信号、系统与信号处理 1

0.2 数字信号处理系统的基本组成 2

0.3 数字信号处理的特点 4

0.4 数字信号处理基本学科分支 4

0.5 数字信号处理系统的实现方法 5

0.6 数字信号处理的应用领域 5

第1章 离散时间信号与系统的时域分析 7

1.1 引言 7

1.2 离散时间信号 7

1.2.1 序列的定义 7

1.2.2 常用基本序列 8

1.2.3 序列的基本运算 11

1.2.4 任意序列的单位脉冲序列表示 12

1.2.5 MATLAB实现 13

1.3 离散时间系统 15

1.3.1 线性系统 15

1.3.2 时不变系统 16

1.3.3 线性时不变离散系统 17

1.3.4 线性卷积的计算 18

1.3.5 系统的因果性和稳定性 20

1.4 离散时间系统的时域描述——差分方程 22

1.4.1 常系数线性差分方程的一般表达式 22

1.4.2 差分方程的求解 22

1.4.3 MATLAB实现 24

1.5 模拟信号数字处理方法 25

1.5.1 采样的基本概念 26

1.5.2 理想采样及其频谱 27

1.5.3 时域采样定理 28

1.5.4 采样的恢复 30

1.5.5 采样内插公式 30

1.5.6 MATLAB实现 31

本章小结 33

习题 34

第2章 离散时间信号与系统的频域分析 38

2.1 引言 38

2.2 序列的傅里叶变换 38

2.2.1 序列的傅里叶变换的定义 38

2.2.2 常用序列的傅里叶变换 39

2.2.3 序列的傅里叶变换的性质 40

2.2.4 MATLAB实现 45

2.3 序列的Z变换 46

2.3.1 Z变换的定义及其收敛域 47

2.3.2 序列特性对Z变换收敛域的影响 47

2.3.3 Z反变换 51

2.3.4 MATLAB实现 54

2.3.5 Z变换的性质 55

2.4 系统函数与频率响应 60

2.4.1 系统函数的定义 60

2.4.2 系统函数和差分方程 61

2.4.3 系统函数的收敛域与系统的因果稳定性 62

2.4.4 频率响应 64

2.4.5 IIR和FIR系统 70

2.4.6 MATLAB实现 71

本章小结 74

习题 75

第3章 离散傅里叶变换 79

3.1 引言 79

3.2 傅里叶变换的几种形式 79

3.2.1 连续时间、连续频率——连续傅里叶变换（FT） 79

3.2.2 连续时间、离散频率——傅里叶级数（FS） 80

3.2.3 离散时间、连续频率——序列的傅里叶变换（DTFT） 80

3.2.4 离散时间、离散频率——离散傅里叶变换（DFT） 81

3.3 离散傅里叶级数（DFS） 81

3.3.1 DFS的定义 81

3.3.2 DFS的性质 83

3.4 离散傅里叶变换 84

3.4.1 DFT的定义 84

3.4.2 DFT和Z变换、DTFT的关系 87

3.4.3 DFT的性质 88

3.4.4 MATLAB实现 93

3.5 频域采样理论——抽样Z变换 96

3.5.1 频域采样 96

3.5.2 频域恢复——频域内插公式 98

3.6 用DFT计算线性卷积和线性相关 100

3.6.1 线性卷积的DFT算法 100

3.6.2 线性相关的DFT算法 105

3.7 用DFT进行频谱分析 107

3.7.1 利用DFT对连续非周期信号进行谱分析 107

3.7.2 用DFT进行谱分析的误差问题 110

3.7.3 用DFT进行谱分析的参数考虑 112

3.7.4 对DFT计算结果的解读 113

3.7.5 MATLAB实现 115

本章小结 119

习题 121

第4章 快速傅里叶变换 125

4.1 引言 125

4.2 直接计算DFT的问题及改进的途径 125

4.2.1 直接计算DFT的运算量问题 125

4.2.2 改善途径 126

4.3 按时间抽取（DIT）的基2-FFT算法 126

4.3.1 算法原理 126

4.3.2 DIT-FFT算法与直接计算DFT运算量的比较 130

4.3.3 算法特点 131

4.4 按频率抽取（DIF）的基2-FFT算法 133

4.4.1 算法原理 133

4.4.2 算法特点 135

4.5 IDFT的高效算法 136

4.5.1 利用FFT流图计算IFFT 136

4.5.2 直接调用FFT子程序的方法 137

4.6 实序列的FFT算法 137

4.7 N为复合数的混合基FFT算法 139

4.7.1 算法的基本原理 139

4.7.2 N为复合数时算法的运算量估计 142

4.8 线性调频Z变换（CZT） 143

4.8.1 算法基本原理 143

4.8.2 CZT的实现 145

4.8.3 CZT的特点 147

4.8.4 MATLAB实现 147

本章小结 151

习题 152

第5章 IIR数字滤波器的设计 154

5.1 引言 154

5.2 数字滤波器的基本概念 154

5.2.1 数字滤波原理 154

