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出版者:西北工业大学出版社

作者:王有绪

出品人:

页数:371

译者:

出版时间:2003-8

价格:15.00元

装帧:

isbn号码:9787561216705

丛书系列:

图书标签:

• 数字电路
• 逻辑设计
• 计算机组成原理
• 电子技术
• 电路分析
• 数字系统设计
• FPGA
• Verilog
• VHDL
• 电子工程

现代信号处理与系统分析 内容简介 本书深入探讨了现代信号处理与系统分析的核心理论与应用技术。全书结构严谨，内容涵盖了从基础概念到前沿技术的完整体系，旨在为读者提供坚实的理论基础和实用的工程技能。 第一部分：基础理论与数学工具 本部分首先回顾了必要的基础数学知识，重点介绍了复变函数、傅里叶级数、傅里叶变换、拉普拉斯变换以及Z变换等在信号处理中的核心地位。详细阐述了连续时间信号与离散时间信号的表示方法、频谱分析的基本原理，以及如何利用这些数学工具对信号进行定性和定量的描述。 信号的分类与表示： 讨论了周期、非周期、能量信号、功率信号的定义与特性，以及在不同域（时间域、频率域）下的数学模型。 线性时不变（LTI）系统： 系统的核心分析工具。深入讲解了卷积积分与卷积和的计算，脉冲响应的意义，以及系统在时域和频域的响应特性。探讨了因果性、稳定性、线性相位等关键系统属性的判据。 傅里叶变换在系统分析中的应用： 侧重于如何利用傅里叶变换分析系统的频率响应，理解系统的滤波特性、带宽限制等问题。 第二部分：离散时间信号处理（DSP） 本部分是本书的重点之一，详细介绍了离散时间信号处理的理论框架和实现技术。 Z变换及其应用： 系统地介绍了单边和双边Z变换的性质，收敛域（ROC）的概念，以及如何利用Z变换分析离散时间系统的结构、因果性与稳定性。重点分析了传递函数在Z平面上的极点-零点分布与系统性能的关系。 有限脉冲响应（FIR）与无限脉冲响应（IIR）滤波器设计： 提供了系统且实用的滤波器设计方法。 FIR 滤波器： 重点介绍窗函数法、频率采样法、Parks-McClellan最优算法（等波纹设计），分析了线性相位 FIR 滤波器的设计准则。 IIR 滤波器： 详细介绍了双线性变换法、脉冲响应不变法，以及如何将连续时间滤波器原型（如巴特沃斯、切比雪夫、椭圆滤波器）转换为离散时间滤波器。对不同类型滤波器的优缺点和适用场景进行了对比。 数字滤波器结构与实现： 探讨了直接形式、级联形式、并联形式等基本数字滤波器结构，并分析了量化误差、舍入误差对滤波器性能的影响，介绍了定点运算下的实现挑战。 第三部分：快速算法与变换 本部分专注于高效计算技术，特别是离散傅里叶变换（DFT）及其快速算法——快速傅里叶变换（FFT）。 DFT 的基本性质与应用： 阐述了 DFT 的定义、周期性、共轭对称性，并讨论了 DFT 在频谱泄露、栅栏效应等实际应用问题中的处理方法。 快速傅里叶变换（FFT）： 详细推导了基2 FFT 的蝶形运算结构（如按时间抽取和按频率抽取），分析了计算复杂度。讨论了混合基 FFT、圆周卷积与线性卷积的关系，以及 FFT 在功率谱估计中的基础应用。 第四部分：随机信号处理 本部分引入了概率论和随机过程的知识，以分析和处理含有噪声的真实世界信号。 随机过程基础： 介绍了随机过程的数学描述，如均值函数、自相关函数、互相关函数和平稳性、遍历性等概念。 平稳随机过程的分析： 利用维纳-辛钦定理（Wiener-Khinchin Theorem）将平稳随机过程与其功率谱密度（PSD）联系起来，分析了经过 LTI 系统后的随机信号的统计特性。 最优滤波： 重点介绍了维纳滤波器的设计原理和应用，包括最小均方误差（MMSE）准则，并讨论了其在信号恢复和噪声消除中的作用。 第五部分：现代信号处理技术与应用 本部分拓展至更前沿和实用的领域，展示信号处理技术在多个工程分支中的集成应用。 多抽样率信号处理与滤波器组： 探讨了信号的过采样和欠采样技术，介绍了抽取与插值操作的原理。深入讲解了滤波器组（Filter Banks）的概念，特别是正交镜像滤波器组（QMF）在信号分解与重建中的应用，为小波分析奠定了基础。 自适应滤波理论： 介绍了自适应滤波器的基本结构（如横流形式），重点阐述了最小均方（LMS）算法和递归最小二乘（RLS）算法的迭代过程、收敛性分析，以及在回声消除、信道均衡等动态环境中的应用。 时频分析基础： 鉴于传统傅里叶变换在非平稳信号分析上的局限性，本书介绍了短时傅里叶变换（STFT）和 웨波（Wavelet）变换的基本概念，解释了它们如何提供时间和频率的联合信息。 全书配有大量的数学推导、清晰的图示和精选的算例，旨在培养读者深入理解理论、熟练运用工具的能力。学习完本书后，读者将能够胜任复杂的数字信号处理系统的设计、分析与实现工作。

