数字信号处理

绪论

第1章离散时间信号与系统

1.1离散时间信号

1.1.1离散时间信号及其时域表示

1.1.2序列的基本运算

1.1.3一些常用序列

1.1.4序列的周期性

1.1.5用单位脉冲序列表示任意序列

1.1.6序列的能量与功率

1.2离散时间系统

1.2.1线性时不变系统

1.2.2线性时不变系统的基本元件

1.2.3单位脉冲响应与线性时不变系统的卷积表示

1.2.4序列的线性相关

1.2.5系统的因果性与稳定性

1.3线性时不变系统的差分方程描述

1.3.1差分方程描述

1.3.2差分方程的求解

1.4连续时间信号的数字处理

1.4.1抽样定理与A／D转换器

1.4.2抽样信号的恢复与D／A转换器

1.4.3带通信号的抽样

习题1

第2章离散时间信号与系统的变换域分析

2.1序列的Z变换

2.1.1Z变换的定义

2.1.2Z变换的收敛域

2.1.3逆Z变换

2.1.4Z变换的性质与定理

2.1.5Z变换与拉氏变换的关系

2.2序列的傅里叶变换

2.2.1序列傅里叶变换的定义

2.2.2序列傅里叶变换的性质

2.2.3序列傅里叶变换的对称性

2.2.4序列傅里叶变换举例

2.3离散时间系统变换域分析

2.3.1系统函数

2.3.2离散时间系统的Z变换解法

2.3.3系统函数的零极点与频率响应

2.3.4系统的分类

2.3.5全通系统与最小相位系统

2.4序列的抽取与插值及其频谱分析

2.4.1抽样率转换的基本概念

2.4.2序列的抽取及其频谱

2.4.3序列的插值及其频谱

2.5希尔伯特Hilbert变换

2.5.1Hilbert变换与解析信号

2.5.2实因果信号傅里叶变换的实部与虚部.对数幅度与相位的Hilbert变换关系

习题2

第3章离散傅里叶变换及其快速算法

3.1周期序列的离散傅里叶级数

3.1.1周期序列的傅里叶级数DFS

3.1.2离散傅里叶级数DFS的性质

3.1.3周期序列的傅里叶变换

3.2离散傅里叶变换

3.2.1有限长序列的离散傅里叶变换

3.2.2DFF的一些性质

3.2.3离散频率与数字频率和模拟频率之间的关系

3.3频域采样定理

3.4DFT的快速算法--FFT

3.4.1时域抽取基-2FFT算法DIT-FFT

3.4.2频域抽取基-2FFT算法DIF-FFT

3.4.3逆DFT的快速算法IFFT

3.4.4N为合数的FFT算法

3.5DFT与FFT的应用

3.5.1利用FFT进行频谱分析

3.5.2用FFT计算线性卷积

3.5.3用FFT计算线性相关

3.5.4线性调频Z变换Chirp-Z变换算法

习题3

第4章数字滤波器的结构

4.1数字网络的信号流图表示

4.2IIR数字滤波器的结构

4.3FIR数字滤波器的结构

4.4数字滤波器的格型结构

4.4.1全零点型格型滤波器结构

4.4.2全极点型格型滤波器结构

习题4

第5章IIR数字滤波器的设计

5.1引言

5.2模拟滤波器设计

5.2.1模拟滤波器设计的基本概念

5.2.2巴特沃思低通滤波器

5.2.3切比雪夫滤波器

5.3设计IIR滤波器的脉冲响应不变法

5.4设计IIR滤波器的双线性变换法

5.5设计IIR数字滤波器的频率变换法

5.5.1从S域到Z域的频率变换法

5.5.2数字域频率变换法

5.6数字陷波器设计

5.7IIR数字滤波器的计算机辅助设计

习题5

第6章FIR数字滤波器的设计

6.1FIR数字滤波器的性质

6.2FIR滤波器的窗函数设计方法

6.2.1窗函数设计的基本方法

6.2.2常用的窗函数

6.2.3几种常用的理想滤波器

6.2.4窗函数法小结与例子

6.3FIR滤波器频率采样法设计

6.4FIR数字滤波器的等波纹优化设计

习题6

第7章数字信号处理中的有限字长效应

7.1二进制数的表示与量化误差

7.1.1二进制数的表示

7.1.2量化误差

7.2A／D转换器的量化误差

7.2.1量化误差的统计分析

7.2.2量化信噪比与所需字长的关系

7.2.3量化噪声通过线性非时变系统

7.3系数量化对数字滤波器的影响

7.3.1极点位置灵敏度

7.3.2系数量化对二阶子系统极点位置的影响

7.3.3频率响应偏差的统计分析

7.4数字滤波器的运算量化效应

7.4.1IIR滤波器定点运算舍入误差的统计分祈

7.4.2IIR滤波器定点加法运算的溢出问题

7.4.3极限环振荡

7.4.4定点运算的溢出振荡

7.4,5浮点运算中的有限字长效应

7.5FFT算法的有限字长效应

7.5.1蝶形运算的统计模型

7.5.2防止溢出和FFT输出的信噪比

7.5.3浮点FFT算法中的量化效应

习题7

第8章MATLAB在信号处理中的应用

8.1MATLAB简介

8.2MATLAB中离散信号的表示与运算

8.2.1用MATLAB函数产生离散信号

8.2.2MATLAB中信号的运算

8.3用MATLAB进行系统分析

8.3.1系统零极点分析

8.3.2计算频率响应

8.4用MATLAB进行信号的变换

8.5用MATLAB设计IIR数字滤波器

8.5.1模拟滤波器的设计函数

8.5.2模拟滤波器到数字滤波器的映射--由模拟滤波器变换成等效的数字滤波器

8.5.3直接设计IIR数字滤波器的函数

8.5.4IIR滤波器设计举例

8.6用MATLAB设计FIR数字滤波器

8.6.1设计FIR滤波器的函数

8.6.2常用的窗函数

8.7用MATLAB实现数字滤波器结构与滤波过程

8.7.1用MATLAB实现数字滤波器结构

8.7.2用MATLAB实现滤波过程

8.7.3滤波器设计和分析工具(FDATool)

8.8数字音频均衡器

习题8

附录AFEEC语言程序

附录B用窗函数法设计FIR数字滤波器的C语言程序

附录CMATLAB常用函数

附录D信号处理工具箱函数

参考文献

　　本书在第一版本的基础上修订而成。全书共分8章，主要介绍了数字信号处理的基本理论与分析方法。各章都配有许多典型的例题，同时每章后面都附有习题。全书共4个附录，以便读者查阅、使用。本书可作为高等院校工科电气和电子信息类、仪器仪表类等专业本、专科的教材或教学参考书，也可作为有关科技人员的参考书。　　本书介绍数字信号处理的基本理论与分析方法。绪论介绍数字信号处理所涉及的一些基本内容；第1～2章，作为数字信号处理的基础，介绍离散时间信号与系统的时域分析方法，Z变换和频域分析方法等内容；第3章介绍离散傅里叶变换和它的快速算法及其应用；第4～6章分别介绍数字滤波器的结构、IIR与FIR滤波器的设计方法；第7章论述数字信号处理中的有限字长效应；第8章讨论数字信号处理的软件实现方法，介绍MATLAB软件包及其信号处理工具箱的使用方法。为了加深对基本概念的理解和提高解题能力，各章都配有许多典型的例题，同时每章后面都附有习题。全书共4个附录，以便读者查阅、使用。　　本书可作为高等院校工科电气和电子信息类、仪器仪表类等专业本、专科的教材或教学参考书，也可作为有关科技人员的参考书。