数字信号处理教程 第4版【2025|PDF下载-Epub版本|mobi电子书|kindle百度云盘下载】

数字信号处理教程 第4版PDF格式电子书版下载

注意：本站所有压缩包均有解压码： 点击下载压缩包解压工具

第1章 离散时间信号与系统6

1.1离散时间信号——序列6

1.1.1离散时间信号——序列6

1.1.2序列的运算7

1.1.3序列的卷积和9

1.1.4序列的相关性15

1.1.5几种常用典型序列19

1.1.6序列的周期性21

1.1.7用单位抽样序列表示任意序列23

1.2线性移不变系统23

1.2.1离散时间线性系统24

1.2.2离散时间移不变系统25

1.2.3离散时间线性移不变系统（LSI系统）27

1.2.4因果系统28

1.2.5稳定系统30

1.3常系数线性差分方程——时域离散系统的输入、输出表示法31

1.4连续时间信号的抽样36

1.4.1模拟信号的抽样36

1.4.2时域抽样定理38

1.4.3带通信号的抽样40

1.4.4连续时间信号xa（t）及其理想抽样信号xa（t）以及离散时间抽样序列x（n）的关系41

1.4.5信号的重建（抽样的恢复）43

1.4.6实际抽样44

1.4.7正弦型信号的抽样45

1.5本章部分内容涉及的MATLAB函数及例题46

习题56

第2章z变换与离散时间傅里叶变换（DTFT）59

2.1序列的z变换59

2.1.1 z变换的定义59

2.1.2 z变换的收敛域59

2.1.3 4种典型序列的z变换的收敛域60

2.1.4 z反变换-围线积分法（留数法），部分分式法及长除法（幂级数法）63

2.1.5 z变换的性质与定理77

2.1.6利用z变换求解差分方程92

2.2离散时间傅里叶变换（DTFT）——序列的傅里叶变换94

2.2.1序列傅里叶变换定义94

2.2.2序列傅里叶变换的收敛性——DTFT的存在条件95

2.2.3序列傅里叶变换的主要性质98

2.2.4序列及其傅里叶变换的一些对称性质100

2.2.5周期性序列的傅里叶变换104

2.3模拟信号xa（t）、理想抽样信号xa（t）、序列x（n）以及它们的拉普拉斯变换、z变换、傅里叶变换的关系，s平面到z平面的映射113

2.4离散线性移不变（LSI）系统的频域表征117

2.4.1 LSI系统的描述117

2.4.2 LSI系统的因果、稳定条件118

2.4.3 LSI系统的频率响应H（ejw）的特点118

2.4.4频率响应的几何确定法120

2.4.5无限长单位冲激响应（IIR）系统与有限长单位冲激响应（FIR）系统121

2.5本章部分内容涉及的MATLAB函数及例题125

习题134

第3章 离散傅里叶变换（DFT）140

3.1傅里叶变换的四种可能形式140

3.2周期序列的傅里叶级数——离散傅里叶级数（DFS）140

3.2.1 DFS的定义140

3.2.2 DFS的性质146

3.3离散傅里叶变换（DFT）——有限长序列的离散频域表示149

3.3.1 DFT的定义、DFT与DFS、 DTFT及z变换的关系149

3.3.2模拟信号时域、频域都抽样后，对应的模拟频率fk与频域一个周期中的抽样点数N及抽样频率fs的关系153

3.3.3 DFT隐含的周期性154

3.4 DFT的主要性质154

3.4.1线性154

3.4.2圆周移位性质155

3.4.3圆周共轭对称性质156

3.4.4圆周翻褶序列及其DFT158

3.4.5对偶性158

3.4.6 DFT运算中的圆周共轭对称性159

3.4.7 DFT形式下的帕塞瓦定理163

3.4.8圆周卷积和与圆周卷积和定理163

3.4.9线性卷积和与圆周卷积和的关系168

3.5频域抽样理论172

3.5.1频域抽样与频域抽样定理172

3.5.2频域的插值恢复175

3.6 DFT的应用177

3.6.1利用DFT计算线性卷积177

3.6.2利用DFT计算线性相关178

3.6.3利用DFT对模拟信号的傅里叶变换（级数）对的逼近181

3.6.4用DFT对模拟信号进行谱分析时参数的选择185

3.6.5用DFT对模拟信号作谱分析时的几个问题186

3.7有限长序列的X（z）、X（ejw）及X（k）之间的关系191

3.8本章部分内容涉及的MATLAB函数及例题202

习题207

第4章 快速傅里叶变换（FFT）213

4.1直接计算DFT的运算量，减少运算量的途径213

4.2按时间抽选（DIT）的基-2FFT算法（库利-图基算法）213

4.3按频率抽选（DIF）的基-2FFT算法（桑德-图基算法）222

4.4 DIT-FFT与DIF-FFT的异同225

4.5离散傅里叶反变换（IDFT）的快速算法IFFT225

4.6进一步减少运算量的办法227

