數(shù)字信號(hào)處理與濾波器設(shè)計(jì)
定 價(jià):139 元
叢書名:國(guó)際信息工程先進(jìn)技術(shù)譯叢
- 作者:[美]B. A.謝諾依(B. A. Shenoi)
- 出版時(shí)間:2018/4/1
- ISBN:9787111589044
- 出 版 社:機(jī)械工業(yè)出版社
- 中圖法分類:TN911.72;TN713
- 頁(yè)碼:
- 紙張:膠版紙
- 版次:1
- 開(kāi)本:16開(kāi)
本書介紹了數(shù)字信號(hào)處理與濾波器設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí),涵蓋了信號(hào)的分類、時(shí)域分析、頻域分析、z變換、無(wú)限沖激響應(yīng)濾波器、有限沖激響應(yīng)濾波器、濾波器的實(shí)現(xiàn)、濾波器的量化分析、使用DSP芯片設(shè)計(jì)硬件、MATLAB基礎(chǔ)等內(nèi)容。本書一個(gè)吸引人的特點(diǎn)是每個(gè)章節(jié)的習(xí)題都可以使用章節(jié)知識(shí)內(nèi)容解決,讀者可以通過(guò)解答習(xí)題充分地理解課程覆蓋的知識(shí),同時(shí)給讀者提供了大量的動(dòng)手實(shí)踐參考,有些問(wèn)題是先理論后例子求解,有些是先解習(xí)題后敘述理論,對(duì)讀者的雙向理解會(huì)很有幫助。
本書適合作為初學(xué)者的數(shù)字信號(hào)處理方面的參考書,內(nèi)容上以學(xué)生的需求為導(dǎo)向,基于作者多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。本書前7章涉及了以下專題:①入門基礎(chǔ),②時(shí)域分析和z變換,③頻域分析,④無(wú)限沖激響應(yīng)濾波器,⑤有限沖激響應(yīng)濾波器,⑥濾波器的實(shí)現(xiàn),⑦濾波器的量化分析;第8章討論了硬件設(shè)計(jì);第9章介紹了MATLAB軟件。本書的重點(diǎn)是數(shù)字信號(hào)處理的基本概念。
本書的主要特點(diǎn)是在每一個(gè)章節(jié)中運(yùn)用了大量的數(shù)學(xué)模型以及來(lái)自MATLAB的函數(shù)和信號(hào)處理工作箱來(lái)解釋基本概念。在講解理論后,這些問(wèn)題作為例子進(jìn)行講解,或是在書中,先解決問(wèn)題,隨后講解理論。無(wú)論哪種方式,其重點(diǎn)在于學(xué)生們應(yīng)該了解基本思想,將解決工作中的問(wèn)題作為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的手段。在章節(jié)末尾給出的所有問(wèn)題都是能夠通過(guò)文中知識(shí)來(lái)解決的。理解并解決問(wèn)題的能力是重要的,并且解決問(wèn)題之后,對(duì)理論的理解會(huì)更加深入和透徹。
本前言為教師以及初學(xué)者所作,原因如下:我一直教授本科和研究生二年級(jí)的數(shù)字信號(hào)處理課程長(zhǎng)達(dá)25年,包括其應(yīng)用和數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)課程。在最近的幾年來(lái),我不止一次從本科學(xué)生中聽(tīng)到有人抱怨,在本課程規(guī)定的章節(jié)中沒(méi)有足夠多的能夠理解透徹的數(shù)學(xué)推導(dǎo)。但是,有些數(shù)字信號(hào)處理方面的教材比前幾年出版的圖書有更多的數(shù)學(xué)推導(dǎo)。然而,這些書籍是為已經(jīng)入門和研究生層面的學(xué)生撰寫的,因此初學(xué)者會(huì)發(fā)現(xiàn)這些書中有太多的數(shù)學(xué)理論,同時(shí)他們也對(duì)章節(jié)末尾中更復(fù)雜的問(wèn)題感到頭疼。我一直沒(méi)有找到一本適合初學(xué)者的數(shù)字信號(hào)處理教材,所以我便以學(xué)生為導(dǎo)向,基于我多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn),寫了一本關(guān)于數(shù)字信號(hào)處理及濾波器設(shè)計(jì)的書以供大家參考。
