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| 书名： | 数字信号处理教程（第2版）（电子信息学科基础课程系列教材） |
| 出版社： | 清华大学出版社 |
| 出版日期： | 2018 |
| ISBN号： | 9787302492535 |
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| 本书系统介绍数字信号处理最基本的理论、概念和方法。第1章介绍离散时间信号和离散时间系统的基本理论； 第2章讨论DFT的原理及快速算法； 第3章介绍FIR和IIR数字滤波器的基本结构以及有限字长效应； 第4章介绍FIR数字滤波器的主要设计方法； 第5章介绍IIR数字滤波器的主要设计方法。所有算法和设计方法都强调了MATLAB的应用。 本书强调基本概念、基本理论和基本方法，注意突出重点、分散难点，强调理论联系实际，并配有较丰富的例题和习题，适合作为教材，也便于自学。 本书可作为高等学校电子信息类、自动化类、计算机类等理工科专业的教材，也适合作为这些专业的科研人员和工程技术人员的参考书。 |
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| 无 |
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| 《数字信号处理教程（第2版）》是由华中科大姚天任教授所著，作者从事数字信号处理教学40多年，积累了丰富的教学和科研经验。通过对国内外教材的使用和分析，逐渐总结出本科生学习本门课程时容易遇到的难点，归纳出本门学科的理论、技术和方法的要点，形成教材。教材内容进一步精选，突出本科生必须掌握的最基本的内容，篇幅和难度适合一般学校使用。教材有以下特点：（1）突出基本原理、基本概念和基本方法。（2）精选大量例题和习题。（3）注重理论与实际紧密结合。（4）文笔深入浅出，便于自学。 |
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| 目录
第0章概论
0.1离散时间信号和数字信号
0.2数字信号处理
0.3数字信号处理的优点和局限性
0.4数字信号处理学科的内容和应用
第1章离散时间信号和离散时间系统
1.1离散时间信号——序列
1.1.1基型序列
1.1.2模拟频率和数字频率
1.1.3周期序列
1.1.4序列的基本运算
1.2离散时间系统
1.2.1系统的线性、时不变性、因果性和稳定性
1.2.2线性时不变系统
1.3离散时间傅里叶变换
1.3.1离散时间傅里叶变换的定义
1.3.2DTFT的性质
1.3.3离散时间信号的频谱
1.3.4离散时间系统的频率响应
1.4z变换
1.4.1z变换的定义
1.4.2逆z变换
1.4.3z变换的性质和常用z变换公式
1.5传输函数
1.5.1LTI系统的传输函数
1.5.2利用传输函数分析系统的频率响应
1.5.3利用传输函数分析系统的稳定性
1.5.4利用传输函数计算LTI系统的输出
1.6离散时间信号和系统的MATLAB分析
1.6.1离散时间信号的产生
1.6.2序列的基本运算
1.6.3线性卷积和相关序列的计算
1.6.4DTFT的计算
1.6.5系统频率响应的计算
1.6.6系统有理传输函数的计算
1.6.7计算离散时间系统的输出
习题
第2章离散傅里叶变换及其快速算法
2.1DFT的基本概念
2.1.1DFT的定义
2.1.2由DFT重构时间序列
2.1.3由DFT重构DTFT
2.1.4DFT的物理意义
2.1.5对DFT计算结果的解读
2.1.64种傅里叶分析方法
2.2DFT的性质
2.2.1序列的循环移位
2.2.2序列的循环卷积
2.2.3卷积定理
