数字滤波器设计及工程应用

1 噪声的基础知识

1.1 随机噪声及其统计规律

1.1.1 随机噪声的概率分布

1.1.2 噪声的统计特征

1.2 噪声的相关函数

1.2.1 噪声自相关函数

1.2.2 噪声互相关函数

1.3 噪声的功率谱密度

1.4 工程中常见的噪声

1.4.1 白噪声

1.4.2 高斯噪声

1.4.3 限带白噪声

1.4.4 窄带噪声

1.4.5 色噪声

1.5 工程中其他的噪声

1.5.1 差模噪声和共模噪声

1.5.2 分形噪声

1.5.3 椒盐噪声

1.5.4 量化噪声

1.6 噪声与信道作用方式

1.7 信噪比

1.8 噪声响应

2 数字滤波器的基础知识

2.1 数字滤波器的传递函数

2.1.1 DF传递函数的定义

2.1.2 DF传递函数与单位冲激响应

2.2 数字滤波器的频率响应分析

2.3 数字滤波器的构成

2.3.1 直接构成法

2.3.2 间接构成法

2.4 数字滤波器的分类

2.4.1 按频率分布特性分类

2.4.2 按实现方式分类

2.4.3 按对冲激响应特性分类

3 低通数字滤波器的设计及性能分析

3.1 有限冲激响应数字滤波器和无限冲激响应数字滤波器

3.1.1 FIRDF

3.1.2 IIRDF

3.2 数字滤波器的递归与非递归实现

3.3 数字滤波器的技术要求及指标

3.4 数字滤波器设计方法概述

3.5 IIRDF设计

3.5.1 由AF到DF

3.5.2 对给定技术指标的逼近方法概述

3.5.3 巴特沃斯模拟低通滤波器设计方法

3.5.4 切比雪夫模拟低通滤波器设计方法

3.5.5 巴特沃斯与切比雪夫模拟低通滤波器性能比较

3.5.6 冲激不变法设计IIRDF

3.5.7 双线性z变换法设计IIRDF

3.6 FIRDF设计

3.6.1 FIRDF的线性相位特性

3.6.2 傅里叶级数法设计FIRDF

3.6.3 频率抽样法设计FIRDF

3.6.4 切比雪夫逼近法设计FIRDF

3.7 IIRDF和FIRDF设计比较

4 高通、带通及带阻数字滤波器的设计

4.1 设计中符号的约定

4.2 高通、带通及带阻模拟滤波器设计

4.2.1 LPAF到HPAF

4.2.2 LPAF到BPAF

4.2.3 LPAF到BSAF

4.3 采用第二条途径设计高通、带通及带阻数字滤波器

4.3.1 BPDF设计

4.3.2 其他形式DF设计

4.4 高通、带通及带阻数字滤波器直接设计

4.4.1 HPDF直接设计

4.4.2 BPDF直接设计

4.4.3 BSDF直接设计

5 数字滤波器的MATLAB实现及应用

5.1 MATLAB简介

5.2 MATLAB常用命令

5.3 MATLAB使用技巧

5.4 MATtAB信号处理常用函数

5.5 IIR滤波器阶数估计

5.5.1 巴特沃斯滤波器阶数估计

5.5.2 切比雪夫Ⅰ型滤波器阶数估计

5.5.3 切比雪夫Ⅱ型滤波器阶数估计

5.5.4 椭圆滤波器阶数估计

5.6 低通原型模拟滤波器设计

5.6.1 巴特沃斯低通原型模拟滤波器设计

5.6.2 贝塞尔低通原型模拟滤波器设计

5.6.3 切比雪夫Ⅰ型低通原型模拟滤波器设计

5.6.4 切比雪夫Ⅱ型低通原型模拟滤波器设计

5.6.5 椭圆低通原型模拟滤波器设计

5.7 IIRDF设计

5.7.1 经典设计法设计IIRDF

5.7.2 直接设计法设计IIRDF

5.7.3 最大平滑法设计IIRDF

5.8 FIRDF设计

5.8.1 窗函数法设计FIRDF

5.8.2 频率采样法设计FIRDF

5.8.3 最小二乘法设计FIRDf

5.8.4 内插法设计FIRDF

5.8.5 最优化法设计FIRDF

5.8.6 升余弦法设计FIRDF

5.9 数字滤波器的应用

5.9.1 IIRDF的应用

5.9.2 FIRDF的应用

6 工程中简易滤波方法

6.1 算术平均滤波法

6.2 限幅滤波法

6.3 中值（或中位值）滤波法

6.4 滑动平均滤波法

6.5 中值平均滤波法

6.6 限幅平均滤波法

6.7 一阶滞后滤波法

6.8 加权滑动（递推）平均滤波法

6.9 消抖滤波法

6.10 限幅消抖滤波法

附录A 数字滤波的分析工具

附录B 常用窗函数

参考文献

《数字滤波器设计及工程应用》详细介绍了数字滤波原理、数字滤波器设计与应用技术。全书共六章，包括噪声的基础知识，数字滤波器的基础知识，低通数字滤波器的设计及性能分析，高通、带通及带阻数字滤波器的设计，数字滤波器的MATLAB实现及应用，工程中简易滤波方法，并在附录中分别介绍了数字滤波的分析工具和常用窗函数。《数字滤波器设计及工程应用》文字简明扼要，物理概念清晰，贴近工程实际，避免烦琐的数学推导，使读者能够在较短的时间内，对低通、高通、带通、带阻及多频带数字滤波器原理和设计方法有一个全面的了解。书中用MATLAB语言实现了每一种滤波器，程序都经过实际调试，并对实际信号进行了滤波处理，列出了部分处理结果，便于读者对其性能进行分析比较，方便对实际工程信号的滤波处理。
《数字滤波器设计及工程应用》可作为相关专业本科生、研究生学习数字滤波技术的专业教材，也可作为对数字滤波技术感兴趣的科研与工程技术人员的参考用书。
《数字滤波器设计及工程应用》的先修课程为高等数学、工程数学、信号与系统及数字信号处理。

《数字滤波器设计及工程应用》主要以经典滤波方法中的低通、高通、带通、带阻、多频带数字滤波器及工程中简易数字滤波器为研究对象，对其工作原理、设计方法、工程实现及性能进行较全面的分析和阐述，为其在工程信号处理中更好地应用打下基础。