数字信号处理(第二版)(英文版) 9787121111259 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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美莱昂斯，张建华，许晓东，孙松林 著

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出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121111259

商品编码：29657928278

包装：平装

出版时间：2010-07-01

基本信息

书名:数字信号处理(第二版)(英文版)

：38.00元

售价：25.8元,便宜12.2元,折扣67

作者:(美)莱昂斯 ,张建华,许晓东,孙松林 改编

出版社：电子工业出版社

出版日期：2010-07-01

ISBN：9787121111259

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.400kg

编辑推荐

内容提要

本书在Richard G.Lyons所著Understanding Digital Signal Processing，Second Edition的基础上进行了改编，针对通信类学校本科教学大纲，删除了教学中一般不涉及的内容，调整了章节顺序，并增加了z反变换、滤波器结构、线性相位FIR滤波器和其结构、模拟滤波器简介的内容，使教内容材更加完整。全书在概述了离散序列和系统的定义和实例之后，详细讨论了离散系统的特性、信号的离散化和离散卷积、z变换、离散时间傅里叶变换和离散傅里叶变换、快速傅里叶变换、数字滤波器结构、以及有限和无限脉冲响应数字滤波器的设计等基本概念和基本理论。书中涉及的数学知识以简明形式给出，深入浅出，易于理解。本书每章都增加了例题、习题和MATLAB例题，以便加强对每章内容的理解和掌握。
　　本书可作为理工类大专院校电子、计算机、通信等专业的本科生双语教学教材，对于DSP领域的工程技术人员也有很好的参考价值。

