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简明数字信号处理

作者: 姚剑清著

出版社: 人民邮电出版社

出版时间: 2009-01

版次: 1

ISBN: 9787115188649

定价: 29.00

装帧: 平装

开本: 16开

纸张: 胶版纸

页数: 183页

字数: 236千字

正文语种: 简体中文

丛书: 图灵电子与电气工程丛书

分类: 工程技术

1 张插图图片

11人买过

　　数字信号处理（DSP）广泛应用于通信、电子、自动控制等方面，并日益显示出其重要性。本书旨在帮助更多的工程师掌握DSP的基本概念和技术。内容包含最基本和最必需的知识，从最本质的层面阐述DSP原理，辅以必要的数学公式，配有简明易懂的解释，并尽可能多地使用图表以辅助说明。
　　本书适用于软硬件研发工程师，也可供高等院校相关专业师生参考。
　　近年来，数字信号处理（DSP）发展迅速，已经广泛应用于通信、电子、囱动控制等领域。但是，DSP原理涉及复杂的数学公式和推导过程，以晦涩难懂而著称，让很多年轻工程师望而生畏。
　　本书专门针对这一现状而撰写，作者将自已30多年研发工作中总结的信号处理方面的宝贵经验和真知灼见都凝聚其中，创造了一种简单易懂的阐述方式，用简明的语言和直观的图表解释DSP技术最基本和最必需的概念和内容，化繁为简，直指问题本质。书中着重描述了信号最小单位的复指数信号，并从多个侧面介绍了傅里叶级数、复指数、信号正交性、卷积等重要概念，对信号处理中比较难以理解的相位问题也做了详细叙述。
　　通过本书，读者能够迅速掌握DSP技术，具备独立完成DSP开发的能力。　　姚剑清，北京微电子技术研究所研究员，毕生从事计算机硬软件开发、语音识别与语音编码和CMOS混合信号电路设计工作。主要研究方向包括基于HMM的语音识别和MELP语音编码技术，A∑、两步并行和流水ADC／DAC电路。译著有《锁相环技术（第3版）》（人民邮电出版社）。第1章　信号处理预备知识1
1.1　复数运算1
1.1.1　复函数的定义1
1.1.2　直角坐标与极坐标1
1.1.3　单值函数与多值函数2
1.1.4　等比级数求和3
1.2　复指数信号与负频率3
1.3　sinc函数6
1.4　傅里叶级数7
1.4.1　周期信号展开为傅里叶级数7
1.4.2　函数与展开式的奇偶性9
1.4.3　复指数形式的傅里叶级数11
1.5　傅里叶变换与反变换12
1.5.1　傅里叶变换13
1.5.2　傅里叶反变换14
1.6　能量信号与功率信号15
1.7　线谱与连续谱16
1.7.1　线谱16
1.7.2　连续谱17
1.7.3　线谱与连续谱的关系18
小结18
习题19

第2章　数字信号处理概述21
2.1　数字信号处理系统21
2.2　原理与实现22
2.3　硬件与软件22
2.4　数字滤波与频谱分析23
2.5　开发周期23
2.5.1　把需求表达式变为高级语言算法23
2.5.2　把高精度程序变为低精度程序24
2.5.3　把高级语言程序变为低级语言程序24
2.5.4　把低级语言程序变为硬件描述代码25
2.6　优点与缺点25

第3章　采样27
3.1　用ADC完成采样27
3.2　理想采样28
3.2.1　δ函数的筛选特性29
3.2.2　采样脉冲函数p(t)31
3.2.3　理想采样的谱分析32
3.3　采样定理与混叠35
3.4　抗混叠36
小结38
习题38

第4章　z变换40
4.1　已采样信号的拉普拉斯变换40
4.2　从拉普拉斯变换到z变换42
4.3　s平面与z平面的映射45
4.4　z变换的性质45
4.4.1　线性性质46
4.4.2　初值定理46
4.4.3　终值定理46
4.4.4　卷积定理47
4.5　延迟操作49
4.6　z反变换52
4.6.1　长除法53
4.6.2　部分分式法54
小结55
习题55

