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唐向宏 著

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出版社： 高等教育出版社

ISBN：9787040202243

商品编码：29692567494

包装：平装

出版时间：2006-12-01

基本信息

书名:数字信号处理(赠授课用电子教案)

定价：28.40元

售价：19.3元,便宜9.1元,折扣67

作者:唐向宏

出版社：高等教育出版社

出版日期：2006-12-01

ISBN：9787040202243

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.409kg

编辑推荐

内容提要

本书系统讨论数字信号处理的基本理论、基本算法和基本实现方法，注重基本概念、基本方法的讲解，压缩了繁琐的理论推导，所列举的大量典型示例注重理论联系实际，例题、习题紧扣基本概念、基本原理、基本方法的应用，内容通俗易懂、易教易学。
全书共8章，主要涉及离散时间系统的基本特征、连续时间信号的抽样、离散时间系统的变换域分析方法、离散系统结构、快速傅里叶变换（FFT） 以及IIR和FIR数字滤波器的理论和设计方法等内容。结合各章节的内容，介绍了相应的MATLAB信号处理工具箱函数，给出有关的仿真程序。
本书可作为大专院校电气信息类专业的教材，也可作为在通信工程、电子信息工程、自动控制工程、图像处理、语音处理等领域从事信号处理的科技工作者的参考书。

目录

绪论
章 离散时间信号与系统
1.1 离散时间信号与序列运算
1.2 离散时间系统
1.3 连续时间信号的抽样
1.4 本章相关的MATLAB命令及应用
小结
习题
第2章 离散系统的变换域分析——z变换
2.1 Z变换与Z逆变换
2.2 离散系统的系统函数与系统特性的描述
2.3 系统的频率响应与系统滤波特性
2.4 Z变换和拉氏变换的关系
2.5 本章相关的MATLAB命令及应用
小结
习题
第3章 离散系统的频域分析——傅里叶变换
3.1 非周期序列的傅里叶变换及性质
3.2 周期序列的离散傅里叶级数（DFS）及性质
3.3 有限长序列的离散傅里叶变换（DFT）
3.4 频域抽样理论
3.5 利用DFT对连续时间信号处理时应注意的问题
3.6 本章相关的 MATLAB命令及应用
小结
习题
第4章 数字滤波器的基本结构
4.1 数字滤波器类型及结构表示访求
4.2 无限长单位冲激响应（IIR）滤波器的基本结构与特点
4.3 有限长单位冲激响应（FIR）滤波器的基本结构与特点
4.4 数字滤波器的格型结构
4.5 本章相关的MATLAB命令及应用
小结
习题
第5章 快速傅里叶变换
5.1 快速计算DFT的改进途径
5.2 按时间抽选（DIT）的基-2FFT算法
5.3 按频率抽选（DIF）的基-1FFT算法
5.4 离散傅里叶逆变换（IDFT）的快速算法
5.5 数字信号处理的FFT实验
5.6 线性调叔Z变换（Chirp-z变换）算法
5.7 本章相关的MATLAB命令及应用
小结
习题
第6章 无限长单位冲激响应（IIR）数字滤波器的设计方法
6.1 数字滤波器的设计步骤
6.2 模拟滤波器的数字化设计IIR数字滤波器
6.3 频率变换法设计IIR数字滤波器——模拟域频率变换法
6.4 频率变换法设计IIR数字滤波器——数字域频率变换法
6.5 本章相关的MATLAB命令及应用
小结
习题
第7章 有限长单位冲激响应（FIR）数字滤波器的设计方法
第8章 离散信号处理系统设计分析及有限字长效应
附录A 常用模拟低通滤波器设计方法
附录B MATLAB使用简介
参考文献