目录

Chapter 1 Discrete Sequences and Systems 1
　1.1 Discrete Sequences and Their Notation 1
　　1.1.1 Discrete-time Signals 2
　　1.1.2 Frequently Used Discrete Sequences 7
　1.2 Signal Amplitude, Magnitude, Power 9
　1.3 Signal Processing Operational Symbols 10
　1.4 Introduction to Discrete Linear Time-Invariant Systems 12
　1.5 Discrete Linear Systems 12
　　1.5.1 Example of a Linear System 12
　　1.5.2 Example of a Nonlinear System 14
　1.6 Time-Invariant Systems 16
　　1.6.1 Example of a Time-Invariant System 16
　1.7 The Commutative Property of Linear Time-Invariant Systems 17
　1.8 The Causality Property of Linear Time-Invariant Systems 18
　1.9 The Stability Property of Linear Time-Invariant Systems 18
　1.10 Analyzing Linear Time-Invariant Systems 19
　1.11 Problems 20
　1.12 MATLAB Applications 22
　　1.12.1 Applications 22
　　1.12.2 Examples 23
　　1.12.3 Exercises 24
Chapter 2 Periodic Sampling 25
　2.1 Aliasing: Signal Ambiguity in the Frequency Domain 25
　2.2 Sampling Low-Pass Signals 29
　2.3 A Generic Description of Discrete Convolution 32
　　2.3.1 Discrete Convolution in the Time Domain 33
　　2.3.2 The Convolution Theorem 36
　　2.3.3 Applying the Convolution Theorem 39
　2.4 Problems 42
　2.5 Matlab Applications 43
　　2.5.1 Applications 43
　　2.5.2 Examples 44
　　2.5.3 Exercises 46
Chapter 3 Z-Transform 47
　3.1 The z-Transform 47
　　3.1.1 Poles and Zeros on the z-Plane and Stability 49
　　3.1.2 The ROC of z-Transform 50
　　3.1.3 The Properties of z-Transform 53
　3.2 The Inverse z-Transform 55
　　3.2.1 General Expression of Inverse z-Transform 55
　　3.2.2 Inverse z-Transform by Partial-Fraction Expansion 58
　3.3 Problems 61
　3.4 MATLAB Applications 63
　　3.4.1 Applications 63
　　3.4.2 Examples 64
　　3.4.3 Exercises 67
Chapter 4 The Discrete Fourier Transform 68
　4.1 Interpreting the DFT 69
　4.2 Understanding the DFT Equation 71
　　4.2.1 DFT Example 1 74
　4.3 DFT Properties 81
　　4.3.1 DFT Symmetry 81
　　4.3.2 DFT Linearity 83
　　4.3.3 DFT Magnitudes 83
　　4.3.4 DFT Frequency Axis 84
　　4.3.5 DFT Shifting Theorem 85
　4.4 Inverse DFT 87
　4.5 DFT Leakage 88
　4.6 Windows 94
　4.7 DFT Resolution, Zero Padding, and Frequency-Domain Sampling 101
　4.8 Frequency Response 104
　4.9 Problems 106
　4.10 Matlab Applications 107
　　4.10.1 Applications 107
　　4.10.2 Examples 108
　　4.10.3 Exercises 111
Chapter 5 The Fast Fourier Transform 112
　5.1 Relationship of the FFT to the DFT 112
　5.2 FFT Alogrithm 113
　5.3 Derivation of the Radix-2 FFT Algorithm 114
　5.4 FFT Input/Output Data Index Bit Reversal 120
　5.5 Radix-2 FFT Butterfly Structures 121
　5.6 Efficiently Performing the FFT of Real Sequences 127
　　5.6.1 Performing Two N-Point Real FFTs 127
　　5.6.2 Performing a 2N-Point Real FFT 133
　5.7 Discrete Convolution using FFT 137
　　5.7.1 Overlap-added 138
　　5.7.2 Overlap-saved 138
　5.8 IFFT Algorithm 140
　5.9 Problems 143
　5.10 Matlab Applications 144
　　5.10.1 Applications 144
　　5.10.2 Examples 144
　　5.10.3 Exercises 146
Chapter 6 Filter Structure 147
　6.1 Block Structure 147
　6.2 Mason and Transpose Theorem 149
　　6.2.1 Mason s Rule 149
　　6.2.2 Transpose Theorem 150
　6.3 Example of Filter Structures 151
　　6.3.1 IIR Filter Structure 151
　　6.3.2 FIR Direct Structure 158
　　6.3.3 FIR Cascade Structure 158
　6.4 Problems 159
　6.5 Matlab Applications 162
　　6.5.1 Applications 162
　　6.5.2 Examples 163
　　6.5.3 Exercises 167
Chapter 7 Finite Impulse Response Filters 168
　7.1 An Introduction to Finite Impulse Response (FIR) Filters 169
　7.2 Properties of FIR Filters 172
　　7.2.1 Convolution in FIR Filters 172
　　7.2.2 Linear phase FIR Filter 181
　　7.2.3 Linear Phase FIR Filter Structure 188
　　7.2.4 FIR Filter Poles and Zeros 194
　7.3 Low-Pass FIR Filter Design 196
　　7.3.1 Window Design Method 197
　　7.3.2 Windows Used in FIR Filter Design 204
　　7.3.3 Examples to Design Linear Phase Low-Pass FIR Filter 210
　7.4 Examples to Design Other Types Linear Phase FIR Filter 215
　7.5 Problems 220
　7.6 Matlab Exercises 223
　　7.6.1 Applications 223
　　7.6.2 Examples 223
　　7.6.3 Exercises 224
Chapter 8 Infinite Impulse Response Filters 226
　8.1 An Introduction to Infinite Impulse Response Filters 227
　8.2 The Laplace Transform 229
　　8.2.1 Poles and Zeros on the s-Plane and Stability 234
　8.3 Analog Low-Pass Filters 239
　　8.3.1 Introduction 240
　　8.3.2 Approximation of analog filter characteristics 240
　　8.3.3 Butterworth Approximation 242
　　8.3.4 Chebyshev Approximation 247
　8.4 Impulse Invariance IIR Filter Design Method 253
　　8.4.1 Impulse Invariance Design Method 1 Example 258
　　8.4.2 Impulse Invariance Design Method 2 Example 260
　8.5 Bilinear Transform IIR Filter Design Method 266
　　8.5.1 Bilinear Transform Design Example 271
　8.6 Low-Pass IIR Filter Design 274
　　8.6.1 Example of Low-Pass IIR Digital Filter Design 274
　　8.6.2 a Brief Comparison of IIR and FIR Filters 277
　8.7 Other Types IIR Filter Design 278
　8.8 Problems 284
　8.9 Matlab Exercises 286
　　8.9.1 Functions of IIR Design 286
　　8.9.2 Examples 287
　　8.9.3 Exercises 288

作者介绍

张建华 女，博士，北京邮电大学岗位特聘教授。2002年被选送到德国汉堡—哈堡科技大学深造半年，从2005年开始从事数字信号处理课程的双语教学工作，2008年受国家留学基金委支持前往韩国访问学习半年。先后主持和参加了10余个国家自然科学基金、国家863计划重点项目、国家科技

