目錄
前言
第1章 信號和信號處理 1
1.1 引言 1
1.2 信號及其分類 1
1.3 信號處理的基本概念 2
1.4 數字信號處理的實現(xiàn)方法 3
1.5 數字信號處理的主要特點 4
1.6 模擬信號的數字處理方法 5
1.6.1 模擬信號的數字處理原理框圖 5
1.6.2 采樣定理 6
1.6.3 采樣內插恢復 9
1.7 習題 11
第2章 離散時間信號和系統(tǒng)的時域分析 15
2.1 引言 15
2.2 離散時間信號——序列 15
2.2.1 常用的典型序列 15
2.2.2 任意序列的表示 19
2.2.3 序列的基本運算 20
2.3 離散時間系統(tǒng) 23
2.3.1 線性系統(tǒng) 24
2.3.2 時不變系統(tǒng) 25
2.4 離散時間LTI系統(tǒng)的時域分析 26
2.4.1 系統(tǒng)的單位脈沖響應 26
2.4.2 系統(tǒng)輸出與輸入之間的關系 26
2.4.3 系統(tǒng)的因果性和穩(wěn)定性 30
2.4.4 數字濾波器的分類 34
2.5 離散時間LTI系統(tǒng)的差分方程描述 35
2.5.1 線性常系數差分方程 35
2.5.2 線性常系數差分方程的求解 35
2.6 習題 40
第3章 離散時間信號和系統(tǒng)的頻域分析 47
3.1 引言 47
3.2 序列的離散時間傅里葉變換 47
3.2.1 序列的離散時間傅里葉變換的定義 47
3.2.2 序列的離散時間傅里葉變換的性質 49
3.3 基本序列的離散時間傅里葉變換 57
3.3.1 基本序列離散時間傅里葉變換的求解 57
3.3.2 基本序列離散時間傅里葉變換的列表 60
3.4 序列的Z變換 60
3.4.1 序列的Z變換的定義及收斂域 61
3.4.2 序列特性與收斂域的關系 62
3.4.3 常見序列的Z變換 65
3.4.4 序列的Z變換與DTFT的關系 66
3.4.5 逆Z變換 67
3.4.6 Z變換的性質和定理 74
3.5 離散時間LTI系統(tǒng)的頻域分析 82
3.5.1 差分方程的Z變換解 82
3.5.2 離散時間LTI系統(tǒng)的頻率響應 83
3.5.3 余弦型信號通過離散時間LTI系統(tǒng)的響應 86
3.5.4 離散時間LTI系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)響應和暫態(tài)響應 87
3.5.5 離散時間LTI系統(tǒng)的相位延遲和群延遲 87
3.6 離散時間LTI系統(tǒng)的z域分析 89
3.6.1 離散時間LTI系統(tǒng)的系統(tǒng)函數 89
3.6.2 離散時間LTI系統(tǒng)的差分方程與系統(tǒng)函數 89
3.6.3 系統(tǒng)函數的極點分布與系統(tǒng)因果性和穩(wěn)定性的關系 90
3.6.4 系統(tǒng)函數的零極點分布對系統(tǒng)頻率響應特性的影響 92
3.7 梳狀濾波器？全通濾波器和最小相位系統(tǒng) 96
3.7.1 梳狀濾波器 96
3.7.2 全通濾波器 98
3.7.3 最小相位系統(tǒng) 100
3.8 習題 102
第4章 離散傅里葉變換 111
4.1 引言 111
4.2 周期序列的離散傅里葉級數及性質 111
4.2.1 周期序列的離散傅里葉級數 111
4.2.2 DFS的性質 113
4.3 離散傅里葉變換 116
4.3.1 離散傅里葉變換的定義 117
4.3.2 離散傅里葉變換的矩陣表示 118
4.3.3 離散傅里葉變換與Z變換及離散時間傅里葉變換之間的關系 119
4.4 離散傅里葉變換的隱含周期性和性質 124
4.4.1 離散傅里葉變換的隱含周期性 124
4.4.2 離散傅里葉變換的性質和定理 125
4.4.3 離散傅里葉變換性質列表 136
4.5 離散傅里葉變換的應用 137
4.5.1 利用DFT計算序列的線性卷積 137
4.5.2 利用DFT對連續(xù)時間信號進行頻譜分析 143
4.5.3 利用DFT對序列進行頻譜分析 152
4.5.4 利用DFT對周期性序列進行頻譜分析 157
4.6 習題 157
第5章 快速離散傅里葉變換 164
5.1 引言 164
5.2 基2FFT算法 164
5.2.1 直接計算DFT的運算量及減少運算量的基本途徑 164
5.2.2 時域抽取基2FFT算法 165
5.2.3 頻域抽取基2FFT算法 173
5.2.4 變形基2FFT運算流圖 176
5.3 IDFT的快速算法 177
5.3.1 旋轉因子指數變極性法 178
5.3.2 直接調用FFT子程序法 178
5.4 基4FFT算法 179
5.5 實序列的FFT算法 185
5.5.1 利用復序列的FFT計算實序列的FFT 185
5.5.2 離散哈特萊變換及其快速算法 186
5.6 習題 194
第6章 無限長單位脈沖響應數字濾波器的設計 197
6.1 引言 197
6.2 數字濾波器設計概述 197
6.3 模擬濾波器的設計 200
6.3.1 巴特沃思模擬低通濾波器 201
6.3.2 切比雪夫模擬低通濾波器 208
6.3.3 橢圓模擬低通濾波器 217
6.3.4 貝塞爾模擬低通濾波器 222