網(wǎng)絡(luò)分析是一本由我的博士論文導(dǎo)師MEVanValkenburg創(chuàng)作的本科教科書(于1964年由Prentice-Hall出版社出版),這本書已經(jīng)成為一本舉世聞名的經(jīng)典著作,不僅是因?yàn)樗趽碛袊?yán)謹(jǐn)和美好的數(shù)學(xué)理論的網(wǎng)絡(luò)分析方面上囊括了豐富的專題,還因?yàn)楫?dāng)學(xué)生學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)分析時(shí),它能夠幫助學(xué)生以最簡(jiǎn)單的形式理解基本概念。在我寫這本書的同時(shí),該書始終深深影響著我。但是我也不得不時(shí)常提醒自己時(shí)代在發(fā)生變化;網(wǎng)絡(luò)分析這門課程與數(shù)字信號(hào)處理的問(wèn)題也是不一樣的。本書不包含上述高級(jí)研究生教科書中的許多課題,但這本書的主要特點(diǎn)之一是在每一個(gè)章節(jié)中,它運(yùn)用了大量的數(shù)學(xué)模型以及來(lái)自MATLAB (MATLAB是MathWork公司的注冊(cè)商標(biāo))的函數(shù)和信號(hào)處理工作箱,來(lái)解釋基本概念。在講解理論后,這些問(wèn)題作為例子進(jìn)行講解,或是在書中,先解決問(wèn)題,隨后講解理論。無(wú)論哪種方式,方法的重點(diǎn)在于學(xué)生們應(yīng)該了解基本思想,將工作中的問(wèn)題作為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的手段。在某些情況下,說(shuō)明的方式并非十分正式。學(xué)生將會(huì)發(fā)現(xiàn)說(shuō)明會(huì)從“注解……” “回憶……” 或者“指出……” 等開(kāi)始;它們意味著強(qiáng)調(diào)重要的概念和那些句子所表達(dá)的結(jié)論。許多重要的結(jié)果在文中被提及不止一次,或者被總結(jié)為了強(qiáng)調(diào)它們的意義。
本書的另一特點(diǎn)是在章節(jié)末尾給出的所有難題都是能夠通過(guò)文中知識(shí)來(lái)解決的。因此當(dāng)他們成功解決難題時(shí),那些本科生將會(huì)因他們理解了涉及課程的原理而感到自信。鑒于此,作者主張要用以學(xué)生為中心的方法編寫這本書。但是,本科學(xué)生應(yīng)該明白,理解解決問(wèn)題的能力是重要的,并且理解問(wèn)題之后的理論是更加重要的。
以下段落是寫給那些教授數(shù)字信號(hào)處理課程的大學(xué)講師的。前7章明確涉及了以下專題:①入門基礎(chǔ),②時(shí)域分析和z變換,③頻域分析,④無(wú)限沖激響應(yīng)濾波器,⑤有限沖激響應(yīng)濾波器,⑥濾波器的實(shí)現(xiàn),⑦濾波器的量化分析;第8章討論了硬件設(shè)計(jì);第9章介紹了MATLAB軟件。本書的重點(diǎn)是數(shù)字信號(hào)處理的基本概念。
大多數(shù)的研究生教科書用大量的細(xì)節(jié)解釋有限字長(zhǎng)原理,但研究生們?cè)诜治鲫P(guān)于有限字長(zhǎng)下的濾波器頻率響應(yīng),或者設(shè)計(jì)在給定字長(zhǎng)和量化形式下滿足一系列的頻率響應(yīng)要求的濾波器時(shí)感到無(wú)助。在第7章,我們討論使用MATLAB工具,即為人們所熟知的“FDA工具”,用來(lái)徹底地研究有限字長(zhǎng)和不同量化的幅值。這是本書的另一個(gè)引人注意的特征,并且這是其他同類書籍所不具備的特征。
當(dāng)研究生們已經(jīng)學(xué)習(xí)了數(shù)字信號(hào)處理這門課程,或加入設(shè)計(jì)用于商業(yè)用途的DSP芯片的數(shù)字信號(hào)系統(tǒng)時(shí),他們幾乎沒(méi)有任何關(guān)于他們所學(xué)內(nèi)容的指導(dǎo)。第8章中的額外內(nèi)容,那將會(huì)是引導(dǎo)學(xué)生們學(xué)習(xí)來(lái)實(shí)現(xiàn)他們專業(yè)發(fā)展成功的重要內(nèi)容。這是用來(lái)指引他們未來(lái)正確方向、簡(jiǎn)潔但又重要的材料。