2.2.4Parseval定理
2.2.5复序列的DFT的对称性
2.2.6实序列的DFT的对称性
2.2.7DFT主要性质汇总
2.3矩形序列的DFT
2.4利用DFT进行信号频谱分析
2.4.1加窗截断造成频谱泄漏和分辨率降低
2.4.2序列加窗对DFT的影响
2.4.3序列补零对DFT的影响
2.5利用DFT计算线性卷积
2.5.1基本原理
2.5.2分段卷积
2.6DFT的快速计算方法： 快速傅里叶变换
2.6.1时间抽取基-2 FFT算法的信号流图
2.6.2时间抽取基-2 FFT算法结构的特点
2.6.3时间抽取基-2 FFT算法的计算量
2.6.4倒序： 输入时间序列的重排
2.6.5时间抽取基-2 FFT的其他算法结构
2.6.6频率抽取基-2 FFT算法
2.6.7计算FFT的MATLAB内部函数
2.7实际应用FFT算法时需要考虑的几个问题
2.7.1输入数据的采集和处理
2.7.2FFT计算结果的解读
习题
第3章数字滤波器的结构和有限字长效应
3.1FIR滤波器的直接型结构和级联结构
3.1.1FIR直接型结构
3.1.2FIR级联结构
3.2FIR滤波器的格型结构
3.3线性相位FIR滤波器
3.3.1线性相位滤波器的定义
3.3.2线性相位FIR滤波器的冲激响应应满足的条件
3.3.34种类型线性相位FIR滤波器
3.3.4线性相位FIR滤波器的结构
3.4FIR滤波器的频率取样结构
3.4.1频率取样结构的推导
3.4.2频率取样结构的改进
3.5IIR滤波器的结构
3.5.1IIR滤波器的直接型结构
3.5.2IIR滤波器的并联结构
3.5.3IIR滤波器的级联结构
3.6全通滤波器和最小相位滤波器
3.6.1全通滤波器
3.6.2最小相位滤波器
3.6.3非最小相位IIR滤波器的分解
3.7IIR滤波器的格型结构
3.7.1全极点格型滤波器
3.7.2极点-零点格型滤波器
3.8滤波器的有限字长效应
3.8.1二进制数表示方法
3.8.2信号的量化误差
3.8.3滤波器系数的量化
3.8.4溢出和定标
3.9IIR滤波器的零输入极限环现象
习题
第4章FIR数字滤波器设计
4.1数字滤波器的设计指标
4.1.1因果数字滤波器的频率响应
4.1.2数字滤波器设计指标
4.2FIR滤波器的窗函数设计方法
4.2.1窗函数设计方法的原理
4.2.2窗函数法设计步骤
4.2.3Kaiser窗
4.3设计FIR滤波器的最小二乘法
4.4设计FIR滤波器的频率取样方法
4.4.1频率取样方法的基本原理
4.4.2频率取样设计方法对过渡带的优化
4.5最优等波纹线性相位FIR滤波器的设计： Parks-McClellan算法
4.5.1Minimax误差准则
4.5.2交替定理
4.5.3Parks-McClellan算法
4.6设计线性相位FIR滤波器的MATLAB方法
4.6.1按照算法原理编写m文件
4.6.2Kaiser窗设计方法的MATLAB实现
4.6.3设计线性相位FIR滤波器的MATLAB函数
4.7用MATLAB设计最优等波纹线性相位FIR滤波器
习题
第5章IIR数字滤波器设计
5.1设计IIR数字滤波器的一般方法
5.1.1设计IIR数字滤波器的两种方案
5.1.2模拟低通滤波器的技术指标
5.1.3平方幅度响应与传输函数
5.2常用的4种原型滤波器
5.2.1Butterworth滤波器
5.2.2Chebyshev Ⅰ型滤波器
5.2.3Chebyshev Ⅱ型滤波器
5.2.4椭圆滤波器
5.3模拟滤波器到数字滤波器的映射
5.3.1冲激响应不变法
5.3.2双线性变换法
5.4模拟频率变换
5.4.1从模拟原型滤波器到模拟低通滤波器的变换
5.4.2从模拟原型滤波器到模拟高通滤波器的变换
5.4.3从模拟原型滤波器到模拟带通滤波器的变换
