數位訊號處理[機械工業出版社大學教材]

數位訊號處理是一門研究信號處理的理論和技術，它具有注重信號本質和講求信號處理實效的科學精神，是信息類大學生的一門重要課程。機械工業出版社出版的這本《數位訊號處理》有151個套用實例、334幅插圖、5個趣味實驗和593個術語索引，涉及天文地理、各行各業、各門學科，練習題的形式生動多樣，充分體現了數位訊號處理的精神。書中的計算機仿真圖均配有MATLAB源程式，習題和實驗均有參考解答。

該書在傳播科學的同時，注重培養學生選擇優秀方法的能力，啟迪學生的智慧和心靈。其目的是，讓學生在學習高科技理論的過程中，看到科學家面對問題是怎么想的、怎么找到解決問題的方法、怎么選擇最優方案，學會解決問題的科學策略，學會學習的方法，開發創新的能力。

基本簡介

數位訊號處理是機械工業出版社出版的圖書。

基本目錄

第1 章 數位訊號處理的概念 / 1

1.1 什麼叫數位訊號處理 / 1

1.1.1 數位訊號的概念 / 1

圖1.14 在弱光線環境拍攝的照片

1.1.2 數位訊號處理的來歷 / 5

1.1.3 數位訊號處理系統的結構 / 5

1.1.4 數位訊號處理的特點 / 6

1.2 數位訊號處理有什麼用 / 8

1.2.1 信號為什麼要處理 / 8

1.2.2 數位訊號處理的套用領域 / 8

圖1.15 經過數字處理的照片

1.2.3 數位訊號處理的套用前景 / 24

1.3 怎樣用數位訊號處理 / 25

1.3.1 用數字代表事物的特徵 / 25

1.3.2 用數位訊號描述事物的變化 / 25

1.3.3 用數學公式表示信號的關係 / 26

1.3.4 找出最佳的處理方法 / 27

1.3.5 用計算機處理數位訊號 / 28

1.3.6 套用數位訊號處理的關鍵 / 28

1.4 練習題 / 28

第 2 章 時域的信號與系統 / 30

2.1 時域的信號 / 30

2.1.1 語言描述 / 30

圖2.16 聲波圖和聲音錄取的過程

2.1.2 表格描述 / 31

2.1.3 公式描述 / 32

2.1.4 波形描述 / 34

2.2 信號之間的關係 / 37

2.2.1 相關係數 / 37

2.2.2 相關函式 / 42

2.2.3 自相關函式 / 43

圖2.17 錄取的聲音信號的全圖和放大圖

2.2.4 互相關函式 / 46

2.3 時域的系統 / 51

2.3.1 符號描述 / 51

2.3.2 單位脈衝回響 / 52

2.3.3 差分方程 / 56

2.3.4 圖形描述 / 58

2.4 信號處理的方法 / 60

2.4.1 比較兩個信號 / 60

2.4.2 合理運用數學公式 / 60

2.4.3 數學公式的算法 / 62

2.5 時域分析法的特點 / 63

2.6 練習題 / 64

第 3 章 頻域的信號與系統 / 68

3.1 頻域的信號 / 69

3.1.1 正弦波的表達方法和特點 / 69

3.1.2 信號的正弦波成分 / 70

3.1.3 其它形式的信號成分 / 78

3.2 各類信號的頻域分析 / 81

3.2.1 信號的正弦變換 / 82

3.2.2 四類信號的正弦變換 / 82

3.3 正弦變換的物理意義 / 85

3.3.1 序列的正弦變換 / 85

3.3.2 函式的正弦變換 / 86

圖3.29 信號壓縮過程的波形圖

3.3.3 正弦變換的總結 / 88

3.4 傅立葉變換 / 89

3.4.1 傅立葉變換的體系 / 89

3.4.2 傅立葉變換與正弦變換的區別 / 90

3.4.3 數字角頻率的低頻與高頻 / 92

3.4.4 頻譜的對稱性 / 96

3.5 頻域的系統 / 101

3.5.1 系統的頻率特性 / 101

