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出版者:重慶大學

作者:羅中華，吳振庚主

出品人:

頁數:210

译者:

出版時間:2007-7

價格:24.00元

裝幀:

isbn號碼:9787562441793

叢書系列:

圖書標籤:

• 通信原理
• 信號與係統
• 實驗教程
• 通信係統
• 信號處理
• 模擬電路
• 數字電路
• MATLAB
• Simulink
• 高等教育

好的，這是一本關於數字信號處理的專業圖書的簡介，其內容完全獨立於《通信與信號係統實驗教程》： --- 《高精度數字濾波器的理論與實踐》 書籍簡介 本書聚焦於現代數字信號處理（DSP）領域中至關重要的一個分支——高精度數字濾波器設計與實現。在當前數據采集、控製係統、通信、以及高保真音頻處理等應用中，對濾波器的頻率響應、相位綫性度、穩定性和運算效率的要求日益嚴苛，傳統的入門級方法已難以滿足專業需求。本書旨在為從事DSP係統設計、嵌入式開發以及信號處理算法研究的工程師和研究生提供一套全麵、深入且具有高度實踐指導意義的技術指南。 全書內容組織嚴謹，從數字濾波器的基本理論框架齣發，逐步深入到前沿的高級設計方法與工程優化策略。我們力求在保證數學嚴謹性的同時，強調算法的可解釋性和工程可操作性，避免陷入純粹的理論推導而脫離實際應用場景。 第一部分：數字濾波器的基礎重構與理論深化 本部分旨在鞏固讀者對離散時間係統、Z變換、頻率響應分析等基礎知識的理解，並著重探討影響高精度濾波性能的關鍵因素。 第一章：離散時間信號與係統迴顧 離散時間信號的錶示與基本操作： 采樣定理的實際約束與欠采樣問題的處理。 綫性時不變（LTI）係統的分析： 捲積的數值穩定性與高效計算方法。 Z變換及其在濾波器分析中的應用： 收斂域的幾何意義，雙邊Z變換在非因果係統分析中的作用。 脈衝響應與頻率響應的精確關係： 傅裏葉變換與Z變換在邊界點上的銜接與差異分析。 第二章：無限衝激響應（IIR）濾波器的高級分析 IIR濾波器的穩定性與可實現性判據： 極點位置對瞬態響應和穩態誤差的影響。 模擬原型濾波器的選擇與映射： 預畸變（Pre-warping）的精確補償，巴特沃斯、切比雪夫（I型與II型）、橢圓濾波器的設計指標權衡。 雙綫性變換（BLT）的精確應用： 頻率軸的非綫性映射誤差分析，以及如何通過設計參數（如采樣頻率、截止頻率）來最小化此誤差。 IIR濾波器的直接型、級聯型與並聯型結構選擇： 對量化噪聲和溢齣風險的評估。 第三章：有限衝激響應（FIR）濾波器的優化設計 理想濾波器的約束與誤差來源： 窗函數法的設計局限性與Gibbs現象的定量分析。 頻率采樣（Frequency Sampling）方法的深度剖析： 適用於具有特定零點的濾波器設計。 Parks-McClellan（Remez Exchange）算法的原理與工程實現： 均衡波紋的設計，等波紋濾波器的最優權值確定。 綫性相位FIR濾波器的構造： 對群延遲和相位延遲的嚴格控製，以及非整數抽頭長度的近似處理。 第二部分：高精度實現與量化效應分析 高精度濾波的挑戰往往不在於數學模型，而在於有限字長對算法穩定性和性能的實際影響。本部分集中討論量化誤差的建模、分析與抑製技術。 第四章：有限精度對濾波器係數與運算的影響 字長對係統特性的劣化： 截斷誤差（Truncation Error）與捨入誤差（Rounding Error）的概率模型。 係數量化誤差分析： 對極點和零點位置漂移的靈敏度分析，特彆是IIR濾波器中對穩定性裕度的侵蝕。 乘積纍加（MAC）運算中的溢齣與飽和： 動態範圍的精確計算與保護措施。 隨機噪聲模型： 輸入信號量化噪聲與係統噪聲（如抖動 Jitter）的疊加效應。 第五章：量化噪聲抑製與結構優化 選擇適當的濾波器結構： 最小化運算次數與中間變量的動態範圍。 交錯（Interleaving）與分數延遲濾波（FDL）結構： 在高采樣率係統中的應用。 二階級聯結構的優化： 最小化係數量化的影響，采用耦閤結構（Coupled Form）替代直接型。 浮點運算與定點運算的精度權衡： 在FPGA和DSP芯片上的實際映射策略。 第三部分：高級濾波器設計範例與前沿技術 本部分將理論知識應用於解決實際工程中的復雜問題，並介紹當前熱點的高級濾波器技術。 第六章：針對特定應用的濾波器設計 極低噪聲與高動態範圍（Hi-Fi Audio）： 采用高階切比雪夫或最小相位濾波器，結閤過采樣與噪聲整形技術。 超寬帶（UWB）通信中的多相濾波： 對通道選擇性和群延遲的要求。 自適應濾波器的基礎： 最小均方誤差（LMS）算法在噪聲消除和迴聲消除中的應用，以及其穩定性與收斂速度的提升。 濾波器組設計： 小波變換與濾波器組的理論基礎，用於多速率信號處理。 第七章：高效實現與硬件加速 定點運算的優化技巧： 縮放因子（Scaling Factor）的精確選擇與迭代更新。 指令級並行性（ILP）與DSP指令集： 利用硬件乘法器陣列提高吞吐量。 FPGA/ASIC中的濾波器映射： 流水綫（Pipelining）技術在FIR結構中的應用，以及分布式算術（Distributed Arithmetic, DA）在資源受限環境下的優勢。 實時係統中的延遲管理： 邊界條件處理與前饋/反饋結構對係統延遲的纍積效應分析。 本書配有豐富的Matlab/Python代碼示例和工程案例分析，幫助讀者將理論模型轉化為可驗證的仿真結果和可部署的硬件描述語言（VHDL/Verilog）代碼骨架。讀者將通過本書掌握從需求分析到最終硬件實現的全流程設計能力，特彆是在需要極高信噪比和嚴格相位性能的專業係統中，本書提供瞭不可或缺的理論深度與工程指導。 ---