盡管有很多關(guān)于使用DSP芯片的數(shù)字系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)的書籍,但在DSP上編寫的指導(dǎo)書幾乎不提供任何關(guān)于這個(gè)問(wèn)題的指導(dǎo)。僅有少數(shù)學(xué)校提供關(guān)于使用DSP芯片構(gòu)成的數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與測(cè)試的實(shí)驗(yàn)課程。在其標(biāo)題中包含“數(shù)字信號(hào)處理” 的任何其他教科書中,也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)含有本書第8章中的類似內(nèi)容。然而,第8章不僅包含詳盡的硬件實(shí)現(xiàn),還可以作為一個(gè)讓在行業(yè)里開(kāi)始自己生涯的研究生們不得不去學(xué)習(xí)的入門教材。
第1章是致力于描述離散時(shí)間信號(hào)。它描述了數(shù)字信號(hào)處理的應(yīng)用軟件和定義,定義了幾個(gè)描述離散時(shí)間信號(hào)的方法。一些離散時(shí)間信號(hào)和服從數(shù)字信號(hào)處理特性的例子都緊隨著它們的特性。特別指出,本書給出了復(fù)指數(shù)的內(nèi)容和數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)。本章還討論了數(shù)字信號(hào)處理相較于連續(xù)時(shí)域信號(hào)處理的優(yōu)點(diǎn)。
第2章著重于離散時(shí)域系統(tǒng)。本章詳細(xì)討論了對(duì)離散時(shí)間信號(hào)進(jìn)行激勵(lì)的幾種建模方法和4種獲取離散時(shí)間系統(tǒng)響應(yīng)的方法。用來(lái)描述時(shí)域下的總體響應(yīng)有這4種模型:①循環(huán)法則,②卷積和,③古典方法,④z變換原理。z變換理論的用途是將從細(xì)節(jié)方面和數(shù)學(xué)舉例以及MATLAB功能的例證等方面詳細(xì)地推導(dǎo)出零狀態(tài)響應(yīng)、零輸入響應(yīng)、自然響應(yīng)和應(yīng)激響應(yīng)、暫態(tài)和穩(wěn)定響應(yīng)。在這一章里我們將學(xué)習(xí)離散時(shí)間系統(tǒng)特性、階躍脈沖響應(yīng)和變換函數(shù)、穩(wěn)態(tài)理論和Jury-Marden測(cè)試。本書相較于其他教科書,詳細(xì)介紹了離散時(shí)間系統(tǒng)的時(shí)域分析。
第3章側(cè)重于頻域分析。采樣定理的推導(dǎo)之后是離散時(shí)間傅里葉變換
譯者序
原書前言
第1章 入門基礎(chǔ)1
。.1 簡(jiǎn)介1
。.2 DSP應(yīng)用1
。.3 離散時(shí)間信號(hào)2
。.3.1 離散時(shí)間信號(hào)的建模與性質(zhì)7
。.3.2 單位脈沖函數(shù)8
。.3.3 常數(shù)序列9
。.3.4 單位階躍函數(shù)9
1.3.5 實(shí)指數(shù)函數(shù)10
。.3.6 復(fù)指數(shù)函數(shù)10
。.3.7。悖铮螅é兀埃睿┑男再|(zhì)12
。.4 濾波器設(shè)計(jì)發(fā)展史16
。.5 模擬和數(shù)字信號(hào)處理19
。.5.1 移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)21
。.6 小結(jié)23
習(xí)題24
參考文獻(xiàn)25
第2章 時(shí)域分析和z變換26
。.1 線性時(shí)不變系統(tǒng)26
。.1.1 離散時(shí)間系統(tǒng)的模型27
。.1.2 遞歸算法29
。.1.3 卷積和31
2.2。儞Q理論33
2.2.1 定義33
。.2.2 零輸入和零狀態(tài)響應(yīng)40
2.2.3 系統(tǒng)的線性41
。.2.4 時(shí)不變系統(tǒng)41
。.3 使用z變換求解差分方程41
。.3.1。儞Q的更多應(yīng)用46
。.3.2 固有響應(yīng)和強(qiáng)迫響應(yīng)47
2.4 用經(jīng)典方法求解差分方程48