第5章　离散时域系统57
5.1　离散时域系统的性质57
5.1.1　移不变系统57
5.1.2　因果性系统58
5.1.3　线性系统58
5.2　卷积59
5.2.1　单位冲击响应59
5.2.2　把输入序列分解为δ序列60
5.2.3　把每个δ序列转换成输出序列60
5.2.4　用输出序列合成卷积输出61
5.2.5　本意的卷积算法62
5.2.6　卷积小结63
5.3　差分方程与传递函数63
5.3.1　差分方程63
5.3.2　从差分方程导出传递函数64
5.3.3　由系统冲击响应计算传递函数64
5.3.4　从传递函数导出差分方程65
5.4　频率响应65
5.5　零点与极点69
5.6　频率响应的零极点图解法71
5.7　离散时域系统的稳定性76
5.7.1　稳定性时域判据76
5.7.2　稳定性频域判据77
小结78
习题79

第6章　离散时域系统实例81
6.1　点阻滤波器81
6.2　谐振器83
6.3　梳状滤波器85
6.3.1　频率响应在[0，ωS]区间内的周期性86
6.3.2　梳状滤波器的分析87
6.4　平均滤波器88
6.5　全通滤波器91
习题93

第7章　数字滤波器95
7.1　模拟滤波器设计95
7.1.1　常用模拟滤波器95
7.1.2　滤波器的频率变换96
7.2　数字滤波器的实现99
7.2.1　直接形式99
7.2.2　串联形式101
7.2.3　并联形式101
7.3　IIR滤波器设计102
7.3.1　单位冲击不变性103
7.3.2　双线性变换104
7.4　FIR滤波器设计106
7.4.1　线性相位106
7.4.2　窗函数法109
7.5　用MATLAB设计数字滤波器115
7.5.1　进入滤波器设计与分析窗口115
7.5.2　完成滤波器设计115
7.5.3　核对滤波器特性116
7.5.4　把滤波器系数存入文件116
小结116
习题117

第8章　插值与抽取119
8.1　插值119
8.2　抽取122
8.3　插值与抽取的结合使用123
8.4　再采样124
8.5　用DAC从离散时域返回连续时域128
小结131
习题132

第9章　离散傅里叶变换133
9.1　复指数形式的傅里叶级数133
9.2　离散傅里叶变换133
9.3　离散傅里叶反变换136
9.4　离散傅里叶变换与反变换小结137
9.5　旋转矢量137
9.6　整数基频信号分解到DFT频率点139
9.7　非整数基频信号分解到DFT频率点141
9.8　DFT的性质143
9.8.1　线性叠加144
9.8.2　时移定理144
9.8.3　频移定理146
9.8.4　循环卷积146
9.8.5　帕塞伐尔定理147
9.8.6　对称性148
9.9　窗函数的特性149
9.9.1　矩形窗150
9.9.2　汉宁窗151
9.9.3　汉明窗152
9.9.4　布莱克曼窗153
9.10　窗函数的比较153
9.10.1　窗函数引起频谱的循环卷积154
9.10.2　循环卷积的计算过程155
9.10.3　通过频谱测试比较窗函数的泄漏157
9.10.4　窗函数的主要特性158
9.10.5　如何选用窗函数159
小结159
习题160