文摘

序言

《数字信号处理（第二版）（英文版）》图书简介 一、 引言：探索数字信号处理的奥秘 在当今信息爆炸的时代，数字信号处理（Digital Signal Processing, DSP）已成为一项无处不在的核心技术，深刻地影响着通信、音频、图像、医疗、工业控制等各个领域。从手机通话的清晰度，到高保真音乐的播放，再到医学影像的分析，DSP都在幕后默默地发挥着关键作用。本书《数字信号处理（第二版）（英文版）》（ISBN: 9787121111259）正是这样一本旨在系统、深入地阐述数字信号处理基本原理、核心算法及其广泛应用的著作。它不仅为初学者构建坚实的理论基础，也为有一定经验的工程师和研究人员提供深入的见解和实用的指导。 本书并非仅仅罗列枯燥的公式和定理，而是以一种逻辑清晰、循序渐进的方式，引导读者一步步揭开数字信号处理的神秘面纱。从离散信号与系统的基本概念出发，逐步深入到傅里叶变换、Z变换等分析工具，再到滤波器设计、抽取与插值等关键技术，最终触及现代DSP应用中的重要议题。每一步的讲解都力求严谨且易于理解，辅以丰富的图示和实例，使得抽象的概念变得具象化，理论的学习与实践应用紧密结合。 二、 核心内容概述：理论与实践的深度融合 本书的内容组织围绕数字信号处理的几个关键支柱展开，其深度和广度都体现了第二版的精炼与提升。 1. 离散时间信号与系统：奠定坚实基础 任何数字信号处理的起点都是对离散时间信号和系统的理解。本书详细介绍了离散时间信号的定义、分类（如单位冲激信号、单位阶跃信号、周期信号等）及其基本运算，如移位、翻转、尺度变换、加法和乘法。在此基础上，引入了离散时间系统的概念，重点阐述了线性时不变（LTI）系统的性质，这是DSP中最重要的一类系统。本书深入讲解了LTI系统的卷积运算，这是分析和理解LTI系统响应的核心工具。通过对冲激响应的深入探讨，读者能够理解系统如何对输入信号做出反应，为后续的滤波器设计等内容打下基础。 2. 傅里叶变换及其在信号分析中的作用：洞察信号的频率特性 傅里叶变换是理解信号频谱特性的关键。本书系统地介绍了离散时间傅里叶变换（DTFT）、离散傅里叶变换（DFT）以及它们的快速算法——快速傅里叶变换（FFT）。DTFT揭示了连续时间信号在无限时间上的频率成分，而DFT则是在有限时间、有限长度信号上的频率分析。FFT作为DFT的高效计算方法，是现代DSP应用中不可或缺的工具，极大地降低了计算复杂度，使得实时信号处理成为可能。本书通过大量的例题和图示，生动地展示了傅里叶变换如何帮助我们理解信号的频率组成，以及如何利用频谱信息来分析和处理信号。 3. Z变换：系统分析的强大工具 Z变换是分析离散时间系统，特别是因果性和稳定性分析的有力数学工具，与连续时间系统中的拉普拉斯变换相对应。本书详细阐述了Z变换的定义、性质及其逆变换。重点讲解了如何利用Z变换来描述离散时间系统的系统函数（传输函数），并通过系统函数来分析系统的频率响应、稳定性和因果性。Z变换将复杂的卷积运算转化为代数运算，极大地简化了系统的分析过程。 4. 数字滤波器的设计与实现：塑造信号的关键环节 滤波是数字信号处理中最核心、最广泛的应用之一。本书深入讲解了两种主要的数字滤波器类型：无限冲激响应（IIR）滤波器和有限冲激响应（FIR）滤波器。 IIR滤波器：通常具有更少的阶数就能达到所需的频率响应，计算量相对较小。本书详细介绍了IIR滤波器的几种经典设计方法，如双线性变换法、脉冲不变法等，以及如何将模拟滤波器原型（如巴特沃斯、切比雪夫、椭圆滤波器）转化为数字滤波器。 FIR滤波器：具有线性相位特性，在一些对相位失真敏感的应用中（如通信系统）具有重要优势。