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內(nèi)容簡介

　　本書基于數(shù)字信號處理技術(shù)的特點，分3大部分，從理論知識和實戰(zhàn)解析兩個角度，詳細講解了數(shù)字信號處理的相關(guān)知識。第1部分是入門理論，主要介紹數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、離散信號與系統(tǒng)基本原理及相關(guān)理論。第2部分是進階知識，主要內(nèi)容為離散傅里葉變換DFT、FFT以及數(shù)字信號處理中關(guān)于采樣、譜分析等實際問題的討論，幫助讀者迅速建立起數(shù)字信號處理的知識體系框架。第3部分是濾波器設(shè)計與實現(xiàn)，詳細講解了模擬濾波器基礎(chǔ)、IIR數(shù)字濾波器、FIR數(shù)字濾波器設(shè)計原理以及濾波器的結(jié)構(gòu)等內(nèi)容。本書配有視頻資源，對關(guān)鍵內(nèi)容做重點解讀，掃描二維碼即可觀看。本書可作為電子信息工程、通信工程、信號與信息處理等專業(yè)高年級本科生或研究生的參考資料，也可供從事交叉學(xué)科如人工智能、醫(yī)學(xué)工程等專業(yè)的工程技術(shù)人員學(xué)習(xí)使用。

作者簡介

　　潘矜矜，女，碩士，副教授。1994年本科畢業(yè)于華僑大學(xué)，2008年獲得中山大學(xué)通信與信息系統(tǒng)專業(yè)工學(xué)碩士學(xué)位。主要從事移動通信技術(shù)、信息傳輸與處理研究。在校期間主要承擔《信號與系統(tǒng)》《數(shù)字信號處理》《移動通信原理與技術(shù)》等課程教學(xué)，教學(xué)效果優(yōu)良；作為主要成員參與的《通信工程專業(yè)產(chǎn)-教-研融合協(xié)同育人機制的探索與實踐》成果獲2017年廣西自治區(qū)級教學(xué)成果二等獎；教學(xué)科研方面，主要參加廣西科技計劃技術(shù)創(chuàng)新引導(dǎo)專項（項目編號2016AC01003），基于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)和水下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)交換網(wǎng)關(guān)項目研究（排名第三，已結(jié)題），參加廣西自然科學(xué)基金面上項目《生物友好的UWSN物理及MAC層關(guān)鍵技術(shù)研究》（已結(jié)題）。主持完成新世紀廣西高等教育教學(xué)改革工程項目《基于通信技術(shù)特色專業(yè)建設(shè)的實驗實訓(xùn)教學(xué)改革與實踐》（課題編號：2012JGB278），參與《基于SPOC翻轉(zhuǎn)課堂的混合式教學(xué)模式在通信實踐類課程中的研究與探索》項目編號（2020JGA335），有較深厚的專業(yè)知識功底及授課經(jīng)驗。