6.4 模擬濾波器的頻帶變換 223
6.4.1 原型低通到低通的頻帶轉換 224
6.4.2 原型低通到高通的頻帶變換 224
6.4.3 原型低通到帶通的頻帶變換 227
6.4.4 原型低通到帶阻的頻帶變換 231
6.5 用脈沖響應不變法設計IIR數字濾波器 234
6.5.1 基本原理 234
6.5.2 s平面與z平面之間的映射關系 235
6.5.3 設計方法 237
6.6 用雙線性變換法設計IIR數字濾波器 241
6.6.1 基本原理 241
6.6.2 s平面與z平面之間的映射關系 243
6.6.3 設計方法 245
6.7 數字濾波器的頻帶變換 249
6.7.1 數字低通到數字低通的頻帶變換 251
6.7.2 數字低通到數字高通的頻帶變換 252
6.7.3 數字低通到數字帶通的頻帶變換 253
6.7.4 數字低通到數字帶阻的頻帶變換 254
6.8 用Matlab設計數字濾波器 255
6.9 IIR數字濾波器的直接設計方法 261
6.9.1 零極點累試法 261
6.9.2 頻域幅度誤差平方最小法 262
6.9.3 時域逼近法和最小二乘法 265
6.10 習題 267
第7章 有限長脈沖響應數字濾波器設計 273
7.1 引言 273
7.2 線性相位FIR數字濾波器及其特點 273
7.2.1 線性相位FIR數字濾波器 273
7.2.2 線性相位的條件 274
7.2.3 線性相位FIR數字濾波器的幅度特性 277
7.2.4 線性相位FIR數字濾波器的零點分布 282
7.3 FIR數字濾波器的窗函數設計法 283
7.3.1 窗函數設計法的基本原理 283
7.3.2 矩形窗函數所設計濾波器的性能分析 284
7.3.3 典型窗函數及其特性 288
7.3.4 窗函數法設計FIR數字濾波器步驟 296
7.4 FIR數字濾波器的頻率采樣設計法 300
7.4.1 頻率采樣設計法的基本原理 301
7.4.2 頻率采樣設計法的逼近誤差分析 303
7.4.3 頻率采樣設計法的改進措施 305
7.4.4 頻率采樣法的設計步驟 306
7.5 FIR數字濾波器最優(yōu)化設計 308
7.5.1 FIR數字濾波器最優(yōu)化設計準則 308
7.5.2 等波紋最佳逼近法的設計思想 309
7.5.3 remez和remezord函數的功能和調用 312
7.6 習題 316
第8章 數字濾波器的算法結構與誤差分析 322
8.1 引言 322
8.2 信號流圖 323
8.3 無限長脈沖響應數字濾波器的算法結構 325
8.3.1 直接型結構 326
8.3.2 級聯(lián)型結構 327
8.3.3 并聯(lián)型結構 329
8.3.4 轉置型結構 330
8.4 有限長脈沖響應數字濾波器的算法結構 331
8.4.1 直接型結構 331
8.4.2 級聯(lián)型結構 332
8.4.3 線性相位結構 333
8.4.4 頻率采樣結構 334
8.4.5 快速卷積結構 339
8.5 數字濾波器的格型結構 339
8.5.1 全零點濾波器的格型結構 340
8.5.2 全極點濾波器的格型結構 345
8.5.3 具有零點和極點濾波器的格梯型結構 348
8.6 利用Matlab進行數字濾波器算法結構的轉換 352
8.6.1 由直接型轉換為級聯(lián)型 352
8.6.2 并聯(lián)型結構 354
8.6.3 頻率采樣型結構 357
8.6.4 格型結構 359
8.7 數字信號處理中的誤差分析 361
8.7.1 二進制數的表示 362
8.7.2 量化及量化誤差分析 363
8.7.3 A/D變換的量化誤差 367
8.7.4 量化噪聲通過線性系統(tǒng)的響應 368
8.7.5 數字系統(tǒng)中的系數量化效應 370
8.7.6 數字信號處理中有限字長運算的量化效應 375
8.8 習題 388
第9章 多速率數字信號處理 397
9.1 引言 397
9.2 信號的抽取 397
9.2.1 整數M 倍信號抽取的運算 397
9.2.2 信號抽取的變換域描述 398
9.2.3 抗混疊整數倍信號抽取 401
9.3 信號的內插 403
9.3.1 整數L 倍信號內插的運算 403
9.3.2 信號內插的變換域描述 404
9.4 信號采樣速率的有理數轉換 406
9.5 采樣頻率轉換系統(tǒng)的FIR濾波器算法結構 408
9.5.1 采樣速率轉換系統(tǒng)的直接型FIR濾波器算法結構 408
9.5.2 采樣速率轉換系統(tǒng)的多級實現(xiàn) 412
9.6 采樣速率轉換系統(tǒng)的多相濾波器算法結構 418
9.6.1 多速率信號處理系統(tǒng)的多相分解表示 418
9.6.2 抽取和內插系統(tǒng)的多相濾波器算法結構 420
9.7 采樣速率轉換系統(tǒng)的Matlab實現(xiàn) 421
9.8 多采樣速率轉換應用舉例 424
9.8.1 數字下變頻的傳統(tǒng)實現(xiàn)方法 425
9.8.2 直接中頻采樣的數字下變頻技術 426
9.9 過采樣技術 435
9.9.1 A/D變換器中的過采樣技術 436
9.9.2 D/A變換器中的過采樣技術 437
9.10 習題 437
參考文獻 441