数字信号处理及其MATLAB实现 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:化学工业

作者:赵红怡

出品人:

页数:240

译者:

出版时间:2002-1-1

价格:29.00

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787502534714

丛书系列:

图书标签:

• 数字信号处理
• MATLAB
• 信号处理
• 通信工程
• 电子工程
• 算法
• 数值分析
• 工程数学
• 自控
• 模式识别

数字信号处理及其MATLAB实现 导读：探索前沿算法与高效实践 本导读旨在为读者勾勒出数字信号处理（DSP）领域的广阔图景，并重点阐述如何通过现代计算工具将其理论高效落地。我们深知，数字信号处理是信息科学、通信、控制、医疗影像等诸多领域的核心基石。本导读将聚焦于如何系统地构建DSP知识体系，并辅以强大的工具进行验证与应用。 --- 第一部分：理论基石与离散系统基础（约400字） 数字信号处理的魅力在于其对连续世界现象的精确离散化与量化。本部分将从最基本的信号表示和系统模型出发，为后续的复杂算法奠定坚实基础。 信号的数字化过程： 我们将首先深入探讨连续时间信号到离散时间信号的转化过程——采样。重点分析理想采样、欠采样理论，以及至关重要的采样定理（Nyquist-Shannon Sampling Theorem）的严格推导与实际工程中的意义。随后，量化和编码的原理，尤其是均匀量化和非均匀量化的精度损失与噪声特性，将作为数字化的关键环节进行解析。 离散时间系统分析： 系统的核心在于其对输入信号的响应。本节将系统地介绍LTI（线性时不变）系统的基本性质，如叠加性、时不变性。我们着重讲解用差分方程描述离散系统，并引入卷积和（Convolution Sum）作为分析系统时域响应的根本工具。对于稳定性（BIBO Stability）和因果性（Causality）的判断标准，将通过系统的系统函数（Transfer Function）进行深入探讨，帮助读者建立起对系统特性的直观认识。此外，对线性相位、最小相位系统的特性分析，将为滤波器设计提供理论指导。 --- 第二部分：频域分析的强大力量（约450字） 将信号从时间域转移到频率域，是理解信号频谱特性和设计高效处理算法的关键一步。本部分将构建起傅里叶分析在离散系统中的应用框架。 离散时间傅里叶变换（DTFT）与离散傅里叶变换（DFT）： DTFT是描述离散时间信号无限频率响应的工具，其周期性与频谱泄露的内在联系将得到充分阐释。在此基础上，我们将介绍离散傅里叶变换（DFT），作为计算机实现的桥梁。我们不仅会推导DFT的定义，更会详细分析其与周期延拓、频谱混叠之间的关系。 快速傅里叶变换（FFT）算法： 算法效率的革命性突破源于FFT。本部分将不局限于调用库函数，而是深入解析基-2 FFT算法的蝶形运算结构（Butterfly Diagram），讲解如何通过分治法（Divide and Conquer）将复杂度从 $O(N^2)$ 降低到 $O(N log N)$。同时，对于非2的幂次样本点的处理方法，如零填充（Zero Padding）对频谱分辨率的影响，也将作为实际应用中的重要技巧进行讲解。 傅里叶分析的应用： 掌握DFT后，我们将探讨其在信号分析中的实际用途，包括周期图法估计功率谱密度（PSD），以及如何利用频谱分析来识别信号中的特定频率分量和噪声水平。 --- 第三部分：数字滤波器设计与实现（约450字） 数字滤波器是DSP应用中最常见且最核心的部分，用于选择性地通过或阻止特定频率范围的信号。本部分将系统地覆盖IIR和FIR两大类滤波器的设计范式。 无限脉冲响应（IIR）滤波器设计： IIR滤波器因其在低阶下即可实现陡峭的过渡带而广受欢迎。我们将详细介绍模拟滤波器预畸变的概念，重点讲解双线性变换法（Bilinear Transformation），这是将连续时间原型滤波器（如Butterworth, Chebyshev, Elliptic）映射到离散时间系统的标准方法。针对这些原型滤波器的性能指标（通带纹波、阻带衰减、群延迟），进行深入的对比分析。 有限脉冲响应（FIR）滤波器设计： FIR滤波器以其固有的线性相位特性和优异的稳定性，在对相位敏感的场合占据主导地位。本部分将详细介绍窗函数法（Windowing Method），分析不同窗函数（如Rectangular, Hamming, Blackman, Kaiser）对主瓣宽度和旁瓣衰减的折衷关系。同时，对于更精确的频率采样法和Parks-McClellan算法（最优幅度响应设计），也将进行理论上的剖析，以展示更高阶的优化设计思路。 滤波器实现与量化效应： 讨论滤波器在实际硬件或软件中实现的两种基本结构：直接型、级联型和并联型。重点分析量化误差和截断效应在有限精度运算中引入的噪声对滤波器性能的影响，这对于软件仿真后的实际部署至关重要。 --- 第四部分：现代DSP工具与实践（约200字） 理论的价值最终体现在实践之中。本部分将聚焦于如何利用现代计算环境高效地实现和验证前述所有理论成果。 本部分将作为连接理论与工程的桥梁，强调使用矩阵运算和内置函数的效率优势。读者将学习如何将差分方程转化为矩阵形式，如何利用工具箱高效地生成窗函数、计算频谱、并实现IIR和FIR滤波器的系数。核心在于掌握从理论推导到代码实现的完整流程，通过仿真验证理论预测的准确性，并分析实际操作中参数设置的敏感性。 本导读旨在提供一个坚实、深入且侧重于工程实践的知识框架，确保读者不仅理解“为什么”，更掌握“如何做”。

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