。.4.1 瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)態(tài)響應(yīng)52
。.5。儞Q方法回顧53
。.6 卷積回顧53
。.7 模型轉(zhuǎn)換58
2.7.1 模型產(chǎn)生回顧59
。.8 穩(wěn)定性63
。.8.1。剩酰颍停幔颍洌澹顧z驗(yàn)64
。.9 使用MATLAB函數(shù)求解67
2.10 小結(jié)77
習(xí)題77
參考文獻(xiàn)91
第3章 頻域分析93
。.1 簡(jiǎn)介93
3.2 采樣理論93
。.2.1 帶通信號(hào)采樣99
。.3。模裕疲院停桑模裕疲 101
。.3.1 非因果輸入的時(shí)域分析104
。.3.2 時(shí)移特性106
。.3.3 頻移特性106
。.3.4 時(shí)域反轉(zhuǎn)特性106
。.4 單位階躍序列的DTFT 115
。.4.1 微分特性116
3.4.2 乘法特性119
。.4.3 共軛特性121
。.4.4 對(duì)稱特性122
。.5 使用MATLAB計(jì)算DTFT 124
3.6 DTFS和DFT 131
。.6.1 簡(jiǎn)介131
3.6.2 離散時(shí)間傅里葉級(jí)數(shù)131
。.6.3 離散傅里葉變換135
3.6.4 由DFT重構(gòu)DTFT 136
。.6.5 DTFS和DFT的特性137
。.7 快速傅里葉變換146
。.8 使用MATLAB計(jì)算DFT和IDFT 147
3.9 小結(jié)151
目 錄Ⅸ
習(xí)題152
參考文獻(xiàn)157
第4章 無(wú)限沖激響應(yīng)濾波器158
。.1 簡(jiǎn)介158
4.2 模擬濾波器的幅度近似161
。.2.1 最大限度平坦和巴特沃斯近似162
。.2.2 巴特沃斯低通濾波器的設(shè)計(jì)理論166
。.2.3 切比雪夫Ⅰ型近似171
4.2.4 切比雪夫多項(xiàng)式的性質(zhì)173
4.2.5 切比雪夫Ⅰ型低通濾波器的設(shè)計(jì)理論174
。.2.6 切比雪夫Ⅱ型近似177
。.2.7 切比雪夫Ⅱ型低通濾波器的設(shè)計(jì)178
。.2.8 橢圓函數(shù)近似180
。.3 模擬頻率轉(zhuǎn)換181
。.3.1 高通濾波器181
。.3.2 帶通濾波器182
。.3.3 帶阻濾波器185
。.4 數(shù)字濾波器186
。.5 沖激不變變換187
。.6 雙線性變換188
。.7 數(shù)字頻譜轉(zhuǎn)換193
。.8 全通濾波器196
。.9 使用MATLAB設(shè)計(jì)IIR濾波器197
。.10。伲眨蹋牛祝粒蹋耍牛医疲玻埃
。.11 小結(jié)205
習(xí)題205
參考文獻(xiàn)212
第5章 有限沖激響應(yīng)濾波器213
5.1 簡(jiǎn)介213
。.1.1 符號(hào)214
5.2 線性相位濾波器215
。.2.1 線性相位FIR濾波器的特性219
5.3 窗改進(jìn)傅里葉級(jí)數(shù)法223
5.3.1 吉布斯現(xiàn)象225
。.3.2 窗口函數(shù)的使用226
。.3.3。疲桑覟V波器設(shè)計(jì)過(guò)程229
Ⅹ 數(shù)字信號(hào)處理與濾波器設(shè)計(jì)
5.4 使用MATLAB設(shè)計(jì)加窗FIR濾波器233
。.4.1 濾波器階數(shù)估計(jì)233
。.4.2 FIR濾波器設(shè)計(jì)235
。.5 等波紋線性相位FIR濾波器240
。.6 使用MATLAB設(shè)計(jì)等波紋FIR濾波器244
。.6.1 使用MATLAB程序設(shè)計(jì)等波紋FIR濾波器245
5.7 頻率采樣法248
。.8 小結(jié)251
習(xí)題253
參考文獻(xiàn)259
第6章 濾波器實(shí)現(xiàn)260
。.1 簡(jiǎn)介260
。.2。疲桑覟V波器的實(shí)現(xiàn)261
。.2.1。疲桑覟V波器網(wǎng)格結(jié)構(gòu)265
。.2.2 線性相位FIR濾波器實(shí)現(xiàn)266
6.3。桑桑覟V波器實(shí)現(xiàn)268
。.4 并行全通濾波器275
。.4.1 設(shè)計(jì)過(guò)程279
。.4.2 網(wǎng)格-梯型實(shí)現(xiàn)280
6.5 使用MATLAB實(shí)現(xiàn)FIR