4.7基-2FFT流程图228

4.8 N为复合数的FFT算法——混合基（多基多进制）FFT算法231

4.9线性调频z变换（Chirp-z变换或CZT）算法235

4.10利用DFT（采用FFT算法）计算线性卷积241

4.10.1重叠相加法242

4.10.2重叠保留法243

4.11利用FFT算法计算线性相关248

4.12本章部分内容涉及的MATLAB函数及例题249

4.12.1用FFT计算有限长序列的线性卷积和线性相关251

4.12.2用FFT计算模拟信号、离散时间信号及它们的频谱253

4.12.3线性调频z变换（CZT）算法263

4.12.4重叠保留法与重叠相加法264

习题266

第5章 数字滤波器的基本结构269

5.1引言269

5.2无限长单位冲激响应（IIR）滤波器的基本结构270

5.2.1 IIR滤波器的特点270

5.2.2直接型结构270

5.2.3级联型结构271

5.2.4并联型结构273

5.2.5转置型结构274

5.3有限长单位冲激响应（FIR）滤波器的基本结构277

5.3.1 FIR滤波器的特点277

5.3.2直接型（横截型、卷积型）结构277

5.3.3级联型结构278

5.3.4频率抽样型结构278

5.3.5快速卷积结构283

5.3.6线性相位FIR滤波器的结构284

5.4数字滤波器的格型（格型梯形）结构291

5.4.1全零点系统（FIR系统又称滑动平均（MA）系统）的格型结构291

5.4.2全极点系统（IIR系统，又称自回归（AR）系统）的格型结构294

5.4.3零-极点系统（IIR系统，又称自回归滑动平均（ARMA）系统）的格型梯形结构298

5.5本章部分内容涉及的MATLAB函数及例题300

5.5.1 IIR滤波器的各种结构300

5.5.2 FIR滤波器的各种结构306

5.5.3格型（格型梯形）滤波器结构309

习题311

第6章 几种特殊滤波器及简单一、二阶数字滤波器设计316

6.1数字滤波器的基本概念316

6.2全通滤波器318

6.3最小相位滞后滤波器321

6.3.1最小相位系统、非最小相位系统、最大相位系统及它们与全通系统的关系321

6.3.2最小相位系统的性质323

6.3.3利用最小相位系统的逆系统来补偿幅度响应的失真325

6.4陷波器328

6.5数字谐振器330

6.6梳状滤波器334

6.7波形发生器336

6.7.1正弦波及余弦波发生器337

6.7.2周期性方波发生器339

6.7.3任意周期序列的发生器340

6.8由z平面零点、极点位置设置来确定的简单一阶、二阶滤波器340

6.8.1简单一阶数字滤波器340

6.8.2简单二阶数字滤波器342

习题343

第7章 无限长单位冲激响应（IIR）数字滤波器设计方法347

7.1引言347

7.2数字滤波器的实现步骤347

7.3数字滤波器的技术指标348

7.4 IIR数字滤波器的设计方法分类350

7.5模拟滤波器设计351

7.5.1引言351

7.5.2模拟巴特沃思低通滤波器352

7.5.3模拟切贝雪夫低通滤波器356

7.5.4椭圆函数低通滤波器（考尔滤波器）简介365

7.5.5贝塞尔低通滤波器简介367

7.5.6五类模拟滤波器的比较368

7.5.7用模拟频带变换法设计各种模拟滤波器377

7.6间接法的IIR数字滤波器设计方案385

7.7冲激响应不变法（脉冲响应不变法）386

7.8阶跃响应不变法388

7.9双线性变换法390

7.10将样本模拟归一化低通滤波器先经模拟频带变换，再数字化为各种通带数字滤波器的设计法394

7.11将样本模拟低通滤波器直接数字化为各种通带数字滤波器的设计法401

7.11.1带通变换（模拟低通→数字带通）401

7.11.2带阻变换（模拟低通→数字带阻）404

7.11.3高通变换（模拟低通→数字高通）407

7.12数字频域频带变换。将样本模拟归一化低通滤波器先数字化，再做数字频域频带变换设计法410

7.12.1数字频域频带变换的基本要求411

7.12.2数字低通→数字低通411

7.12.3数字低通→数字高通413

7.12.4数字低通→数字带通414

7.12.5数字低通→数字带阻416

7.12.6数字低通→数字多通带418

7.13 IIR滤波器的计算机辅助设计法429

7.13.1 IIR数字滤波器的时域直接设计429

7.13.2 IIR滤波器的频域最小均方误差设计法431

7.13.3 IIR滤波器的频域最小p误差设计法433

7.14本章部分内容涉及的MATLAB函数及例题435

7.14.1主要通过自编程序设计四类（巴特沃思型、切贝雪夫Ⅰ型、切贝雪夫Ⅱ型、椭圆函数型）模拟滤波器435