5.2.2 数字滤波器的分类 155

5.2.3 数字滤波器的技术指标 157

5.2.4 数字滤波器的设计方法与常用模拟滤波器 158

5.3 模拟滤波器的设计 161

5.3.1 模拟滤波器的技术指标要求 162

5.3.2 由幅度平方函数来确定传输函数 162

5.3.3 巴特沃思低通滤波器 164

5.3.4 切比雪夫低通滤波器 168

5.3.5 模拟滤波器的频率变换 174

5.4 脉冲响应不变法设计IIR数字滤波器 178

5.4.1 变换原理 178

5.4.2 s平面与z平面的映射关系 179

5.4.3 混叠失真 181

5.4.4 优缺点 182

5.4.5 MATLAB实现 182

5.5 双线性变换法设计IIR数字滤波器 185

5.5.1 变换原理 185

5.5.2 s平面与z平面的映射关系 186

5.5.3 双线性变换法中的频率失真和预畸变 187

5.5.4 模拟滤波器的数字化方法 190

5.5.5 MATLAB实现 190

5.6 IIR数字滤波器的频率变换及MATLAB实现 191

5.7 IIR数字滤波器的直接设计法 195

5.7.1 零、极点累试法 195

5.7.2 最小均方误差法 196

5.8 IIR数字滤波器的相位均衡 198

5.8.1 全通滤波器的群时延特性 198

5.8.2 IIR数字滤波器的群时延均衡 199

本章小结 200

习题 201

第6章 FIR数字滤波器的设计 205

6.1 引言 205

6.2 线性相位FIR数字滤波器的特点 205

6.2.1 线性相位条件 205

6.2.2 幅度函数特点 208

6.2.3 线性相位FIR数字滤波器的零点位置 214

6.3 窗函数法设计FIR数字滤波器 215

6.3.1 设计方法 215

6.3.2 加窗对FIR数字滤波器幅度特性的影响 217

6.3.3 常用窗函数 219

6.3.4 一般设计步骤及MATLAB实现 225

6.4 频率采样法设计FIR数字滤波器 231

6.4.1 设计方法 231

6.4.2 线性相位滤波器的约束条件 232

6.4.3 逼近误差 233

6.4.4 过渡带采样的最优设计 234

6.4.5 一般设计步骤及MATLAB实现 235

6.5 等波纹逼近法设计FIR数字滤波器 240

6.5.1 等波纹逼近准则 240

6.5.2 线性相位FIR数字滤波器的设计 241

6.5.3 MATLAB实现 243

6.6 简单整系数法设计FIR数字滤波器 245

6.6.1 设计方法 245

6.6.2 简单整系数FIR数字滤波器的优化设计 247

6.6.3 参数求解及MATLAB实现 248

6.7 FIR和IIR数字滤波器的比较 250

本章小结 253

习题 254

第7章 数字滤波器结构与有限字长效应 257

7.1 引言 257

7.2 基本结构单元 258

7.3 IIR滤波器的基本网络结构 259

7.3.1 直接型 259

7.3.2 级联型 261

7.3.3 并联型 264

7.3.4 全通系统 266

7.3.5 最小相位系统 267

7.4 FIR滤波器的基本网络结构 269

7.4.1 直接型（卷积型） 270

7.4.2 级联型 270

7.4.3 频率采样结构 271

7.4.4 线性相位结构 275

7.5 数字滤波器的格型结构 278

7.5.1 全零点（FIR）系统的格型结构 278

7.5.2 全极点（IIR）系统的格型结构 281

7.5.3 极零点系统的格型结构 282

7.6 有限字长效应 283

7.6.1 输入信号的量化效应 284

7.6.2 数字滤波器的系数量化效应 285

7.6.3 数字滤波器的运算量化效应 286

本章小结 290

习题 291

第8章 多采样率数字信号处理 294

8.1 引言 294

8.2 序列的整数倍抽取和插值 294

8.2.1 序列的整数倍抽取 294

8.2.2 序列的整数倍插值 297

8.3 有理倍数的采样率转换 299

8.4 多采样转换滤波器的设计 301

8.4.1 直接型FIR滤波器结构 301

8.4.2 多相滤波器实现 303

8.5 多采样转换滤波器的MATLAB实现 307

本章小结 311

习题 311

第9章 数字信号处理实验 315

9.1 实验开发工具MATLAB基础 315

9.1.1 MATLAB语言 315

9.1.2 交互式仿真Simulink 319

9.1.3 滤波器分析设计工具FDATool 320

9.2 实验（1）：FFT频谱分析及应用 323

9.3 实验（2）：IIR数字滤波器的设计 325

9.4 实验（3）：FIR数字滤波器的设计 327

9.5 实验（4）：数字滤波器结构及Simulink仿真实现 329

9.6 实验（5）：立体声延时音效处理 332

9.7 探究性实验课题 333

9.8 上机习题 336

附录 傅里叶变换 341

参考文献 347