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說實話，我之前對實驗課一直抱有一種敬而遠之的態度，總覺得那是給那些動手能力強的人準備的“高難度副本”。但是這本《通信與信號係統實驗教程》徹底顛覆瞭我的看法。它不是那種高高在上、隻展示成功案例的“樣闆房”教材，而是非常接地氣地從最基礎的模塊開始搭建。比如，在講解調製解調原理時，它不是直接跳到復雜的數字調製，而是先用模擬調製的實驗，讓我們從最基礎的載波和信息信號的疊加、解調開始摸索，這種循序漸進的方式，讓我這個初學者也能很快跟上節奏。讓我印象深刻的是關於噪聲抑製的章節，書中詳細介紹瞭各種濾波器的設計和實現過程，並且提供瞭不同信噪比下的對比實驗。我們自己搭建電路時，總是在濾波器參數的選擇上犯難，參數稍微偏一點，效果就大打摺扣。而這本書中的實驗指導非常細緻地給齣瞭參數選擇的經驗值和調整的原則，這對於我們快速掌握實驗技巧非常有幫助。此外，書中還穿插瞭一些前沿的課題，比如簡單的OFDM係統的初步搭建，雖然隻是一個入門級的演示，但也讓我們窺見瞭現代通信技術的一角，極大地激發瞭我的學習熱情和對未來研究方嚮的興趣。

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如果說傳統的教科書是為我們描繪“理想國”的藍圖，那麼這本《通信與信號係統實驗教程》就是為我們提供瞭進入這個“理想國”的實戰地圖和工具箱。它最大的優點在於其完整性和前瞻性相結閤的特點。全書的知識點覆蓋麵很廣，從基礎的模數/數模轉換，到中級的信道編碼、擴頻通信，再到初步的信道估計與均衡處理，結構清晰，邏輯嚴密。尤其值得稱贊的是，它在描述完一個實驗現象後，總會附帶一個“深入思考”或“擴展實驗”的部分。這部分內容常常會涉及到一些更高階的理論概念，比如奈奎斯特準則在實際係統中的體現、功耗與性能之間的權衡等。這些引導性的思考題，迫使我們去迴顧和深化先前學過的理論知識，真正實現瞭理論指導實踐，實踐反哺理論的良性循環。對於我個人而言，這本書的使用體驗非常順暢，它不是一本用來“收藏”的工具書，而是完全可以陪伴我們從期中實驗一直到畢業設計的一本“實戰指南”，真正做到瞭將復雜的通信原理知識轉化為可操作、可觀察的工程實踐。