3.5.2 頻率回響的物理意義 / 102

3.5.3 不失真系統的條件 / 104

3.6 頻域分析法的特點 / 106

3.7 練習題 / 107

第 4 章 數字處理的技巧 / 110

4.1 信號的轉變 / 110

4.1.1 模擬信號變成數位訊號 / 110

圖4.8 模數轉換器的組成

4.1.2 數位訊號變成模擬信號 / 111

4.2 信號轉變遵循的定理 / 112

4.2.1 模擬信號到數位訊號 / 112

4.2.2 數位訊號到模擬信號 / 121

4.3 頻譜分析的推廣 / 127

4.3.1z變換的定義與性質 / 127

圖4.20 提高一倍採樣頻率的數模轉換

4.3.2 系統的z變換 / 131

4.3.3 零極點的用途 / 133

4.3.4z變換的套用 / 136

4.4 離散傅立葉級數的演繹 /136

4.4.1 離散傅立葉變換 / 137

4.4.2 離散傅立葉變換的性質 / 137

4.4.3 離散傅立葉變換的關係 / 143

4.4.4 離散傅立葉變換的意義與用途 / 148

4.5 練習題 / 154

第 5 章 信號處理的效率 / 157

5.1 直接計算離散傅立葉變換的代價 / 157

5.1.1 直接計算頻譜的代價 / 157

5.1.2 直接計算卷積的代價 / 158

圖5.6 蝶形圖表示8點時域抽取算法

5.2 離散傅立葉變換計算效率的提高 / 159

5.3 時域抽取的快速算法 / 160

5.3.1 時域抽取法的原理 / 160

5.3.2 時域抽取法的套用 / 162

5.3.3 時域抽取法的運算量 / 164

5.4 頻域抽取的快速算法 / 165

5.4.1 頻域抽取法的原理 / 165

5.4.2 頻域抽取法的套用 / 166

5.4.3 頻域抽取法的運算量 / 168

5.4.4 兩種快速算法的相似之處 / 168

圖5.13 重疊相加卷積法

5.5 離散傅立葉逆變換的快速算法 / 168

5.5.1 仿效快速傅立葉變換 / 169

5.5.2 取旋轉因子的復共軛 / 169

5.5.3 取頻譜的復共軛 / 170

5.6 實數序列的快速傅立葉變換 / 170

5.6.1 直接運用 / 170

5.6.2 合二為一 / 170

5.6.3 一分為二 / 171

5.7 快速傅立葉變換的套用 / 172

5.7.1 提高信號分析的計算速度 / 172

5.7.2 提高線性卷積的計算速度 / 174

5.7.3 提高相關函式的計算速度 / 179

5.8 練習題 / 182

第 6 章 數字濾波的原理 / 184

6.1 數字濾波器的概念 / 184

圖6.2 數字濾波器的方框圖

6.2 數字濾波器的指標 / 186

6.3 數字濾波器的研究方法 / 187

6.3.1 數字濾波器的表示 / 187

6.3.2 信號流圖與系統函式 / 192

6.3.3 信號流圖的轉置 / 194

圖6.31 長8點的偶對稱線性相位結構

6.4 數字濾波器的分類 / 195

6.5 數字濾波器的結構 / 197

6.5.1 無限脈衝回響濾波器的結構 / 197

6.5.2 有限脈衝回響濾波器的結構 / 203

6.6 數字濾波器的套用 / 206

6.7 練習題 / 209

第 7 章 無限脈衝回響濾波器的設計 / 211

7.1 模擬濾波器的設計 / 211

7.1.1 模擬濾波器的描述方法 / 211

7.1.2 巴特沃斯濾波器的設計 / 212

圖7.5 切比雪夫濾波器的幅度平方回響

7.1.3 切比雪夫濾波器的設計 / 216

7.2 間接設計數字濾波器 / 224

7.2.1 脈衝回響不變法 / 225