5.4.4从模拟原型滤波器到模拟带阻滤波器的变换
5.5数字频率变换
5.5.1数字低通滤波器到数字低通滤波器的频率变换
5.5.2数字低通滤波器到数字高通滤波器的频率变换
5.5.3数字低通滤波器到数字带通滤波器的频率变换
5.5.4数字低通滤波器到数字带阻滤波器的频率变换
5.6设计IIR数字滤波器的一般步骤
5.7用于设计IIR数字滤波器的主要MATLAB函数
5.7.1模拟滤波器设计
5.7.2模拟滤波器到数字滤波器的映射
5.7.3频率变换
5.7.4专用于设计IIR滤波器的MATLAB函数
5.8MATLAB中的滤波器设计和分析工具
习题
附录频率取样法设计线性相位FIR滤波器的过渡带优化取样值
参考文献 |
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| 第3章数字滤波器的结构和有限字长效应
数字滤波器的结构和有限字长效应是设计和实现数字滤波器的重要基础。数字滤波器可以用线性常系数差分方程或有理传输函数描述
y(n)=-∑N-1k=1aky（n-k）+∑M-1k=0bkx（n-k）（3.1）
H(z)=∑M-1k=0bkz-k∑N-1k=0akz-k （3.2）
由式（3.1）或式（3.2）可导出数字滤波器的不同结构。 3.1FIR滤波器的直接型结构和级联结构
a0=1和ak=0（1≤k≤N-1）时，式（3.1）或式（3.2）描述FIR滤波器
y(n)=∑M-1k=0bkx（n-k）（3.3）
H(z)=∑M-1k=0bkz-k （3.4）
由式（3.4）可看出滤波器的冲激响应
h(n)=bn,0≤n≤M-1
0,其余 （3.5）
因此，式（3.3）也可用冲激响应表示成
y(n)=∑M-1k=0h（k）x（n-k）（3.6）
式（3.3）和式（3.4）是构造FIR滤波器各种结构的基础。 3.1.1FIR直接型结构 FIR直接型结构又称为抽头延时线结构或横向结构，直接按照式（3.3）或式（3.4）构造，图31是其信号流图。
图31FIR滤波器的直接型结构的信号流图
3.1.2FIR级联结构 FIR滤波器的阶越高，它的直接型结构对有限字长效应越敏感，这个问题将在本章末讨论。因此，常用低阶直接型结构的级联来实现高阶滤波器。由K级2阶子系统组成的级联结构，其传输函数为
H(z)=∏Kk=1Hk(z)（3.7）
式中
Hk(z)=βk0+βk1z-1+βk2z-2，k=1,2,…,K （3.8）
H(z)的参数b0（见式（3.4））可均分给每一级，也可集中于某一级。实系数滤波器的零点为实数或共轭复数对，因此，常将每对共轭复数零点或任意两个实数零点组合成一个实系数2阶子系统。图32的级联结构将b0集中于第一级，因此，所有2阶子系统的βk0=1。
图32FIR滤波器的级联结构
例3.1已知一个FIR滤波器的传输函数为
H(z)=3（1-0.4z-1）2+0.25z-2（1+0.3z-1）（1-0.6z-1）（1+0.9z-1）
画出用2阶子系统级联结构实现的信号流图。 解零点： z1,2=0.4±j0.5，z3=-0.3，z4=0.6，z5=-0.9 将一对复共轭零点z1,2，两个实数零点z3和z4各组合成一个2阶子系统，剩下的零点z5组成一个1阶子系统，直流增益b0=3。3个子系统的传输函数分别为
H1(z)=（1-0.4z-1）2+0.25z-2=1-0.8z-1+0.41z-2
H2(z)=（1+0.3z-1）（1-0.6z-1）=1-0.3z-1-0.18z-2
H3(z)=1+0.9z-1
图33所示的是3个子系统的级联结构的信号流图。
图33例3.1的滤波器用3个子系统级联实现的结构 |
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