7.14.2工具箱中提供的模拟滤波器（低通、高通、带通、带阻）设计的MATLAB函数439

7.14.3冲激响应不变法及双线性变换法设计IIR数字滤波器448

7.14.4用数字频带变换法设计数字滤波器的MATLAB实现456

7.14.5基于MATLAB的直接设计各类数字滤波器458

习题463

第8章 有限长单位冲激响应（FIR）数字滤波器设计方法466

8.1引言466

8.2线性相位FIR数字滤波器的特点466

8.2.1线性相位条件466

8.2.2线性相位约束对FIR数字滤波器（DF）的单位冲激响应h（n）的要求467

8.2.3两类线性相位约束下，FIR数字滤波器幅度函数H（ω）的特点469

8.2.4线性相位FIR滤波器的零点位置474

8.3窗函数设计法475

8.3.1窗函数设计法的设计思路476

8.3.2理想低通、带通、带阻、高通的线性相位数字滤波器的表达式476

8.3.3窗函数设计法的性能分析478

8.3.4各种常用窗函数481

8.3.5窗函数法偶对称冲激响应［h（n）=h（N—1—n）］的线性相位FIR DF的设计步骤及举例486

8.3.6窗函数法奇对称冲激响应［h（n）=—h（N—1—n）］线性相位微分器及希尔伯特变换器的设计496

8.3.7窗函数设计法计算中的主要问题507

8.4频率抽样设计法508

8.4.1频率抽样设计法的基本思路508

8.4.2频率抽样的两种方法509

8.4.3频率抽样设计法的逼近误差及改进办法514

8.4.4频率抽样设计法的设计步骤及举例515

8.4.5频率抽样设计法存在的问题525

8.5设计FIR滤波器的最优化方法525

8.5.1均方误差最小准则525

8.5.2最大误差最小化准则——加权切贝雪夫等波纹逼近526

8.5.3交错定理530

8.5.4最佳线性相位FIR滤波器设计算法533

8.5.5 Parks-McClellan算法（Remez算法）534

8.6本章部分内容涉及的MATLAB函数及例题540

8.6.1线性相位FIR滤波器的MATLAB函数540

8.6.2窗函数法设计FIR线性相位滤波器的MATLAB函数545

8.6.3频率抽样法设计FIR线性相位滤波器550

8.6.4线性相位FIR滤波器的等波纹最优设计（Parks-McClellan算法）的MATLAB函数及例题555

习题560

第9章 序列的抽取与插值——多抽样率数字信号处理基础562

9.1概述562

9.2用正整数D的抽取——降低抽样率562

9.3用正整数I的插值——提高抽样率569

9.4用正有理数I/D做抽样率转换572

9.5抽取、插值以及两者结合的流图结构578

9.5.1抽取系统的直接型FIR结构578

9.5.2插值系统的直接型FIR结构579

9.5.3抽取和插值的线性相位FIR结构580

9.5.4抽取器的多相FIR结构580

9.5.5插值器的多相FIR结构582

9.5.6正有理数I/D抽样率转换系统的变系数FIR结构584

9.6变换抽样率的多级实现587

9.7本章部分内容涉及的MATLAB函数及例题592

习题596

第10章 数字信号处理中的有限字长效应601

10.1引言601

10.2二进制数的表示及其对量化的影响601

10.2.1二进制的三种算术运算法601

10.2.2负数的表示法——原码、补码、反码604

10.2.3量化方式——舍入与截尾607

10.3模拟/数字（A/D）变换的量化效应613

10.3.1 A/D变换器的非线性模型613

10.3.2 A/D变换器对输入抽样信号幅度的要求614

10.3.3 A/D变换器的量化非线性特性614

10.3.4 A/D变换量化误差的统计分析614

10.3.5量化噪声的功率谱密度617

10.4白噪声（A/D变换的量化噪声）通过线性系统617

10.5数字滤波器的系数量化效应618

10.5.1系统极点（零点）位置对系统量化的灵敏度618

10.5.2系数量化对二阶子系统极点位置的影响621

10.5.3系数量化效应的统计分析623

10.6数字滤波器运算中的有限字长效应629

10.6.1 IIR滤波器运算中的有限字长效应的统计分析630

10.6.2 FIR滤波器的直接结构运算中的有限字长效应的统计分析638

10.7防止溢出的幅度加权因子639

10.8 IIR滤波器的定点运算中零输入的极限环振荡和溢出振荡641

10.9 FFT算法的有限字长效应647

10.9.1定点DFT计算中的有限字长效应的统计分析647

10.9.2定点FFT计算中有限字长效应的统计分析649

10.9.3系数量化对FFT的影响652

10.10本章部分内容涉及的MATLAB函数及例题654

习题658

参考文献662

本书所附“数字信号处理多媒体CAI教程”光盘简介664