圖書目錄

緒論1

第1部分入門理論4
第1章數(shù)學(xué)基礎(chǔ)5
1.1連續(xù)信號和離散信號5
1.2復(fù)數(shù)和復(fù)變函數(shù)6
1.2.1復(fù)數(shù)的表示6
1.2.2復(fù)變函數(shù)10
1.2.3相量與正弦穩(wěn)態(tài)11
1.3有限級數(shù)和無窮級數(shù)12
1.3.1關(guān)于級數(shù)的一般定義12
1.3.2函數(shù)項級數(shù)13
1.3.3冪級數(shù)14
1.4有理式的運算14
1.4.1整有理式15
1.4.2有理式16
1.4.3有理式的零點和極點17
1.4.4部分分式分解18
1.5一元函數(shù)的微分和積分21
1.5.1微分和有限差分21
1.5.2積分和求和21
第2章離散時間序列的信號分析23
2.1采樣——從模擬信號到離散時間信號23
2.1.1采樣的基本概念23
2.1.2從連續(xù)信號到離散序列的轉(zhuǎn)換24
2.1.3采樣定理25
2.2離散時間信號的表示——序列26
2.2.1序列的定義與表示27
2.2.2常用典型序列28
2.2.3周期序列與非周期序列32
2.3序列的基本運算34
2.3.1序列的加減法和乘法34
2.3.2序列的移位與反折35
2.3.3序列的抽取與插值36
2.4序列的卷積和37
2.4.1卷積和的定義37
2.4.2卷積和的運算性質(zhì)38
2.4.3卷積和的計算方法40
2.5序列的周期延拓與循環(huán)移位44
2.5.1周期延拓的定義44
2.5.2周期延拓的運算規(guī)則45
2.5.3有限長序列的循環(huán)移位46
2.6周期卷積與循環(huán)卷積47
2.6.1周期卷積與循環(huán)卷積的定義47
2.6.2循環(huán)卷積的計算方法48
2.6.3分段卷積50
第3章離散時間系統(tǒng)時域分析55
3.1離散時間系統(tǒng)的定義55
3.2離散線性時不變系統(tǒng)55
3.2.1線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)56
3.2.2時變和時不變系統(tǒng)57
3.2.3離散線性時不變系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型58
3.2.4差分方程的時域經(jīng)典法61
3.3離散LTI系統(tǒng)的響應(yīng)65
3.3.1零輸入響應(yīng)66
3.3.2零狀態(tài)響應(yīng)和單位脈沖響應(yīng)67
3.3.3離散LTI系統(tǒng)的全響應(yīng)69
3.3.4復(fù)合系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)71
3.4系統(tǒng)的因果性和穩(wěn)定性72
3.4.1因果系統(tǒng)和非因果系統(tǒng)72
3.4.2穩(wěn)定與不穩(wěn)定系統(tǒng)74
第4章離散時間信號與系統(tǒng)的變換域分析76
4.1序列的z變換76
4.1.1z變換的定義76
4.1.2z變換的收斂域79
4.1.3序列定義域?qū)變換收斂域的影響81
4.1.4z變換的基本性質(zhì)與定理84
4.1.5z反變換92
4.1.6z變換解差分方程98
4.2離散時間序列的傅里葉變換103
4.2.1離散時間序列傅里葉變換(DTFT)的定義103
4.2.2離散時間序列傅里葉變換(DTFT)的性質(zhì)107
4.2.3離散時間序列傅里葉反變換109
4.2.4序列傅里葉變換與連續(xù)非周期信號傅里葉變換的關(guān)系111
4.3系統(tǒng)函數(shù)與系統(tǒng)性能117
4.3.1系統(tǒng)函數(shù)與系統(tǒng)零極點圖117
4.3.2系統(tǒng)函數(shù)的極點與系統(tǒng)的因果穩(wěn)定性120
4.3.3系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)124
4.3.4離散LTI系統(tǒng)頻響的幾何確定法131

第2部分進階知識135
第5章離散傅里葉變換DFT136
5.1離散傅里葉變換136
5.1.1離散傅里葉變換DFT的定義136
5.1.2旋轉(zhuǎn)因子140
5.1.3離散傅里葉變換的隱含周期性142
5.1.4離散傅里葉變換的性質(zhì)143
5.1.5DFT的計算153
5.2離散傅里葉反變換IDFT與頻域抽樣理論159
5.2.1IDFT的計算方法159
5.2.2頻域抽樣定理162
5.2.3IDFT的高效算法164
5.2.4X（k）的插值重構(gòu)164
5.3離散傅里葉變換DFT的性能參數(shù)166
5.3.1DFT涉及的頻率問題167
5.3.2DFT的譜分辨率與柵欄效應(yīng)170
5.4DFT應(yīng)用171
5.4.1用DFT計算循環(huán)卷積和線性卷積和172
5.4.2利用DFT進行譜分析174
5.4.3正交頻分復(fù)用系統(tǒng)186
第6章快速傅里葉變換FFT188
6.1FFT的基本思想188
6.1.1DFT變換的運算量188
6.1.2DFT變換的計算復(fù)雜度189
6.1.3減少DFT運算量的基本思路190
6.2基2-FFT算法190
6.2.1時域抽取的基2-FFT算法191
6.2.2按頻率抽取的基2-FFT算法197
6.2.3基2-FFT算法的計算量分析199
6.2.4IDFT的快速算法IFFT199
6.3其他快速算法簡介200
第7章傅里葉分析202
7.1連續(xù)時間周期信號的傅里葉級數(shù)及頻譜202
7.1.1連續(xù)周期信號的傅里葉級數(shù)202
7.1.2連續(xù)周期信號的頻譜和功率譜204
7.1.3傅里葉級數(shù)與小方均誤差206
7.2連續(xù)時間非周期信號和周期信號的傅里葉變換206
7.2.1非周期信號的傅里葉變換和反變換206
7.2.2周期信號的傅里葉變換208
7.3離散時間周期序列的傅里葉級數(shù)和傅里葉變換210
7.3.1離散傅里葉級數(shù)210
7.3.2從離散傅里葉級數(shù)到離散傅里葉變換211
7.4四種傅里葉變換關(guān)系的總結(jié)211