作者介绍

文摘

序言

《现代信号分析与应用》 内容简介 在信息爆炸的时代，对数据的精准获取、高效处理和深入理解已成为各行各业发展的关键驱动力。从通信网络到医学影像，从金融风控到智能制造，无处不在的信号承载着丰富的信息，而对这些信号进行科学的分析与处理，则是挖掘信息价值、推动技术革新的基石。《现代信号分析与应用》一书，正是为了系统地介绍信号分析的核心理论、主流方法以及在各领域的实际应用而精心编撰。本书力求以清晰的逻辑、严谨的论证和丰富的实例，带领读者走进信号处理的奥秘，掌握驾驭复杂信号的强大能力。 本书的第一部分，致力于建立读者对信号与系统的基本认知。我们首先从信号的分类入手，区分连续时间信号与离散时间信号，周期信号与非周期信号，能量信号与功率信号等，为后续的分析奠定基础。随后，深入探讨了信号的运算，包括加法、乘法、卷积等基本操作，强调了卷积运算在 LTI（线性时不变）系统分析中的核心地位。对于LTI系统，本书详细阐述了其基本性质：叠加性、时不变性、因果性、稳定性等，并重点讲解了系统响应的求解方法，包括冲激响应、阶跃响应等。通过傅里叶级数和傅里叶变换，我们将信号的表示从时域扩展到频域，揭示了信号的频谱特性，这是理解信号在不同频率上行为的关键。本书不仅介绍理论，更会引导读者理解频域分析在信号去噪、滤波等方面的强大应用潜力。 第二部分，将重点聚焦于离散时间信号的处理，这是现代数字信号处理的基石。我们首先介绍离散傅里叶变换（DFT）及其重要的性质，包括周期性、对称性、线性、时移、频移、卷积性质等。在此基础上，本书会详细讲解高效计算DFT的算法——快速傅里叶变换（FFT）。FFT是数字信号处理领域最核心、最常用的算法之一，其计算效率的提升极大地推动了信号处理技术的进步。读者将学习到FFT的各种实现方式，以及如何利用FFT进行频谱分析、相关计算等。本书还将深入探讨离散时间傅里叶变换（DTFT）和离散傅里叶级数（DFS）的概念，以及它们与DFT之间的关系，帮助读者建立完整的傅里叶分析体系。 第三部分，聚焦于数字滤波器的设计与实现。滤波器是信号处理中最基本的工具之一，能够选择性地保留或抑制特定频率的信号分量，从而实现去噪、增强、分离等目的。本书将详细介绍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。对于IIR滤波器，我们将从模拟滤波器的概念出发，介绍双线性变换法、脉冲不变法等从模拟滤波器向数字滤波器转化的方法，并讲解Butterworth、Chebyshev、Elliptic等经典模拟滤波器的设计原理。对于FIR滤波器，本书将重点介绍窗函数法和频率采样法等设计方法，并分析两种滤波器的各自优缺点。此外，本书还会讨论滤波器的性能指标，如通带纹波、阻带衰减、过渡带宽度等，以及如何在设计中权衡这些指标。 第四部分，将视角转向更广泛的信号分析工具和技术。我们引入了Z变换，它是离散时间信号分析的重要数学工具，与拉普拉斯变换在连续时间系统分析中的作用类似。Z变换能够方便地分析离散时间系统的稳定性和因果性，并与DFT和DTFT紧密联系。本书将讲解Z变换的收敛域概念，以及如何利用Z变换求解差分方程。接着，我们将探讨功率谱密度（PSD）的概念，它描述了信号在不同频率上的功率分布，对于分析随机信号、噪声信号具有重要意义。此外，本书还会介绍自相关函数和互相关函数，它们是分析信号相似性、周期性以及系统输入输出之间关系的重要工具。 第五部分，致力于将信号分析的理论知识转化为实际应用。本书将精选多个典型应用场景，详细阐述信号处理技术是如何解决实际问题的。在通信系统中，我们将探讨调制解调技术、信道编码、均衡技术等，以及它们是如何利用信号处理来保证信息传输的可靠性和高效性。在音频信号处理领域，我们将分析语音识别、音频压缩、回声消除、音乐合成等技术，展示信号处理在提升听觉体验和人机交互方面的作用。在图像与视频处理方面，我们将介绍图像去噪、边缘检测、特征提取、图像压缩、视频编码等，揭示信号处理如何赋予机器“视觉”能力，并在计算机视觉、多媒体技术等领域发挥关键作用。