數(shù)字信號處理（面向非電類專業(yè)）

第1章 緒論 1
1.1 數(shù)字信號處理的基本概念 1
1.2 數(shù)字信號處理系統(tǒng)的基本組成 2
1.3 數(shù)字信號處理的實現(xiàn)方法 3
1.4 數(shù)字信號處理的特點 3
1.5 數(shù)字信號處理的應用 4
習題 4
第2章 離散時間信號和離散時間系統(tǒng) 5
2.1 離散時間信號 5
2.1.1 離散時間信號的由來 5
2.1.2 離散時間信號的表示 5
2.1.3 常用的典型序列 6
2.1.4 序列的運算 9
2.1.5 卷積和的計算 13
2.1.6 序列的周期性 18
2.1.7 MATLAB中序列的產(chǎn)生和序列的運算舉例 19
2.2 離散時間系統(tǒng) 20
2.2.1 線性系統(tǒng) 21
2.2.2 時不變系統(tǒng) 22
2.2.3 線性時不變系統(tǒng) 23
2.2.4 因果系統(tǒng) 24
2.2.5 穩(wěn)定系統(tǒng) 26
2.3 常系數(shù)線性差分方程 27
2.4 模擬信號的抽樣 31
2.4.1 時域抽樣定理 31
2.4.2 時域信號的抽樣恢復 34
習題與上機題 36
第3章 離散時間信號和系統(tǒng)的頻域分析 39
3.1 引言 39
3.2 離散時間信號的傅里葉變換的定義及性質(zhì) 39
3.2.1 DTFT的定義 39
3.2.2 DTFT的性質(zhì) 40
3.3 周期序列的離散傅里葉級數(shù)與傅里葉變換 46
3.3.1 周期序列的離散傅里葉級數(shù) 46
3.3.2 周期序列的傅里葉變換表示式 48
3.4 離散時間信號的傅里葉變換與模擬信號的傅里葉變換之間的關(guān)系 49
3.5 序列的Z變換 51
3.5.1 Z變換的定義 51
3.5.2 序列特性對收斂域的影響 52
3.5.3 Z反變換（IZT） 55
3.6 Z變換的性質(zhì) 62
3.7 利用Z變換解差分方程 71
3.7.1 離散時間系統(tǒng)的輸出（響應） 71
3.7.2 Z變換求解差分方程 72
3.8 利用Z變換分析信號和系統(tǒng)的頻率響應特性 74
3.8.1 頻率響應函數(shù)與系統(tǒng)函數(shù) 74
3.8.2 頻率響應函數(shù)的物理意義 75
3.8.3 用系統(tǒng)函數(shù)的極點分布分析系統(tǒng)的因果性和穩(wěn)定性 76
3.8.4 有理系統(tǒng)函數(shù)的頻率響應特性 77
3.8.5 利用MATLAB計算系統(tǒng)的零、極點 79
3.8.6 幾種特殊系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù)及其特點 81
習題與上機題 85
第4章 離散傅里葉變換（DFT） 89
4.1 引言 89
4.2 有限長序列的傅里葉表示 89
4.2.1 DFT的定義 89
4.2.2 DFT與傅里葉變換和Z變換的關(guān)系 90
4.2.3 DFT的隱含周期性 91
4.2.4 DFT與IDFT的矩陣形式 93
4.2.5 用MATLAB計算DFT 93
4.3 DFT的基本性質(zhì) 95
4.4 頻域抽樣定理 104
4.4.1 頻域抽樣與頻域抽樣定理 104
4.4.2 頻域內(nèi)插公式與頻域內(nèi)插函數(shù) 105
4.5 DFT的應用舉例 107
4.5.1 用DFT計算卷積和 107
4.5.2 用DFT對信號進行譜分析 109
習題與上機題 116
第5章 快速傅里葉變換（FFT） 120
5.1 引言 120
5.2 按時間抽取基2FFT算法 120
5.2.1 直接計算DFT的計算量及減小運算量的措施 120
5.2.2 時域抽取基2FFT算法（DIT-FFT） 121
5.2.3 DIT-FFT的運算量 124
5.2.4 DIT-FFT的運算規(guī)律及編程思想 125
5.3 按頻率抽取基2FFT算法 129
5.3.1 頻域抽取基2FFT算法（DIF-FFT）基本原理 129
5.3.2 以N = 23為例實現(xiàn)基2FFT算法 130
5.3.3 DIF-FFT與DIT-FFT的比較 131
5.4 進一步減小運算量的措施 132
5.4.1 多類蝶形單元運算 132
5.4.2 旋轉(zhuǎn)因子的生成 133
5.4.3 實序列的FFT算法 133
習題與上機題 134
第6章 離散時間系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 135
6.1 引言 135
6.2 信號流圖表示網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 135
6.2.1 基本運算單元的表示 136
6.2.2 基本信號流圖 137
6.3 IIR系統(tǒng)的基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 138