第3部分濾波器設(shè)計與實現(xiàn)213
第8章模擬濾波器基礎(chǔ)214
8.1模擬濾波器的基本概念214
8.1.1模擬濾波器的幅頻響應(yīng)214
8.1.2理想濾波器的頻域特性與分類217
8.1.3模擬低通濾波器的技術(shù)指標218
8.2模擬低通濾波器設(shè)計219
8.2.1模擬巴特沃斯低通濾波器設(shè)計原理220
8.2.2模擬切比雪夫低通濾波器226
8.2.3橢圓低通濾波器237
8.2.4四種類型模擬濾波器的比較238
8.3模擬濾波器的頻帶變換239
8.3.1從歸一化模擬低通濾波器到模擬高通濾波器的變換239
8.3.2從歸一化模擬低通濾波器到模擬帶通濾波器的變換240
第9章IIR數(shù)字濾波器243
9.1經(jīng)典IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計244
9.1.1數(shù)字濾波器的技術(shù)指標244
9.1.2表征數(shù)字濾波器頻率響應(yīng)特性的三個參量246
9.2脈沖響應(yīng)不變法設(shè)計IIR數(shù)字低通濾波器249
9.2.1脈沖響應(yīng)不變法的原理249
9.2.2脈沖響應(yīng)不變法的性能分析253
9.3雙線性變換法設(shè)計IIR數(shù)字低通濾波器254
9.3.1雙線性變換法的原理254
9.3.2雙線性變換法的性能分析256
9.3.3雙線性變換法設(shè)計IIR數(shù)字低通濾波器的步驟257
9.3.4雙線性變換法的頻率轉(zhuǎn)換259
9.4全通濾波器262
9.5梳狀濾波器263
第10章FIR數(shù)字濾波器265
10.1通用FIR濾波器265
10.1.1FIR濾波器的基本特征265
10.1.2通用FIR濾波器的設(shè)計與應(yīng)用268
10.2線性相位FIR濾波器271
10.2.1線性相位FIR濾波器的條件與分類271
10.2.2線性相位FIR濾波器的特點277
10.3窗函數(shù)法設(shè)計FIR濾波器281
10.3.1窗函數(shù)法設(shè)計FIR濾波的基本思路282
10.3.2加窗對濾波器頻率特性的影響284
10.3.3窗函數(shù)設(shè)計法設(shè)計線性相位濾波器的步驟289
10.4頻域抽樣法設(shè)計FIR濾波器295
10.4.1頻域抽樣法的基本思想295
10.4.2頻域抽樣法設(shè)計FIR數(shù)字濾波器的步驟299
10.5數(shù)字信號處理的實現(xiàn)302
10.6IIR數(shù)字濾波器和FIR數(shù)字濾波器的比較304
第11章數(shù)字濾波器的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)306
11.1系統(tǒng)模擬306
11.1.1系統(tǒng)的模擬框圖307
11.1.2用信號流圖表示網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)309
11.2數(shù)字濾波器的基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)309
11.2.1IIR濾波器的基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)310
11.2.2FIR濾波器的基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)313

參考文獻323
附錄例題索引324