7.2.2 雙線性變換法 / 229

7.3 直接設計數字濾波器 / 232

7.3.1 零極點設計法 / 232

7.3.2 最小誤差設計法 / 236

圖7.26 模擬帶通濾波器的幅頻特性

7.4 低通濾波器的變換 / 240

7.4.1 模擬頻率域的頻率變換 / 240

7.4.2 數字頻率域的頻率變換 / 245

7.5 無限脈衝回響濾波器的套用 / 247

7.5.1 數字圖形均衡器 / 247

7.5.2 數字控制器 / 248

7.5.3 數據通信的時鐘恢復 / 249

7.6 練習題 / 251

第 8 章 有限脈衝回響濾波器的設計 / 253

8.1 系統頻譜的本質 / 253

8.1.1 系統頻譜的含意 / 253

8.1.2 系統的延時 / 255

8.2 有限脈衝回響濾波器的頻譜 / 258

8.2.1 有限脈衝回響濾波器的頻譜表示法 / 259

8.2.2 實現線性相位的方法 / 260

8.2.3 線性相位濾波器的幅度特性 / 261

8.3 在時域設計濾波器 / 263

8.3.1 截取一段序列 / 263

8.3.2 截斷序列的後果 / 266

8.4 在頻域設計濾波器 / 272

8.4.1 設計單位脈衝回響 / 273

8.4.2 設計系統函式 / 275

圖8.31 增大M後的第三次加權誤差曲線

8.5 最最佳化設計 / 277

8.5.1 最小化最大誤差的原理 / 277

8.5.2 最小化最大誤差的設計方法 / 279

8.5.3 設計方法的演繹 / 283

8.6 無限和有限脈衝回響濾波器的區別 / 290

8.6.1 濾波器的性能 / 290

8.6.2 設計方法的特點 / 291

8.7 練習題 / 292

第 9 章 多採樣率的系統 / 294

9.1 多採樣率的概念 / 294

圖9.1 時序間隔為2的抽取

9.2 整數倍降低採樣率 / 294

9.2.1 抽取前後的頻譜 / 295

9.2.2 防止抽取的失真 / 301

9.2.3 抽取的用途 / 305

圖9.42 低採樣率和高採樣率的階梯信號

9.3 整數倍提高採樣率 / 308

9.3.1 內插前後的頻譜 / 308

9.3.2 防止內插的失真 / 310

9.3.3 內插的用途 / 313

9.4 非整數倍改變採樣率 / 318

9.5 練習題 / 319

第 10 章 數位訊號處理的實現 / 322

10.1 實現數位訊號處理的方法 / 322

圖10.3 高速計算的辦法

10.2 數位訊號處理器的速度 / 323

10.2.1 處理器的結構 / 323

10.2.2 處理器的流水線機制 / 325

10.2.3 乘法加法器 / 327

10.3 數位訊號處理器的數字表示 / 328

10.3.1 定點數 / 328

10.3.2 浮點數 / 330

10.3.3 數字的動態範圍和精度 / 331

10.4 信號處理的誤差 / 332

10.4.1 模數轉換的誤差 / 332

10.4.2 數字運算的誤差 / 333

10.4.3 數模轉換的誤差 / 336

10.5 數位訊號處理的套用實例 / 337

10.5.1 簡單的實例 / 337

10.5.2 較複雜的實例 / 338

10.5.3 複雜的實例 / 340

10.6 練習題 / 342

附圖2 純淨的心跳曲線和有污染的心跳曲線

附錄 信號處理的實驗 / 344

實驗1 測量人耳辨別回音的最小時間 / 344

實驗2 觀察一句話的頻譜特點 / 344

實驗3 雙音多頻的通信 / 344

實驗4 濾除心電圖信號中的電網干擾 / 346

實驗5 軟體無線電的通信 / 347

索引 / 350

參考文獻 / 360