數字信號處理原理及實現, 4/e

 

目錄

 

 

 

 

 

 

緒論

 

0.1信號、系統與信號處理

 

0.2數字信號處理系統的基本組成

 

0.3數字信號處理的特點

 

0.4數字信號處理基本學科分支

 

0.5數字信號處理系統的實現方法

 

0．6數字信號處理的應用領域

 

習題

 

第1章離散時間信號與系統的時域分析

 

1.1引言

 

1.2離散時間信號

 

1.2.1序列的定義

 

1.2.2常用基本序列

 

1.2.3序列的基本運算

 

1.2.4任意序列的單位脈沖序列表示

 

1.2.5MATLAB實現

 

1.3離散時間系統

 

1.3.1線性系統

 

1.3.2時不變系統

 

1.3.3線性時不變離散系統

 

1.3.4線性捲積的計算

 

1.3.5系統的因果性和穩定性

 

1.4離散時間系統的時域描述——差分方程

 

1.4.1常系數線性差分方程的一般表達式

 

1.4.2差分方程的求解

 

1.4.3MATLAB實現

 

1.5模擬信號數字處理方法

 

1.5.1採樣的基本概念

 

1.5.2理想採樣及其頻譜

 

1.5.3時域採樣定理

 

1.5.4採樣的恢復

 

1.5.5採樣內插公式

 

1.5.6MATLAB實現

 

1．5．7時域採樣定理的應用實例——利用頻閃儀探傷與測速

 

本章小結

 

習題

 

第2章離散時間信號與系統的頻域分析

 

2.1引言

 

2．2序列的傅裏葉變換

 

2．2．1序列的傅裏葉變換的定義

 

2.2.2常用序列的傅裏葉變換

 

2.2.3序列的傅裏葉變換的性質

 

2.2.4MATLAB實現

 

2.3序列的Z變換

 

2.3.1Z變換的定義及其收斂域

 

2.3.2序列特性對Z變換收斂域的影響

 

2.3.3Z反變換

 

2.3.4MATLAB實現

 

2.3.5Z變換的性質

 

2.4系統函數與頻率響應

 

2.4.1系統函數的定義

 

2.4.2系統函數和差分方程

 

2.4.3系統函數的收斂域與系統的因果穩定性

 

2.4.4頻率響應

 

2．4．5IIR和FIR系統

 

2.4.6MATLAB實現

 

本章小結

 

習題

 

第3章離散傅裏葉變換

 

3.1引言

 

3.2傅裏葉變換的幾種形式

 

3.2.1連續時間、連續頻率——連續傅裏葉變換(FT)

 

3.2.2連續時間、離散頻率——傅裏葉級數(FS)

 

3.2.3離散時間、連續頻率——序列傅裏葉變換(DTFT)

 

3.2.4離散時間、離散頻率——離散傅裏葉變換(DFT)

 

3.3離散傅裏葉級數（DFS）

 

3.3.1DFS的定義

 

3．3．2DFS的性質

 

3.4離散傅裏葉變換(DFT)

 

3.4.1DFT的定義

 

3.4.2DFT與Z變換、DTFT的關系

 

3.4.3DFT的性質

 

3.4.4MATLAB實現

 

3.5頻域採樣理論——抽樣Z變換

 

3.5.1頻域採樣

 

3.5.2頻域恢復——頻域內插公式

 

3.6用DFT計算線性捲積和線性相關

 

3.6.1線性捲積的DFT算法

 

3.6.2線性相關的DFT算法

 

3.7用DFT進行譜分析

 

3.7.1利用DFT對連續非周期信號進行譜分析

 

3.7.2用DFT進行譜分析的誤差問題

 

3.7.3用DFT進行譜分析的參數考慮

 

3.7.4對DFT計算結果的解讀

 

3.7.5MATLAB實現

 

3．7．6DFT的應用實例——旋轉機械故障診斷

 

本章小結

 

習題

 

第4章快速傅裏葉變換

 

4.1引言

 

4.2直接計算DFT的問題及改進的途徑

 

4.2.1直接計算DFT的運算量問題

 

4.2.2改善途徑

 

4.3按時間抽取（DIT）的基2FFT算法

 

4.3.1算法原理

 

4.3.2DITFFT算法與直接計算DFT運算量的比較

 

4.3.3算法特點

 

4.4按頻率抽取（DIF）的基2FFT算法

 

4.4.1算法原理

 

4.4.2算法特點

 

4.5IDFT的高效算法

 

4.5.1利用FFT運算流圖計算IFFT

 

4.5.2直接調用FFT子程序的方法

 

4.6實序列的FFT算法 

 

4.7N為復合數的混合基FFT算法

 

4.7.1算法的基本原理

 

4.7.2N為復合數時算法的運算量估計 

 

4.8線性調頻Z變換

 

4.8.1算法基本原理

 

4.8.2線性調頻Z變換的實現

 

4.8.3線性調頻Z變換的特點

 

4.8.4MATLAB實現

 

本章小結

 

習題

 

第5章IIR數字濾波器的設計

 

5．1引言

 