此外，本书还将触及生物医学信号处理（如心电图ECG、脑电图EEG分析）、地球物理信号处理（如地震波分析）、金融信号处理（如高频交易数据分析）等前沿应用领域，展示信号处理技术的广泛影响力和无限潜力。 《现代信号分析与应用》的教学特色在于，它不仅提供了扎实的理论基础，更注重理论与实践的紧密结合。本书的每一章都配有详细的算例和习题，帮助读者巩固所学知识。同时，书中还提供了大量实际案例分析，让读者能够直观地理解信号处理技术在解决现实问题中的威力。本书的语言力求通俗易懂，避免过多的晦涩术语，即使是非专业背景的读者，在稍加努力下也能掌握核心概念。对于有一定基础的读者，本书则提供了更深入的理论探讨和更广泛的应用视野。 本书的目标读者广泛，包括但不限于： 高等院校相关专业学生： 如电子工程、通信工程、计算机科学、自动化、仪器仪表、应用数学等专业的本科生和研究生，本书可以作为教材或重要的参考书。 相关领域的工程技术人员： 如通信工程师、嵌入式系统开发者、嵌入式软件工程师、算法工程师、数据科学家、图像处理工程师、音频工程师等，希望提升自身在信号处理方面的专业技能。 科研人员： 在信号处理、模式识别、人工智能、机器学习等领域进行研究的科研人员，本书可以提供扎实的理论基础和新的研究思路。 对信号处理技术感兴趣的爱好者： 任何对信息科学、数字技术以及它们如何改变世界感兴趣的读者，本书将是一扇了解现代科技奥秘的窗口。 我们相信，《现代信号分析与应用》将成为您探索信号处理世界的得力助手，帮助您理解无处不在的信号，驾驭海量数据，并在瞬息万变的科技浪潮中，把握先机，引领创新。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计简洁而不失专业感，配色沉稳，蓝灰调的组合让人联想到严谨的学术氛围。拿到手中的质感很不错，纸张厚实，印刷清晰，即便是复杂的公式和图表也能看得一清二楚，这对需要反复研读的教材来说是至关重要的。我特别欣赏的是它在内容编排上的用心，作者似乎深知初学者在面对“数字信号处理”这一抽象概念时的困惑，因此在每一章节的开头都设置了非常直观的引入，比如通过对实际生活中的音频处理、图像滤波案例的简要描述，迅速将理论与实际联系起来，极大地激发了我的学习兴趣。阅读过程中，我发现它在理论推导上做到了深入浅出，没有为了炫耀知识的深奥而堆砌晦涩难懂的数学符号，反而是每一步的逻辑推演都非常顺畅，就像一位耐心且经验丰富的导师在你身边一步步引导。特别是对于傅里叶变换、Z变换这些核心难点，作者采用了多种角度的解释，配以大量的图示辅助理解，这种多维度的教学方法对于我这种需要多番尝试才能掌握复杂概念的学习者来说，无疑是雪中送炭。这本书的排版也体现了专业素养，字体大小适中，段落留白合理，长时间阅读下来眼睛的疲劳感明显减轻，这让我在准备期末考试的马拉松式学习中，能够保持更长时间的专注力。总的来说，从物理实体到内容布局，这本书都散发着一种对学习者负责任的态度。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我对理工科教材通常抱有一种“敬而远之”的态度，总觉得它们枯燥乏味，充满着生硬的定义和背不完的定理。然而，这本教材在“软性”体验上给我带来了极大的惊喜。它的语言风格不是那种高高在上的学术腔调，而是带着一种积极引导和鼓励的温度。例如，在介绍卷积这个抽象操作时，作者没有直接抛出复杂的积分公式，而是先用一个非常生动的比喻——描述一个系统如何响应一个“冲击”——来建立感性认识，这种“先理解，后数学化”的处理方式，让我这个原本对数学感到畏惧的人，竟然能体会到其中蕴含的美感。更让我称赞的是，它对不同主题之间的联系梳理得极为清晰。DSP的知识点之间往往盘根错节，初学者很容易迷失在概念的森林里，而这本书像是为我们准备了一张详尽的GPS地图，清晰地标示出“这里是时域分析，通往频域分析的必经之路是傅里叶变换，而滤波器的设计则需要我们在Z域中进行操作”。这种宏观的结构感，帮助我建立起了一个完整的知识框架，而不是孤立地记忆每一个公式。此外，书中对一些历史背景的穿插也很有意思，简短地提及了某些算法的起源和发展，这让原本冰冷的知识点变得有“人情味”和历史厚重感，也让我对这个学科产生了更深层次的敬意。