第10章　快速傅里叶变换161
10.1　时域抽取FFT算法161
10.1.1　把X(k)分解为2个4点DFT161
10.1.2　把X(k)分解为4个2点DFT162
10.1.3　DFT的分析与综合163
10.1.4　用4个2点DFT合成X(k)163
10.1.5　用2个4点DFT合成X(k)164
10.1.6　第三步是简单的分裂165
10.2　频域抽取FFT算法165
10.2.1　把一个8点DFT分解为两个4点DFT166
10.2.2　把一个4点DFT分解为两个2点DFT166
10.2.3　频域抽取8点DFT的综合167
10.3　蝶形计算169
10.4　位逆转169
10.5　超过8点的FFT算法170
10.5.1　时域抽取16点FFT算法171
10.5.2　频域抽取16点FFT算法172
10.6　FFT的计算顺序172
小结173
习题173
练习题参考答案175
参考文献178
索引179
基本符号表182
内容简介:
　　数字信号处理（DSP）广泛应用于通信、电子、自动控制等方面，并日益显示出其重要性。本书旨在帮助更多的工程师掌握DSP的基本概念和技术。内容包含最基本和最必需的知识，从最本质的层面阐述DSP原理，辅以必要的数学公式，配有简明易懂的解释，并尽可能多地使用图表以辅助说明。
　　本书适用于软硬件研发工程师，也可供高等院校相关专业师生参考。
　　近年来，数字信号处理（DSP）发展迅速，已经广泛应用于通信、电子、囱动控制等领域。但是，DSP原理涉及复杂的数学公式和推导过程，以晦涩难懂而著称，让很多年轻工程师望而生畏。
　　本书专门针对这一现状而撰写，作者将自已30多年研发工作中总结的信号处理方面的宝贵经验和真知灼见都凝聚其中，创造了一种简单易懂的阐述方式，用简明的语言和直观的图表解释DSP技术最基本和最必需的概念和内容，化繁为简，直指问题本质。书中着重描述了信号最小单位的复指数信号，并从多个侧面介绍了傅里叶级数、复指数、信号正交性、卷积等重要概念，对信号处理中比较难以理解的相位问题也做了详细叙述。
　　通过本书，读者能够迅速掌握DSP技术，具备独立完成DSP开发的能力。
作者简介:
　　姚剑清，北京微电子技术研究所研究员，毕生从事计算机硬软件开发、语音识别与语音编码和CMOS混合信号电路设计工作。主要研究方向包括基于HMM的语音识别和MELP语音编码技术，A∑、两步并行和流水ADC／DAC电路。译著有《锁相环技术（第3版）》（人民邮电出版社）。
目录:
第1章　信号处理预备知识1
1.1　复数运算1
1.1.1　复函数的定义1
1.1.2　直角坐标与极坐标1
1.1.3　单值函数与多值函数2
1.1.4　等比级数求和3
1.2　复指数信号与负频率3
1.3　sinc函数6
1.4　傅里叶级数7
1.4.1　周期信号展开为傅里叶级数7
1.4.2　函数与展开式的奇偶性9
1.4.3　复指数形式的傅里叶级数11
1.5　傅里叶变换与反变换12
1.5.1　傅里叶变换13
1.5.2　傅里叶反变换14
1.6　能量信号与功率信号15
1.7　线谱与连续谱16
1.7.1　线谱16
1.7.2　连续谱17
1.7.3　线谱与连续谱的关系18
小结18
习题19

第2章　数字信号处理概述21
2.1　数字信号处理系统21
2.2　原理与实现22
2.3　硬件与软件22
2.4　数字滤波与频谱分析23
2.5　开发周期23
2.5.1　把需求表达式变为高级语言算法23
2.5.2　把高精度程序变为低精度程序24
2.5.3　把高级语言程序变为低级语言程序24
2.5.4　把低级语言程序变为硬件描述代码25
2.6　优点与缺点25

第3章　采样27
3.1　用ADC完成采样27
3.2　理想采样28
3.2.1　δ函数的筛选特性29
3.2.2　采样脉冲函数p(t)31
3.2.3　理想采样的谱分析32
3.3　采样定理与混叠35
3.4　抗混叠36
小结38
习题38

第4章　z变换40
4.1　已采样信号的拉普拉斯变换40
4.2　从拉普拉斯变换到z变换42
4.3　s平面与z平面的映射45
4.4　z变换的性质45
4.4.1　线性性质46
4.4.2　初值定理46
4.4.3　终值定理46
4.4.4　卷积定理47
4.5　延迟操作49
4.6　z反变换52
4.6.1　长除法53
4.6.2　部分分式法54
小结55
习题55