本书详细介绍了FIR滤波器的设计方法，如窗函数法（矩形窗、汉宁窗、海明窗、布莱克曼窗等）和频率采样法。读者将学习如何根据给定的规格（如通带、阻带、过渡带的宽度和衰减）来选择合适的窗函数和确定滤波器阶数。 此外，本书还讨论了滤波器的实现结构，如直接型、级联型、并联型等，以及如何考虑实际工程中的量化效应和硬件实现约束。 5. 信号的抽取与插值：改变信号采样率的艺术 在数字信号处理中，经常需要改变信号的采样率，以适应不同的系统需求或存储要求。本书详细介绍了信号的抽取（下采样）和插值（上采样）过程。抽取是指以较低的采样率对信号进行采样，而插值则是以较高的采样率生成信号。本书深入分析了抽取和插值过程中可能出现的混叠（aliasing）和走样（imaging）现象，并提供了相应的解决方案，如使用抗混叠滤波器和抗走样滤波器。这些技术在多速率信号处理中至关重要，广泛应用于通信系统、音频处理和图像压缩等领域。 6. 其他重要主题：拓展视野，深入应用 除了上述核心内容，本书还涵盖了数字信号处理领域中的一些重要进阶主题，为读者提供更广阔的视野和更深入的理解： 功率谱估计：介绍如何从有限长度的观测数据中估计信号的功率谱密度，这是分析随机信号和噪声的重要手段。 自适应滤波器：讨论了具有自适应能力的滤波器，它们可以根据输入信号的统计特性自动调整其参数，广泛应用于噪声消除、均衡和预测等领域。 数字信号处理的应用实例：通过生动的案例，将理论知识与实际应用相结合，例如在通信系统中的调制解调、在音频信号处理中的回声消除和音效增强、在图像处理中的去噪和边缘检测等。这些实例能够帮助读者更好地理解DSP技术的实际价值和应用潜力。 三、 本书的特色与价值：学习者的理想之选 《数字信号处理（第二版）（英文版）》之所以成为众多学习者和从业者的首选，得益于其独特的特色和卓越的价值： 系统性与严谨性：本书的结构安排合理，内容逻辑清晰，理论推导严谨。从基础概念到高级主题，层层递进，确保读者能够全面、深入地掌握DSP的精髓。 理论与实践并重：本书在讲解理论知识的同时，大量穿插了具体的工程实例和计算示例。这使得读者不仅能够理解“是什么”，更能明白“为什么”和“怎么用”，从而将理论知识转化为解决实际问题的能力。 数学工具的清晰阐释：傅里叶变换、Z变换等是DSP的核心数学工具。本书对这些工具的定义、性质、应用以及计算方法进行了详细而清晰的阐释，帮助读者克服数学上的障碍，顺利掌握。 直观的图示与讲解：大量的图示是本书的一大亮点，它们将抽象的信号和系统概念形象化，极大地增强了学习的直观性和趣味性，有助于读者建立清晰的认知模型。 第二版的更新与优化：作为第二版，本书在第一版的基础上进行了内容的更新和优化，可能涵盖了近年来DSP领域的新进展和更前沿的应用，使得内容更具时效性和前瞻性。 面向广泛的读者群体：无论是电子工程、通信工程、计算机科学专业的本科生、研究生，还是从事相关领域的工程师、研究人员，都能从本书中获益。它既是优秀的教材，也是宝贵的参考书。 四、 总结：开启数字信号处理之旅 《数字信号处理（第二版）（英文版）》是一本集理论深度、实践指导和系统性于一体的杰出著作。它以清晰的语言、严谨的逻辑和丰富的实例，为读者打开了通往数字信号处理世界的大门。通过对本书的学习，读者将能够深刻理解信号的本质，掌握分析和处理数字信号的核心技术，并能够将这些技术应用于解决现实世界中的各种挑战。无论您的目标是学术研究还是工程实践，本书都将是您在这条充满魅力的技术道路上不可或缺的向导。掌握了数字信号处理，就掌握了现代信息社会的一项关键技能，开启了无限可能。