评分☆☆☆☆☆

我是一名在职工程师，重拾专业知识是工作中的刚需。对于我们这类时间碎片化的人来说，一本教材是否高效、是否能迅速定位到核心应用价值，是衡量其优劣的关键。这本书在这方面表现得尤为出色。它的理论深度是足够的，足以支撑我们理解底层原理，但最关键的是，它没有止步于理论。在每一个关键算法讲解完毕后，几乎都会紧接着附带一节“工程应用或实例分析”。比如，在讲解FIR/IIR滤波器设计时，它不仅详细介绍了窗函数法和双线性变换法，还专门用一个小节讨论了在实际硬件（如DSP芯片或FPGA）中实现这些滤波器时需要考虑的量化误差和溢出问题。这种直接面向工程实践的视角，让我能够快速地将书本知识转化到我的工作需求中去，极大地提高了我的学习效率。我不再需要为每一个理论点去搜索“这玩意儿实际能干啥”的补充材料，因为这本书已经把“为什么学”和“怎么用”无缝衔接了。对于需要进行系统级设计和优化的工程师来说，这种深度和广度的平衡，是极其宝贵的财富。它不是一本纯理论的“学术豆腐块”，而是一本实实在在的“工具箱”。

评分☆☆☆☆☆

这本书的习题设计简直是教科书级别的典范，我很少看到一本教材能将理论考核、计算演练和编程实践结合得如此完美。它的习题分为三个梯度：基础巩固、中级分析和综合应用。基础题型目的明确，旨在检验对基本定义和公式的掌握程度，通常只需要纸笔即可快速完成，能有效夯实地基。中级分析题则开始要求对知识点进行组合和变形，例如，要求推导在特定采样率下，某个系统的频率响应特性，这非常考验对变换域之间关系的理解深度。而最让我印象深刻的是“综合应用”部分，这些题目往往是小型项目或设计挑战，比如“设计一个能消除特定频率噪声的自适应滤波器”或“分析一个欠采样系统的混叠现象”。这些题目通常会明确要求读者使用某种编程语言（如MATLAB或Python）进行仿真验证，这不仅锻炼了我们的计算能力，更重要的是培养了我们对理论结果进行数值验证的科学思维习惯。这种从手算到编程验证的完整闭环学习体验，是传统教材难以提供的，它真正地做到了“学以致用”，让学习过程充满了解决问题的成就感。

评分☆☆☆☆☆

从整体的“阅读体验”来看，这本书的叙事节奏把握得恰到好处。它不像某些翻译过来的教材那样，由于文化和表达习惯的差异导致阅读起来拗口晦涩，这本书的行文流畅自然，充满了逻辑的推进力。每当你感到思维快要疲倦时，作者总能通过一个巧妙的小例子或者一个精妙的图示来重新抓住你的注意力。比如，在讲解离散时间信号和系统的基本性质时，作者巧妙地运用了“涟漪扩散”的比喻来解释系统的因果性和稳定性，这种贴近自然现象的解释，使得抽象的概念变得可视化和可感知。此外，对于一些需要在频域和时域之间来回切换思考的复杂问题，书中使用了大量的交叉引用和总结性的小节，确保读者在跳跃思维时不会丢失上下文的联系。这本教材的编写者显然是深谙教学心理学的行家，他们懂得如何在知识的密度和读者的接受度之间找到那个黄金平衡点。它不是一本用来束之高阁的装饰品，而是一本真正能伴随你从入门到熟练的实用伙伴，它的价值不仅体现在书页上的文字，更体现在它如何潜移默化地塑造你的信号处理思维方式。