6.3.1 IIR濾波器的特點 138
6.3.2 直接型結(jié)構(gòu) 138
6.3.3 級聯(lián)型結(jié)構(gòu) 140
6.3.4 并聯(lián)型結(jié)構(gòu) 142
6.4 FIR系統(tǒng)的基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 144
6.4.1 FIR濾波器的特點 144
6.4.2 直接型結(jié)構(gòu) 144
6.4.3 級聯(lián)型結(jié)構(gòu) 145
6.4.4 線性相位結(jié)構(gòu) 146
6.4.5 頻率抽樣結(jié)構(gòu) 147
習題與上機題 150
第7章 無限脈沖響應數(shù)字濾波器的設(shè)計 153
7.1 數(shù)字濾波器的基本概念 153
7.1.1 數(shù)字濾波器的分類 153
7.1.2 數(shù)字濾波器的技術(shù)指標 154
7.1.3 數(shù)字濾波器設(shè)計方法概述 156
7.2 模擬低通濾波器的設(shè)計 157
7.2.1 模擬低通濾波器的設(shè)計指標及逼近方法 157
7.2.2 巴特沃斯低通濾波器的設(shè)計 159
7.2.3 切比雪夫低通濾波器的設(shè)計 165
7.2.4 橢圓濾波器的設(shè)計 172
7.2.5 5種類型模擬低通濾波器的比較 173
7.3 模擬濾波器的頻率轉(zhuǎn)換 174
7.3.1 模擬濾波器的頻率轉(zhuǎn)換公式 174
7.3.2 高通、帶通、帶阻濾波器的設(shè)計舉例 177
7.4 用脈沖響應不變法設(shè)計IIR數(shù)字低通濾波器 182
7.4.1 脈沖響應不變法的基本思想 183
7.4.2 從模擬低通濾波器Ha(s)到數(shù)字低通濾波器H(z)的轉(zhuǎn)換公式 183
7.4.3 頻譜混疊現(xiàn)象 184
7.4.4 改進的脈沖響應不變法 185
7.4.5 脈沖響應不變法設(shè)計數(shù)字濾波器舉例 187
7.5 用雙線性變換法設(shè)計IIR數(shù)字低通濾波器 189
7.5.1 雙線性變換法的基本思想 190
7.5.2 雙線性變換法的性能分析 191
7.5.3 雙線性變換法的應用舉例 192
7.6 數(shù)字高通、帶通和帶阻濾波器的設(shè)計 195
習題與上機題 199
第8章 有限脈沖響應數(shù)字濾波器的設(shè)計 201
8.1 引言 201
8.2 線性相位FIR數(shù)字濾波器的特點 201
8.2.1 線性相位的條件 201
8.2.2 線性相位FIR數(shù)字濾波器對h(n)的約束條件 202
8.2.3 兩類線性相位FIR數(shù)字濾波器幅度函數(shù)Hg(?)的特點 203
8.2.4 線性相位FIR數(shù)字濾波器零點分布的特點 206
8.3 利用窗函數(shù)法設(shè)計FIR數(shù)字濾波器 207
8.3.1 窗函數(shù)法設(shè)計FIR數(shù)字濾波器的基本思想 207
8.3.2 各種理想濾波器頻率響應函數(shù)Hd(ej?)及hd(n)的表達式 207
8.3.3 窗函數(shù)法設(shè)計FIR數(shù)字濾波器的性能分析 210
8.3.4 典型窗函數(shù)介紹 213
8.3.5 用窗函數(shù)法設(shè)計FIR數(shù)字濾波器的步驟 219
8.3.6 窗函數(shù)法的MATLAB設(shè)計函數(shù)簡介 221
8.4 利用頻率抽樣法設(shè)計FIR數(shù)字濾波器 224
8.4.1 頻率抽樣法設(shè)計FIR數(shù)字濾波器的基本思想 224
8.4.2 設(shè)計線性相位濾波器對Hd(k)的約束條件 225
8.4.3 逼近誤差及其改進措施 227
8.4.4 用頻率抽樣法設(shè)計FIR數(shù)字濾波器的步驟 229
8.4.5 利用MATLAB實現(xiàn)頻率抽樣和窗函數(shù)相結(jié)合的濾波器設(shè)計 231
8.5 利用等波紋最佳逼近法設(shè)計FIR數(shù)字濾波器 233
8.5.1 等波紋最佳逼近法的基本思想 233
8.5.2 等波紋濾波器的技術(shù)指標及其描述參數(shù) 233
8.5.3 remezord和remez函數(shù)及各種濾波器設(shè)計指標 235
8.5.4 等波紋最佳逼近法設(shè)計FIR數(shù)字濾波器舉例 237
8.6 IIR和FIR數(shù)字濾波器的比較 240
8.7 幾種特殊類型濾波器簡介 240
8.8 濾波器分析設(shè)計工具FDATool 241
習題與上機題 245
附錄A 任意周期函數(shù)的傅里葉級數(shù)展開 248
附錄B 留數(shù)定理及留數(shù)輔助定理 249
附錄C 用Masson公式求網(wǎng)絡(luò)傳輸函數(shù)H(z) 250
參考文獻 252