第5章　离散时域系统57
5.1　离散时域系统的性质57
5.1.1　移不变系统57
5.1.2　因果性系统58
5.1.3　线性系统58
5.2　卷积59
5.2.1　单位冲击响应59
5.2.2　把输入序列分解为δ序列60
5.2.3　把每个δ序列转换成输出序列60
5.2.4　用输出序列合成卷积输出61
5.2.5　本意的卷积算法62
5.2.6　卷积小结63
5.3　差分方程与传递函数63
5.3.1　差分方程63
5.3.2　从差分方程导出传递函数64
5.3.3　由系统冲击响应计算传递函数64
5.3.4　从传递函数导出差分方程65
5.4　频率响应65
5.5　零点与极点69
5.6　频率响应的零极点图解法71
5.7　离散时域系统的稳定性76
5.7.1　稳定性时域判据76
5.7.2　稳定性频域判据77
小结78
习题79

第6章　离散时域系统实例81
6.1　点阻滤波器81
6.2　谐振器83
6.3　梳状滤波器85
6.3.1　频率响应在[0，ωS]区间内的周期性86
6.3.2　梳状滤波器的分析87
6.4　平均滤波器88
6.5　全通滤波器91
习题93

第7章　数字滤波器95
7.1　模拟滤波器设计95
7.1.1　常用模拟滤波器95
7.1.2　滤波器的频率变换96
7.2　数字滤波器的实现99
7.2.1　直接形式99
7.2.2　串联形式101
7.2.3　并联形式101
7.3　IIR滤波器设计102
7.3.1　单位冲击不变性103
7.3.2　双线性变换104
7.4　FIR滤波器设计106
7.4.1　线性相位106
7.4.2　窗函数法109
7.5　用MATLAB设计数字滤波器115
7.5.1　进入滤波器设计与分析窗口115
7.5.2　完成滤波器设计115
7.5.3　核对滤波器特性116
7.5.4　把滤波器系数存入文件116
小结116
习题117

第8章　插值与抽取119
8.1　插值119
8.2　抽取122
8.3　插值与抽取的结合使用123
8.4　再采样124
8.5　用DAC从离散时域返回连续时域128
小结131
习题132

第9章　离散傅里叶变换133
9.1　复指数形式的傅里叶级数133
9.2　离散傅里叶变换133
9.3　离散傅里叶反变换136
9.4　离散傅里叶变换与反变换小结137
9.5　旋转矢量137
9.6　整数基频信号分解到DFT频率点139
9.7　非整数基频信号分解到DFT频率点141
9.8　DFT的性质143
9.8.1　线性叠加144
9.8.2　时移定理144
9.8.3　频移定理146
9.8.4　循环卷积146
9.8.5　帕塞伐尔定理147
9.8.6　对称性148
9.9　窗函数的特性149
9.9.1　矩形窗150
9.9.2　汉宁窗151
9.9.3　汉明窗152
9.9.4　布莱克曼窗153
9.10　窗函数的比较153
9.10.1　窗函数引起频谱的循环卷积154
9.10.2　循环卷积的计算过程155
9.10.3　通过频谱测试比较窗函数的泄漏157
9.10.4　窗函数的主要特性158
9.10.5　如何选用窗函数159
小结159
习题160

第10章　快速傅里叶变换161
10.1　时域抽取FFT算法161
10.1.1　把X(k)分解为2个4点DFT161
10.1.2　把X(k)分解为4个2点DFT162
10.1.3　DFT的分析与综合163
10.1.4　用4个2点DFT合成X(k)163
10.1.5　用2个4点DFT合成X(k)164
10.1.6　第三步是简单的分裂165
10.2　频域抽取FFT算法165
10.2.1　把一个8点DFT分解为两个4点DFT166
10.2.2　把一个4点DFT分解为两个2点DFT166
10.2.3　频域抽取8点DFT的综合167
10.3　蝶形计算169
10.4　位逆转169
10.5　超过8点的FFT算法170
10.5.1　时域抽取16点FFT算法171
10.5.2　频域抽取16点FFT算法172
10.6　FFT的计算顺序172
小结173
习题173
练习题参考答案175
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