数字信号处理 理论与实践PDF电子书下载

第1章　数字信号处理基础 1

1.1　信号的基本概念 1

1.1.1　信号的定义 1

1.1.2　信号的分类 2

1.2　信号在正交函数集中的分解 2

1.2.1 函数正交的定义 2

1.2.2　正交函数集的完备性 3

1.2.3　信号分解 3

1.3　连续周期信号 5

1.3.1　周期信号的概念和性质 5

1.3.2　周期信号的傅里叶级数展开式 5

1.3.3　周期信号的频谱分析 7

1.3.4　周期信号的傅里叶变换 9

1.4　连续非周期信号的傅里叶变换 10

1.5　拉普拉斯变换 13

1.6　信号的时频特性 13

1.6.1　信号的时域特性和频域特性之间的关系 14

1.6.2　频域分析法的特点 14

1.7 MATLAB实现 15

1.7.1 利用MATLAB进行周期信号的傅里叶级数分解 15

1.7.2　利用MATLAB进行周期信号的频谱分析 16

习题 18

第2章　模拟信号的数字化 21

2.1 采样 21

2.1.1　模拟信号的特性限制 22

2.1.2　采样信号的时频特性 22

2.2　频带受限信号的无失真采样 23

2.2.1 理想采样 23

2.2.2　理想采样信号的频谱 24

2.3　奈奎斯特采样定理 26

2.4　带通信号采样定理 26

2.5　采样信号的内插 28

2.6　量化 30

2.6.1 量化器的模型 31

2.6.2　量化器的性能 32

2.6.3　均匀量化 33

2.7　采样和量化的工程实现 34

2.8 MATLAB实现 35

2.8.1　模拟信号的数字化 35

2.8.2 由采样信号重构模拟信号 38

习题 39

第3章　离散时间信号与系统 40

3.1　时域离散信号 40

3.2　常用的典型序列 40

3.3　序列的基本运算 45

3.4　线性时不变离散系统 50

3.4.1 线性系统 51

3.4.2　时不变系统 51

3.4.3 单位抽样响应与卷积和 52

3.4.4 系统的因果性和稳定性 52

3.5　线性常系数差分方程 54

3.5.1 离散时间系统的差分方程 54

3.5.2　线性常系数差分方程的迭代法求解 54

3.6　序列的傅里叶变换 56

3.6.1　序列傅里叶变换的定义 56

3.6.2　序列傅里叶变换的性质 58

3.7 MATLAB实现 60

3.7.1 序列信号的MATLAB实现 60

3.7.2 常用信号的SIMULINK实现 61

3.7.3 序列信号基本运算的MATLAB实现 65

3.7.4 线性常系数一阶差分方程的MATLAB求解 66

3.7.5 离散时间序列傅里叶变换的MATLAB实现 66

习题 68

第4章　Z变换 70

4.1 Z变换 70

4.1.1 Z变换的定义 70

4.1.2　Z变换的收敛域 71

4.2　Z反变换 74

4.3　Z变换的性质和定理 78

4.4　系统函数与差分方程 84

4.5　系统频率响应的几何表示 85

4.6　Z变换与拉普拉斯变换、傅里叶变换的关系 87

4.6.1　Z变换与拉普拉斯变换之间的关系 87

4.6.2　Z变换与模拟信号傅里叶变换的关系 89

4.6.3　Z变换与序列信号傅里叶变换的关系 89

4.7 MATLAB实现 90

4.7.1 系统函数零极点的MATLAB求解 90

4.7.2 序列的Z变换和Z反变换的MATLAB求解 90

4.7.3　系统频谱响应的MATLAB计算分析 91

习题 94

第5章 DFT与FFT 96

5.1　DFT的定义及物理意义 96

5.1.1　DFT的定义 96

5.1.2　DFT的物理意义 96

5.2　离散傅里叶级数（DFS）与DFT 97

5.2.1　离散傅里叶级数（DFS） 97

5.2.2　DFT与DFS 100

5.3　DFT的性质与定理 101

5.3.1　DFT的隐含周期性 101

5.3.2　线性性质 102

5.3.3　循环移位性质 102

5.3.4　DFT的共轭对称性 103

5.3.5　循环卷积定理 106

5.3.6　DFT形式下的帕斯维尔（Parseval）定理 110

5.4　频域采样 110

5.5　基2时间抽取FFT算法 113

5.5.1　基2 DIT FFT算法原理 114

5.5.2　DIT FFT运算量分析 119

5.5.3　DIT FFT算法的特点 120

5.6　基2频率抽取FFT算法 123

5.6.1　DIF FFT算法原理 123

5.6.2　DIF FFT算法特点 125

5.6.3　DIF法与DIT法的异同 126

5.7　IDFT的快速实现——IFFT算法 127

5.8　MATLAB实现 128

5.8.1　利用MATLAB计算序列的DFT与IDFT 128

5.8.2　利用MATLAB验证DFT与DTFT的关系 130

5.8.3　利用MATLAB验证频域采样特性 131

5.8.4　利用MATLAB实现由DFT计算线性卷积 133

5.8.5　利用MATLAB进行频谱分析 137

习题 144

第6章　数字滤波器的结构 147

6.1　数字滤波器的原理、结构表示方法及分类 147

6.1.1　数字滤波器的基本原理 147

6.1.2　数字滤波器的结构表示方法 148

6.1.3　数字滤波器的分类 149

6.2　IIR滤波器的特点和基本结构 150

6.2.1　IIR滤波器的特点 150

6.2.2　IIR直接型结构 150

6.2.3　IIR级联型结构 152

6.2.4　IIR并联型结构 153

6.2.5　IIR转置型结构 154

6.3　FIR滤波器的特点和基本结构 155

6.3.1　FIR滤波器的特点 155

6.3.2　FIR直接型（卷积型、横截型）结构 156

6.3.3　FIR级联型结构 156

6.3.4　FIR频率采样型结构 157

6.3.5　FIR线性相位型结构 158

6.4　MATLAB实现 160

6.4.1　IIR数字滤波器的结构实现 160

6.4.2　FIR数字滤波器的结构实现 163

习题 165

第7章　数字滤波器的设计 168

7.1　数字滤波器的基本概念 168

7.1.1　数字滤波器的设计过程 168

7.1.2　理想数字滤波器 168

7.1.3　数字滤波器的技术指标 170

7.1.4　数字滤波器的设计方法 171

7.2　模拟滤波器的设计 172

7.2.1　模拟低通滤波器的设计 173

7.2.2　模拟高通滤波器的设计 183

7.2.3　模拟带通滤波器的设计 185

7.2.4　模拟带阻滤波器的设计 187

7.3　IIR数字滤波器的设计 189

7.3.1　脉冲响应不变法 189

7.3.2　双线性变换法 193

7.3.3　频率变换法 199

7.4　线性相位FIR滤波器的特点 201

7.5　FIR数字滤波器的设计 207

7.5.1　窗函数法 208

7.5.2　频率采样法 215

7.6　FIR DF与IIR DF的比较 219

7.7　MATLAB实现 220

7.7.1　利用MATIAB设计IIR数字滤波器 220

7.7.2　利用MATLAB设计FIR数字滤波器 224

习题 227

参考文献 230