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这本书的装帧设计着实吸引眼球，封面那种深邃的蓝色调，配上抽象的电路板纹理，透露出一种严谨而又充满科技感的氛围。内页的纸张质感也相当不错，拿在手里沉甸甸的，让人感觉这是一本厚重且值得细品的专业书籍。我尤其欣赏它在版式上的用心，大量的图表和公式排版得错落有致，关键概念的定义和重要定理的阐述都用加粗或特殊的方框进行了突出，即便是初学者，也能迅速抓住重点。不过，作为一名热衷于动手实践的读者，我期待书中能有更多结合现代EDA工具的实例讲解，例如如何用Vivado或Quartus来实现书中所讲的那些经典逻辑电路，而不只是停留在理论推导层面。如果能在章节末尾增加一些与最新FPGA架构相关的应用案例，那就更完美了，能让读者感受到理论与前沿技术的无缝衔接。总体来说，这本书的物理呈现质量，绝对是教科书中的上乘之作，阅读体验非常舒适，足以让人沉浸其中，细细品味每一个知识点。

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这本书的习题设计堪称一绝，它完美地平衡了理论考核与工程应用的需求。基础的判断题和选择题用来巩固概念理解，而那些需要手写真值表、绘制状态图和化简复杂逻辑表达式的综合题，则极大地锻炼了读者的逻辑思维能力。我个人非常推崇那些需要设计小型控制单元的题目，它们强迫你必须将书本上的理论知识转化为实际可操作的逻辑框图。唯一的遗憾是，针对这些复杂的练习题，书后提供的参考答案过于简洁，很多步骤直接跳过了，对于那些卡在某个化简环节的读者来说，缺乏足够的“解题思路引导”。我宁愿答案篇幅更长一些，详细展示每一步是如何推理得出的，哪怕是多一个中间步骤的推导，都会让学习效果大打折扣。一个优秀的习题集，不仅要考倒读者，更要教会读者如何跨越障碍，这本书在这方面还有提升的空间。

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这本书的写作风格，说实话，是一种非常典雅且富有逻辑性的叙事方式，它不采用那种过于口语化或过于生硬的工程手册腔调，而是用一种近乎学术论文的严谨笔触，将抽象的逻辑概念具象化。我尤其喜欢作者在引入新概念时，总是会先回顾前一个知识点的基础，确保读者不会在知识链条上产生断裂。例如，在介绍竞争冒险（D<em>hazard</em>）时，作者细致地分析了不同逻辑门延迟下可能产生的毛刺，并给出了具体的消除策略，这种细致入微的讲解方式，极大地帮助了我理解底层物理实现的微妙之处。但我也发现，对于完全没有电子工程背景的自学者来说，开篇对数制转换和基本逻辑代数的铺垫略显仓促，可能需要读者自行参考其他数学预备教材进行强化。如果能附带一个专门的“预备知识回顾”附录，或者提供一些在线资源链接供读者查阅基础，对拓宽读者群会有莫大的帮助。

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从内容覆盖的广度来看，这本书的覆盖面是相当全面的，它几乎涵盖了所有标准数字电路课程教学大纲中的核心模块，从基础的组合电路到复杂的异步和同步时序电路，再到存储器的基础结构都有涉及。作者对全加器、译码器、多路复用器这些“经典构件”的讲解深入浅出，是理解更复杂电路的基石。不过，当前数字设计的大趋势是越来越倾向于硬件描述语言（HDL）驱动的抽象设计，这本书在HDL的介绍和应用方面显得相对保守。虽然它可能侧重于培养底层逻辑思维，但对于希望直接进入Verilog或VHDL设计流程的读者来说，可能会觉得“脱节”。增加一到两章专门介绍如何使用HDL语言来描述书中已经讲解的那些电路，并对比手工逻辑设计和HDL设计之间的优劣和思维转换过程，将会极大地增强这本书在当前工程教育环境中的实用价值和前瞻性。

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我对这本书的理论深度感到非常满意，作者在基础布尔代数和逻辑门原理的阐述上，展现了极其扎实的功底，没有丝毫敷衍，对德摩根定律、卡诺图化简这些核心内容的解释清晰到近乎透明。特别是关于组合逻辑电路和时序逻辑电路的章节过渡，处理得非常自然，从锁存器到触发器，再到寄存器和有限状态机的设计流程，每一步的逻辑递进都如同严密的数学证明般无可辩驳。然而，在涉及复杂系统设计，比如流水线结构或者特定存储器接口协议时，感觉篇幅稍显不足，有点意犹未尽。我希望能看到更多关于设计约束（Timing Constraints）对实际硬件实现影响的深入分析，因为在实际的ASIC或FPGA项目中，时序收敛往往是决定成败的关键。目前的讲解更多集中在功能正确性上，对性能优化的讨论可以再加强一些，毕竟现代数字系统对速度的要求越来越高，理论学习也应当紧跟这一趋势。

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