數字信號處理及其MATLAB實現 pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:化學工業

作者:趙紅怡

出品人:

頁數:240

译者:

出版時間:2002-1-1

價格:29.00

裝幀:平裝(無盤)

isbn號碼:9787502534714

叢書系列:

圖書標籤:

• 數字信號處理
• MATLAB
• 信號處理
• 通信工程
• 電子工程
• 算法
• 數值分析
• 工程數學
• 自控
• 模式識彆

數字信號處理及其MATLAB實現 導讀：探索前沿算法與高效實踐 本導讀旨在為讀者勾勒齣數字信號處理（DSP）領域的廣闊圖景，並重點闡述如何通過現代計算工具將其理論高效落地。我們深知，數字信號處理是信息科學、通信、控製、醫療影像等諸多領域的核心基石。本導讀將聚焦於如何係統地構建DSP知識體係，並輔以強大的工具進行驗證與應用。 --- 第一部分：理論基石與離散係統基礎（約400字） 數字信號處理的魅力在於其對連續世界現象的精確離散化與量化。本部分將從最基本的信號錶示和係統模型齣發，為後續的復雜算法奠定堅實基礎。 信號的數字化過程： 我們將首先深入探討連續時間信號到離散時間信號的轉化過程——采樣。重點分析理想采樣、欠采樣理論，以及至關重要的采樣定理（Nyquist-Shannon Sampling Theorem）的嚴格推導與實際工程中的意義。隨後，量化和編碼的原理，尤其是均勻量化和非均勻量化的精度損失與噪聲特性，將作為數字化的關鍵環節進行解析。 離散時間係統分析： 係統的核心在於其對輸入信號的響應。本節將係統地介紹LTI（綫性時不變）係統的基本性質，如疊加性、時不變性。我們著重講解用差分方程描述離散係統，並引入捲積和（Convolution Sum）作為分析係統時域響應的根本工具。對於穩定性（BIBO Stability）和因果性（Causality）的判斷標準，將通過係統的係統函數（Transfer Function）進行深入探討，幫助讀者建立起對係統特性的直觀認識。此外，對綫性相位、最小相位係統的特性分析，將為濾波器設計提供理論指導。 --- 第二部分：頻域分析的強大力量（約450字） 將信號從時間域轉移到頻率域，是理解信號頻譜特性和設計高效處理算法的關鍵一步。本部分將構建起傅裏葉分析在離散係統中的應用框架。 離散時間傅裏葉變換（DTFT）與離散傅裏葉變換（DFT）： DTFT是描述離散時間信號無限頻率響應的工具，其周期性與頻譜泄露的內在聯係將得到充分闡釋。在此基礎上，我們將介紹離散傅裏葉變換（DFT），作為計算機實現的橋梁。我們不僅會推導DFT的定義，更會詳細分析其與周期延拓、頻譜混疊之間的關係。 快速傅裏葉變換（FFT）算法： 算法效率的革命性突破源於FFT。本部分將不局限於調用庫函數，而是深入解析基-2 FFT算法的蝶形運算結構（Butterfly Diagram），講解如何通過分治法（Divide and Conquer）將復雜度從 $O(N^2)$ 降低到 $O(N log N)$。同時，對於非2的冪次樣本點的處理方法，如零填充（Zero Padding）對頻譜分辨率的影響，也將作為實際應用中的重要技巧進行講解。 傅裏葉分析的應用： 掌握DFT後，我們將探討其在信號分析中的實際用途，包括周期圖法估計功率譜密度（PSD），以及如何利用頻譜分析來識彆信號中的特定頻率分量和噪聲水平。 --- 第三部分：數字濾波器設計與實現（約450字） 數字濾波器是DSP應用中最常見且最核心的部分，用於選擇性地通過或阻止特定頻率範圍的信號。本部分將係統地覆蓋IIR和FIR兩大類濾波器的設計範式。 無限脈衝響應（IIR）濾波器設計： IIR濾波器因其在低階下即可實現陡峭的過渡帶而廣受歡迎。我們將詳細介紹模擬濾波器預畸變的概念，重點講解雙綫性變換法（Bilinear Transformation），這是將連續時間原型濾波器（如Butterworth, Chebyshev, Elliptic）映射到離散時間係統的標準方法。針對這些原型濾波器的性能指標（通帶紋波、阻帶衰減、群延遲），進行深入的對比分析。 有限脈衝響應（FIR）濾波器設計： FIR濾波器以其固有的綫性相位特性和優異的穩定性，在對相位敏感的場閤占據主導地位。本部分將詳細介紹窗函數法（Windowing Method），分析不同窗函數（如Rectangular, Hamming, Blackman, Kaiser）對主瓣寬度和旁瓣衰減的摺衷關係。同時，對於更精確的頻率采樣法和Parks-McClellan算法（最優幅度響應設計），也將進行理論上的剖析，以展示更高階的優化設計思路。 濾波器實現與量化效應： 討論濾波器在實際硬件或軟件中實現的兩種基本結構：直接型、級聯型和並聯型。重點分析量化誤差和截斷效應在有限精度運算中引入的噪聲對濾波器性能的影響，這對於軟件仿真後的實際部署至關重要。 --- 第四部分：現代DSP工具與實踐（約200字） 理論的價值最終體現在實踐之中。本部分將聚焦於如何利用現代計算環境高效地實現和驗證前述所有理論成果。 本部分將作為連接理論與工程的橋梁，強調使用矩陣運算和內置函數的效率優勢。讀者將學習如何將差分方程轉化為矩陣形式，如何利用工具箱高效地生成窗函數、計算頻譜、並實現IIR和FIR濾波器的係數。核心在於掌握從理論推導到代碼實現的完整流程，通過仿真驗證理論預測的準確性，並分析實際操作中參數設置的敏感性。 本導讀旨在提供一個堅實、深入且側重於工程實踐的知識框架，確保讀者不僅理解“為什麼”，更掌握“如何做”。

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