评分☆☆☆☆☆

这本书的配图和图表质量，绝对是业内顶尖水准。很多关键的信号处理流程、系统框图，以及频谱分析的对比图，都绘制得极其清晰、精准，线条流畅，标签明确。我发现，很多教科书中的图表往往为了省墨或排版而显得模糊不清，但这本则完全没有这个问题。尤其是那些表示时间域和频率域相互变换的动态示意图（虽然是静态印刷品，但其设计感让人能联想到动态过程），它们成功地将抽象的数学概念具象化了。例如，在解释采样定理时，作者用多组不同频率的采样点与原信号重叠的图像，直观地展示了混叠现象的发生机制，使得“奈奎斯特频率”这个概念不再是书面上的一个数字，而是一个可以被“看见”的物理现象。这种对视觉辅助的重视，对于理解复杂的信号系统至关重要，它极大地减少了阅读障碍，提高了学习效率。

评分☆☆☆☆☆

这本书的习题设计，简直是教科书级别的典范。它们不是那种单纯为了测试记忆力的重复性练习，而是真正考验读者对理论的理解和灵活应用能力的“试金石”。我尤其欣赏它将理论与实际工程问题紧密结合的特点。很多题目会设定一个具体的应用场景，比如数字滤波器设计中的特定性能指标，或者快速傅里叶变换（FFT）在频谱分析中的效率问题，然后要求读者运用所学知识去求解或优化。这种设计极大地激发了我动手实践的欲望。我记得我曾经花了一个周末的时间，专门去攻克其中一个关于“窗函数选择”的综合题，通过自己编写小程序来验证不同窗函数对频谱泄漏的影响，那种通过代码验证理论的成就感，远超于简单地写出一个正确的数学答案。这些习题不仅巩固了知识，更重要的是培养了一种解决实际工程挑战的思维模式，让我对这门学科的实用价值有了更深的认识。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计简约而不失专业感，那种略带磨砂质感的纸张摸上去手感极佳，让人一拿到手里就感觉物有所值。我特别喜欢它排版上的留白处理，使得即便是篇幅很厚的专业书籍，阅读起来也不会感到拥挤和压抑。初翻阅时，章节标题和重要术语的字体选择非常考究，既保证了清晰度，又透露出一种严谨的学术气息。装帧工艺也相当扎实，书脊的处理使得完全平摊阅读成为可能，这对于需要对照公式和图表的理工科学习者来说，简直是一个福音。我记得有一次在图书馆里，光是看着它摆在书架上的样子，就觉得它散发着一种厚重的知识分量，和那些花里胡哨的畅销书完全不是一个量级。它散发出的那种可靠感，让人忍不住想要立刻沉浸进去，探索它所蕴含的知识体系。这本书的印刷质量也值得称赞，油墨均匀，黑白对比度适中，即便是长时间阅读，眼睛的疲劳感也比看一些低质量印刷品要轻得多。这种对细节的极致追求，无疑体现了出版方对知识传播的尊重。

评分☆☆☆☆☆

当我真正开始深入阅读时，我立刻被作者那行云流水的叙述方式所吸引。他似乎有一种魔力，能将那些原本晦涩难懂、充满复杂数学符号的概念，用一种异常直观和富有逻辑性的方式娓娓道来。比如在讲解傅里叶变换那一章时，他没有直接抛出冗长的积分公式，而是先从一个实际生活中的声波例子入手，层层递进地揭示了其背后的物理意义和数学本质。这种“从现象到本质”的教学方法，极大地降低了初学者的入门门槛。我清晰地记得，有几个困扰我很久的信号处理的“死角”，在这本书里被彻底打通了，那种豁然开朗的感觉，是其他教材无法给予的。作者在关键步骤的推导过程中，总会适当地加入一些旁注，解释为什么选择这种推导路径，而不是其他更复杂的，这种对读者思维过程的体贴，让人感觉像是有位经验丰富的导师在身边耐心指导。这种循序渐进，步步为营的写作风格，让我在不知不觉中就掌握了复杂的理论框架。

评分☆☆☆☆☆

从我个人的学习经历来看，这本教材最大的价值在于其内容的广度和深度达到了一个极佳的平衡点。它既没有为了追求面面俱到而流于表面，也没有为了强调深度而变成只有少数专家才能企及的深奥文献。它非常巧妙地覆盖了数字信号处理领域的核心骨干——从离散时间信号与系统、Z变换、傅里叶分析，到数字滤波器设计（FIR/IIR），再到快速算法和有限字长效应等关键模块。每一个模块的介绍都恰到好处，既保证了理论的严谨性，又为后续更深入的研究（比如自适应滤波、小波分析等）打下了坚实的基础。我常常发现，当我阅读其他进阶书籍时，遇到需要回顾基础概念时，翻回这本书，总能找到最清晰、最权威的解释。可以说，它不仅仅是一本教材，更像是一部可以长期依赖的、不断翻阅的工具书，其参考价值会随着我专业水平的提高而愈发凸显。