信號與綫性係統分析 pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:山東山大圖書有限公司

作者:孫國霞

出品人:

頁數:317

译者:

出版時間:2007-2

價格:35.00元

裝幀:

isbn號碼:9787560724805

叢書系列:

圖書標籤:

• 信號與係統
• 綫性係統
• 信號處理
• 電路分析
• 通信原理
• 控製係統
• 數學基礎
• 工程數學
• 經典教材
• 高等教育

《數字信號處理：理論、方法與應用》 圖書簡介 本書旨在全麵、深入地介紹數字信號處理（DSP）的核心理論、關鍵算法與實際應用，是一本麵嚮電子信息、通信工程、自動化控製及相關領域高年級本科生、研究生以及工程技術人員的專業教材與參考手冊。全書結構嚴謹，內容涵蓋瞭從基礎的離散時間信號與係統理論，到復雜的現代譜分析技術，再到高性能的數字濾波器設計與實現，並輔以大量的工程實例進行闡述。 第一部分：離散時間信號與係統基礎 本部分作為全書的基石，係統地梳理瞭數字信號處理必需的數學和理論準備。 首先，深入探討瞭離散時間信號的錶示、采樣理論與量化效應。詳細闡述瞭連續時間信號經過理想和實際采樣後，如何在離散域中準確錶示原始信息，並分析瞭混疊現象的産生機理及抗混疊濾波器的設計原則。 其次，對離散時間係統的特性進行瞭詳盡的分析。引入瞭綫性時不變（LTI）係統的概念，使用差分方程描述係統的動態行為。重點解析瞭Z變換這一核心工具，它如同連續時間係統中的拉普拉斯變換，是分析離散係統穩定性和暫態響應的強大數學工具。書中標注瞭Z變換與傅裏葉變換之間的內在聯係，並詳細列舉瞭常見信號序列的Z變換對。 係統的時域分析和頻域分析是本部分的高潮。通過對係統衝激響應的分析，讀者可以全麵掌握係統的動態特性。同時，引入離散時間傅裏葉變換（DTFT），闡明瞭頻譜分析在數字信號處理中的核心地位，並討論瞭DTFT在實際計算中遇到的離散化問題，自然引齣後文的DFT和FFT。 第二部分：離散傅裏葉變換與快速算法 本部分聚焦於數字信號處理中最常用且最核心的變換工具——離散傅裏葉變換（DFT）及其快速算法（FFT）。 詳細介紹瞭DFT的數學定義、性質，以及它如何橋接有限長序列的時域錶示與周期頻譜錶示之間的關係。特彆強調瞭DFT的周期性、共軛對稱性等關鍵特性，這些特性直接影響到後續的頻譜解讀。 重中之重在於快速傅裏葉變換（FFT）算法。本書不僅展示瞭FFT算法的原理，如蝶形運算和數據重排，還對比瞭基2（Cooley-Tukey）算法的各種實現方式（如按時間抽取和按頻率抽取），並探討瞭當輸入點數非2的冪次時，如何使用Rader算法或Chirp-Z變換進行有效計算。通過具體的計算復雜度分析，使讀者深刻理解FFT在工程實踐中的巨大效率優勢。 此外，本章還深入講解瞭傅裏葉變換在頻域中的實際應用：如周期譜泄漏現象的成因、截斷效應與加窗技術（包括矩形窗、漢寜窗、海明窗等）的選擇與應用，以優化頻譜分辨率和抑製旁瓣能量。 第三部分：數字濾波器設計與實現 濾波器是信號處理中應用最廣泛的模塊，本部分係統地介紹瞭IIR和FIR兩種主流濾波器的設計理論與方法。 一、無限衝激響應（IIR）濾波器設計： 首先迴顧瞭連續時間濾波器（如巴特沃斯、切比雪夫）的經典設計方法。然後，重點介紹將連續係統轉化為離散係統的關鍵技術：脈衝響應不變法和雙綫性變換法。特彆強調瞭雙綫性變換法因其能保證穩定性和對頻率響應的精確映射，在工程中更為常用。詳細討論瞭如何根據技術指標（通帶、阻帶衰減、過渡帶寬）選擇閤適的原型濾波器，並進行頻率變換以實現所需的數字濾波器係數。 二、有限衝激響應（FIR）濾波器設計： FIR濾波器以其固有的綫性相位特性，在對信號波形保真度要求極高的場閤（如圖形處理、通信同步）占據重要地位。本部分詳述瞭窗函數法的設計步驟，並對比瞭不同窗函數對濾波器性能的影響。隨後，深入講解瞭頻率采樣法和更為高效的Parks-McClellan算法（等波紋優化法），該算法利用最小二乘原理在特定頻帶內實現最優的幅度響應，是設計高性能FIR濾波器的標準方法。 三、濾波器結構與硬件實現： 設計完成後，本章轉入實際的硬件和軟件實現層麵。詳細分析瞭直接型、級聯型和並聯型等基本數字濾波器結構，並探討瞭量化誤差、溢齣和捨入效應對濾波器性能（尤其是IIR濾波器）的影響，提供瞭改善數值穩定性的設計策略。 第四部分：現代譜估計技術 傳統的基於DFT的周期圖法在處理非平穩信號和有限數據段時存在分辨率和方差的矛盾。本部分係統介紹瞭解決這些問題的現代譜分析方法。 一、參數化模型譜估計： 引入瞭自迴歸（AR）、移動平均（MA）和自迴歸移動平均（ARMA）等隨機過程模型。重點推導瞭Yule-Walker方程，並基於此建立瞭高分辨率的Burg算法，用於精確估計AR模型的參數和對應的功率譜密度。 二、高分辨率譜估計： 詳細闡述瞭子空間法，如MUSIC（多重信號分類）算法和ESPRIT算法。通過將信號子空間與噪聲子空間進行正交分解，這些方法極大地提高瞭對具有相乾性或低信噪比信號的頻率分辨能力，在雷達和聲呐領域有重要應用。 三、譜估計的局限與選擇： 最後，對比分析瞭經典譜估計（周期圖、Welch平均周期圖）、參數譜估計和高分辨率譜估計的優缺點、計算復雜度及適用場景，為工程實踐者提供清晰的決策指南。 第五部分：自適應信號處理導論 本部分是對傳統固定係數濾波器的一種拓展，介紹瞭濾波器係數可以根據環境變化實時調整的自適應係統。 核心內容集中在維納濾波理論，即如何設計一個綫性濾波器使輸齣與期望信號之間的均方誤差最小化。重點講解瞭最小均方（LMS）算法及其變種（如歸一化LMS），該算法因其收斂速度適中且計算量小，是應用最廣泛的自適應算法。此外，還簡要介紹瞭自適應預測器在噪聲消除、迴聲消除和信道均衡中的基本原理與實現框架。 全書通過大量的公式推導、清晰的流程圖以及與實際工程問題的結閤（如通信信道均衡、圖像降噪、音頻處理），確保讀者不僅掌握DSP的理論深度，還能具備解決實際工程挑戰的能力。本書的編寫風格旨在嚴謹而不失啓發性，力求成為讀者在數字信號處理領域持續深造的可靠階梯。

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