5．2數字濾波器的基本概念

 

5．2．1數字濾波原理

 

5．2．2數字濾波器的分類

 

5．2．3數字濾波器的技術指標

 

5．2．4數字濾波器的設計方法與常用模擬濾波器

 

5．3模擬濾波器的設計

 

5．3．1幅度平方函數

 

5．3．2巴特沃思低通濾波器

 

5．3．3切比雪夫低通濾波器

 

5．3．4模擬濾波器的頻率變換

 

5．4脈沖響應不變法設計IIR數字濾波器

 

5．4．1變換原理

 

5．4．2s平面與z平面的映射關系

 

5．4．3混疊失真

 

5．4．4脈沖響應不變法的優缺點

 

5．4．5MATLAB實現

 

5．5雙線性變換法設計IIR數字濾波器

 

5．5．1變換原理

 

5．5．2s平面與z平面的映射關系

 

5．5．3雙線性變換法中的頻率失真和預畸變

 

5．5．4雙線性變換法的優缺點

 

5．5．5模擬濾波器的數字化方法

 

5．5．6MATLAB實現

 

5．6IIR數字濾波器的頻率變換及應用

 

5．6．1IIR數字濾波器的頻率變換及MATLAB實現

 

5．6．2IIR濾波器的應用實例——人體脈象分析預處理

 

5．7IIR數字濾波器的直接設計法

 

5．7．1零極點累試法

 

5．7．2最小均方誤差法

 

5．8IIR數字濾波器的相位均衡

 

5．8．1全通濾波器的群時延特性

 

5．8．2IIR數字濾波器的群時延均衡

 

本章小結

 

習題

 

第6章FIR數字濾波器的設計

 

6.1引言

 

6.2線性相位FIR數字濾波器的特點

 

6.2.1線性相位條件

 

6.2.2幅度函數特點 

 

6.2.3線性相位FIR數字濾波器的零點位置

 

6.3窗函數法設計FIR數字濾波器

 

6.3.1設計方法

 

6．3．2加窗對FIR數字濾波器幅度特性的影響

 

6.3.3常用窗函數

 

6.3.4一般設計步驟及MATLAB實現

 

6.4頻率採樣法設計FIR數字濾波器

 

6.4.1設計方法

 

6.4.2線性相位FIR濾波器的約束條件

 

6.4.3逼近誤差

 

6.4.4過渡帶採樣的最優設計

 

6.4.5一般設計步驟及MATLAB實現

 

6.5等波紋逼近法設計FIR數字濾波器

 

6.5.1等波紋逼近準則

 

6.5.2線性相位FIR數字濾波器的設計

 

6.5.3MATLAB實現

 

6.6簡單整系數法設計FIR數字濾波器

 

6.6.1設計方法

 

6.6.2簡單整系數FIR數字濾波器的優化設計

 

6.6.3參數求解及MATLAB實現

 

6.7FIR和IIR數字濾波器的比較

 

本章小結

 

習題

 

第7章數字濾波器結構與有限字長效應

 

7.1引言

 

7.2基本結構單元

 

7.3IIR濾波器的基本網絡結構

 

7.3.1直接型

 

7.3.2級聯型

 

7.3.3並聯型

 

7.3.4全通系統

 

7.3.5最小相位系統

 

7.4FIR濾波器的基本網絡結構

 

7.4.1直接型（捲積型）

 

7.4.2級聯型

 

7.4.3頻率採樣型

 

7.4.4線性相位型

 

7.5數字濾波器的格型結構

 

7.5.1全零點（FIR）系統的格型結構

 

7.5.2全極點（IIR）系統的格型結構

 

7.5.3極零點系統的格型結構

 

7.6有限字長效應

 

7.6.1輸入信號的量化效應

 

7.6.2數字濾波器的系數量化效應

 

7.6.3數字濾波器的運算量化效應

 

本章小結

 

習題

 

第8章多採樣率數字信號處理

 

8.1引言

 

8.2序列的整數倍抽取和插值

 

8.2.1序列的整數倍抽取

 

8.2.2序列的整數倍插值

 

8.3有理倍數的採樣率轉換

 

8.4多採樣率轉換濾波器的設計

 

8.4.1直接型FIR濾波器結構

 

8.4.2多相濾波器實現

 

8.5多採樣轉換濾波器的MATLAB實現

 

本章小結

 

習題

 

第9章數字信號處理實驗

 

9.1實驗開發工具MATLAB基礎

 

9.1.1MATLAB語言

 

9.1.2交互式模擬Simulink

 

9.1.3濾波器設計分析工具FDATool

 

9.2實驗1： FFT頻譜分析及應用

 

9.3實驗2： IIR數字濾波器的設計

 

9.4實驗3： FIR數字濾波器的設計

 

9.5實驗4： 數字濾波器結構及Simulink模擬實現

 

9.6實驗5： 立體聲延時音效處理

 

9.7探究性實驗

 

9.7.1探究性實驗課題

 

9．7．2探究性實驗案例——趣味圖像解密

 

9.8上機習題

 

參考文獻