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這本書的配套資源和設計理念，體現瞭作者對當代電子信息工程教育的深刻理解。我注意到，許多實驗項目都緊密圍繞著軟件定義無綫電（SDR）或基於MATLAB/Simulink的仿真平颱展開，這無疑是順應瞭當前技術發展的潮流。以前的實驗可能還停留在搭建分立元件電路的階段，相對固定和繁瑣，而這本教程巧妙地將數字信號處理的強大能力引入進來，讓我們可以在虛擬環境中快速迭代和驗證復雜的算法。比如，在信道編碼和糾錯的實驗部分，我們不再需要手工編寫復雜的邏輯電路，而是可以直接在軟件環境中模擬不同信道模型下的誤碼率性能，並對比不同糾錯碼（如Hamming碼、捲積碼）的效果。這種高效的迭代能力，極大地節省瞭硬件調試的時間，讓我們能把更多精力集中在算法本身。更重要的是，書中對不同軟件工具的結閤使用講解得非常清晰，對於初次接觸SDR或者Simulink的用戶來說，提供瞭非常及時的上手指導，有效降低瞭學習麯綫的陡峭程度，讓原本高不可攀的數字通信實驗變得觸手可及。

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作為一名對工程實踐有濃厚興趣的學生，我一直在尋找一本能夠完美銜接理論與實踐的“橋梁書”。這本《通信與信號係統實驗教程》無疑就是我期待已久的那座橋。它的價值不僅僅在於提供瞭一係列現成的實驗流程，更在於它教會瞭我們如何用係統的、工程化的思維去分析和解決問題。書中的許多實驗都要求我們不僅僅是“完成”操作，更重要的是“理解”背後的原理和限製。例如，在進行頻譜分析儀的使用教學時，它不僅僅告訴你“按這個鍵”，而是深入解釋瞭頻譜儀的工作原理、分辨率帶寬（RBW）和掃描時間（Sweep Time）對測量結果的影響，這纔是真正有價值的知識。我發現，很多教程在介紹完理論後，實驗部分就變得非常程式化，學生們也隻是機械地輸入參數，看不到任何變化。然而，這本書鼓勵我們進行“假設性”的實驗，比如，如果我們把采樣率降低一半，係統會發生什麼？如果我們將數字濾波器的階數提高，計算復雜度會增加多少？這種引導性的提問方式，讓整個實驗過程變成瞭一場主動的探索，而不是被動的跟隨，這纔是高質量的實驗教育。

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這本《通信與信號係統實驗教程》的齣現，簡直是給咱們這些在理論學習中摸爬滾打的理工科學生們送來瞭一顆定心丸。拿到書的時候，我就迫不及待地翻開，心裏期待著它能真正解決我們動手實踐中的那些“攔路虎”。書的排版很清爽，公式推導和實驗步驟的穿插安排得相當有條理，不像有些教材，把理論和實驗硬生生地割裂開來，讓人抓耳撓腮。特彆是那些關於傅裏葉變換和Z變換的實驗，以前光靠紙麵上的公式計算，總覺得少瞭點什麼，這本書裏通過實際的仿真操作，讓我第一次真真切切地看到瞭頻譜是如何變化的，信號的混疊現象在屏幕上直觀地展示齣來，那種“原來如此”的豁然開朗，是單純看書本推導永遠體會不到的。作者在描述實驗現象時，用詞非常精準，既有學術上的嚴謹性，又不失教學上的親和力，仿佛一位經驗豐富的導師在旁邊耐心指導。我特彆欣賞它對實驗誤差分析的重視，很多時候，實驗做齣來和理論值有偏差，我們往往不知道是哪裏齣瞭問題，這本書裏詳細列舉瞭可能導緻誤差的原因，比如采樣率的選擇、量化噪聲的影響等等，這極大地提升瞭我們解決實際問題的能力，而不是盲目地套用公式。

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