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內(nèi)容簡(jiǎn)介

　　本書基于數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的特點(diǎn)，分3大部分，從理論知識(shí)和實(shí)戰(zhàn)解析兩個(gè)角度，詳細(xì)講解了數(shù)字信號(hào)處理的相關(guān)知識(shí)。第1部分是入門理論，主要介紹數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、離散信號(hào)與系統(tǒng)基本原理及相關(guān)理論。第2部分是進(jìn)階知識(shí)，主要內(nèi)容為離散傅里葉變換DFT、FFT以及數(shù)字信號(hào)處理中關(guān)于采樣、譜分析等實(shí)際問(wèn)題的討論，幫助讀者迅速建立起數(shù)字信號(hào)處理的知識(shí)體系框架。第3部分是濾波器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，詳細(xì)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(jì)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(duì)關(guān)鍵內(nèi)容做重點(diǎn)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(hào)與信息處理等專業(yè)高年級(jí)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(jiǎn)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(dòng)通信技術(shù)、信息傳輸與處理研究。在校期間主要承擔(dān)《信號(hào)與系統(tǒng)》《數(shù)字信號(hào)處理》《移動(dòng)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(jī)制的探索與實(shí)踐》成果獲2017年廣西自治區(qū)級(jí)教學(xué)成果二等獎(jiǎng)；教學(xué)科研方面，主要參加廣西科技計(jì)劃技術(shù)創(chuàng)新引導(dǎo)專項(xiàng)（項(xiàng)目編號(hào)2016AC01003），基于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)和水下無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)交換網(wǎng)關(guān)項(xiàng)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(xiàng)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(jì)廣西高等教育教學(xué)改革工程項(xiàng)目《基于通信技術(shù)特色專業(yè)建設(shè)的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)改革與實(shí)踐》（課題編號(hào)：2012JGB278），參與《基于SPOC翻轉(zhuǎn)課堂的混合式教學(xué)模式在通信實(shí)踐類課程中的研究與探索》項(xiàng)目編號(hào)（2020JGA335），有較深厚的專業(yè)知識(shí)功底及授課經(jīng)驗(yàn)。

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(hào)和離散信號(hào)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(jí)數(shù)和無(wú)窮級(jí)數(shù)12
1.3.1關(guān)于級(jí)數(shù)的一般定義12
1.3.2函數(shù)項(xiàng)級(jí)數(shù)13
1.3.3冪級(jí)數(shù)14
1.4有理式的運(yùn)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(diǎn)和極點(diǎn)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(shí)間序列的信號(hào)分析23
2.1采樣——從模擬信號(hào)到離散時(shí)間信號(hào)23
2.1.1采樣的基本概念23
2.1.2從連續(xù)信號(hào)到離散序列的轉(zhuǎn)換24
2.1.3采樣定理25
2.2離散時(shí)間信號(hào)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(yùn)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(yùn)算性質(zhì)38
2.4.3卷積和的計(jì)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(yùn)算規(guī)則45
2.5.3有限長(zhǎng)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(jì)算方法48
2.6.3分段卷積50
第3章離散時(shí)間系統(tǒng)時(shí)域分析55
3.1離散時(shí)間系統(tǒng)的定義55
3.2離散線性時(shí)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(shí)變和時(shí)不變系統(tǒng)57
3.2.3離散線性時(shí)不變系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型58
3.2.4差分方程的時(shí)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(shí)間信號(hào)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(shí)間序列的傅里葉變換103
4.2.1離散時(shí)間序列傅里葉變換(DTFT)的定義103
4.2.2離散時(shí)間序列傅里葉變換(DTFT)的性質(zhì)107
4.2.3離散時(shí)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(hào)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(diǎn)圖117
4.3.2系統(tǒng)函數(shù)的極點(diǎn)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(jìn)階知識(shí)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(jì)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(jì)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(wèn)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(jì)算循環(huán)卷積和線性卷積和172
5.4.2利用DFT進(jìn)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(yùn)算量188
6.1.2DFT變換的計(jì)算復(fù)雜度189
6.1.3減少DFT運(yùn)算量的基本思路190
6.2基2-FFT算法190
6.2.1時(shí)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(jì)算量分析199
6.2.4IDFT的快速算法IFFT199
6.3其他快速算法簡(jiǎn)介200
第7章傅里葉分析202
7.1連續(xù)時(shí)間周期信號(hào)的傅里葉級(jí)數(shù)及頻譜202
7.1.1連續(xù)周期信號(hào)的傅里葉級(jí)數(shù)202
7.1.2連續(xù)周期信號(hào)的頻譜和功率譜204
7.1.3傅里葉級(jí)數(shù)與小方均誤差206
7.2連續(xù)時(shí)間非周期信號(hào)和周期信號(hào)的傅里葉變換206
7.2.1非周期信號(hào)的傅里葉變換和反變換206
7.2.2周期信號(hào)的傅里葉變換208
7.3離散時(shí)間周期序列的傅里葉級(jí)數(shù)和傅里葉變換210
7.3.1離散傅里葉級(jí)數(shù)210
7.3.2從離散傅里葉級(jí)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(jì)與實(shí)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(biāo)218
8.2模擬低通濾波器設(shè)計(jì)219
8.2.1模擬巴特沃斯低通濾波器設(shè)計(jì)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(jì)244
9.1.1數(shù)字濾波器的技術(shù)指標(biāo)244
9.1.2表征數(shù)字濾波器頻率響應(yīng)特性的三個(gè)參量246
9.2脈沖響應(yīng)不變法設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)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(jì)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(diǎn)277
10.3窗函數(shù)法設(shè)計(jì)FIR濾波器281
10.3.1窗函數(shù)法設(shè)計(jì)FIR濾波的基本思路282
10.3.2加窗對(duì)濾波器頻率特性的影響284
10.3.3窗函數(shù)設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)線性相位濾波器的步驟289
10.4頻域抽樣法設(shè)計(jì)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(jì)FIR數(shù)字濾波器的步驟299
10.5數(shù)字信號(hào)處理的實(shí)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(hào)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(xiàn)323
附錄例題索引324