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　　本書系統(tǒng)地討論了數(shù)字信號處理的基礎(chǔ)理論、基本概念、基本分析方法、算法和設(shè)計(jì)。全書內(nèi)容圍繞一個基礎(chǔ)（離散時間信號與離散時間系統(tǒng)的時域、頻域分析方法），兩個支柱（離散傅里葉變換及其快速算法，數(shù)字濾波器理論及其設(shè)計(jì)方法）展開。

　　主要特點(diǎn)：

　?。?）內(nèi)容充實(shí)，討論全面，深入淺出，便于理解。

　?。?）條理清晰，重點(diǎn)突出，敘述流暢，可讀性強(qiáng)。

　　（3）配有大量例題、習(xí)題，提高分析、計(jì)算能力。

　　配套資源：

　　《數(shù)字信號處理教程習(xí)題分析與解答（第五版）》（覆蓋教程的全部習(xí)題，題解全面細(xì)致，附有簡要分析）

　　輔助教學(xué)軟件（包括概念瀏覽、教學(xué)演示、輔助設(shè)計(jì)和測試等子系統(tǒng)，提高學(xué)習(xí)能力，增強(qiáng)學(xué)習(xí)效果）

　　配套教學(xué)課件（完整的PPT，既可用來投影演示，輔助課堂教學(xué)，又可用來自習(xí)或復(fù)習(xí)，梳理知識點(diǎn)）

　　

內(nèi)容簡介

　　

　　本書系統(tǒng)地討論了數(shù)字信號處理的基礎(chǔ)理論、基本概念、基本分析方法、算法和設(shè)計(jì)。全書共9章，包括四個部分。第一部分介紹離散時間信號（序列）與系統(tǒng)的時域、頻域的分析，包括第1、2章的內(nèi)容；第二部分介紹離散傅里葉變換及其快速算法，包括第3、4章的內(nèi)容；第三部分介紹IIR及FIR數(shù)字濾波器的理論、結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)，包括第5~7章的內(nèi)容；第四部分介紹多抽樣數(shù)字信號處理的基礎(chǔ)理論以及數(shù)字濾波器實(shí)現(xiàn)中的有限字長效應(yīng)，包括第8、9章的內(nèi)容。

　　本書可作為大學(xué)本?？圃盒ｋ娮有畔㈩?、自動化類、電氣類等專業(yè)的教材，也可供從事相關(guān)專業(yè)的科研人員和工程技術(shù)人員作為參考。

　　

作者簡介

　　作者簡介：

　　程佩青，北京信息科技大學(xué)原電子技術(shù)與通信系主任。1958年畢業(yè)于清華大學(xué)無線電系“無線電技術(shù)”專業(yè)。1956—1986年在清華大學(xué)無線電系（無線電電子學(xué)系）、電子系工作。1986年到北京信息工程學(xué)院（現(xiàn)北京信息科技大學(xué)）創(chuàng)建通信工程系（后改名電子技術(shù)與通信系）并任系主任。長期從事通信、信號與信息處理的教學(xué)和科研工作。講授過無線電基礎(chǔ)、高頻電子線路、數(shù)字濾波器、數(shù)字信號處理、電視接收機(jī)原理、數(shù)字信號處理（二）（選修）等課程。給清華大學(xué)、中國科技大學(xué)研究生院、北京廣播學(xué)院（現(xiàn)中國傳媒大學(xué)）的研究生多次講數(shù)字信號處理原理與應(yīng)用（二）（統(tǒng)計(jì)信號處理為主）課程。著有《信息與系統(tǒng)（合編）》、《數(shù)字濾波與快速傅里葉變換》、《數(shù)字信號處理教程（一、二、三版）》（此書被評為校優(yōu)秀教材）、《數(shù)字信號處理分析與解答》、《晶體管電視機(jī)原理（合著）》、《高頻電子線路》等教材。譯有《多維數(shù)字信號處理（合譯）》等4種著作。參與研發(fā)的“SCA-4數(shù)據(jù)傳輸機(jī)”曾獲國防科委獎。合著：《信息與系統(tǒng)》，國防工業(yè)出版社，1980.12。著：《數(shù)字濾波與快速傅里葉變換》，清華大學(xué)出版社，1990.10?！稊?shù)字信號處理教程（一、二、三版）》，清華大學(xué)出版社，2000.12起。譯：《數(shù)字濾波器引論》，清華大學(xué)出版社，1986.9。合譯：《多維數(shù)字信號處理》，科學(xué)出版社，1991.12。

目錄

目錄

緒論

第1章離散時間信號與系統(tǒng)

1.1離散時間信號——序列

1.1.1序列

1.1.2序列的運(yùn)算

1.1.3序列的卷積和

1.1.4序列的相關(guān)性

1.1.5幾種常用的典型序列

1.1.6序列的周期性

1.1.7用單位抽樣序列表示任意序列

1.2線性移不變系統(tǒng)

1.2.1離散時間線性系統(tǒng)

1.2.2離散時間移不變系統(tǒng)

1.2.3離散時間線性移不變系統(tǒng)（LSI系統(tǒng)）

1.2.4因果系統(tǒng)

1.2.5穩(wěn)定系統(tǒng)

1.3常系數(shù)線性差分方程

1.4連續(xù)時間信號的抽樣

1.4.1模擬信號的理想抽樣

1.4.2時域抽樣定理

1.4.3模擬信號的實(shí)際抽樣

*1.4.4帶通信號的抽樣

*1.4.5連續(xù)時間信號xa(t)、理想抽樣信號x^a(t)以及

抽樣序列x(n)的關(guān)系

1.4.6時域信號的插值重構(gòu)

1.4.7正弦型信號的抽樣

習(xí)題

第2章z變換與離散時間傅里葉變換

2.1序列的z變換

2.1.1z變換的定義

2.1.2z變換的收斂域

2.1.34種典型序列的z變換的收斂域

2.1.4z反變換圍線積分法（留數(shù)法）、部分分式法及長除法（冪級數(shù)法）

2.1.5z變換的性質(zhì)與定理

2.1.6利用z變換求解差分方程

2.2s平面到z平面的映射關(guān)系

2.3離散時間傅里葉變換（DTFT）——序列的傅里葉變換

2.3.1序列傅里葉變換的定義

2.3.2序列傅里葉變換的收斂性——DTFT的存在條件

2.3.3序列傅里葉變換的主要性質(zhì)

2.3.4序列及其傅里葉變換的一些對稱性質(zhì)

2.3.5周期性序列的傅里葉變換

2.3.6xa（t）、x^a（t）、x（n）之間及其拉普拉斯變換、

z變換、傅里葉變換之間關(guān)系的歸納

2.4離散線性移不變系統(tǒng)的頻域表征

2.4.1LSI系統(tǒng)的描述

2.4.2LSI系統(tǒng)的因果、穩(wěn)定條件

2.4.3LSI系統(tǒng)的頻率響應(yīng)H（ejω）及其特點(diǎn)

2.4.4頻率響應(yīng)的幾何確定法

2.4.5無限長單位沖激響應(yīng)（IIR）系統(tǒng)與有限長單位

沖激響應(yīng)（FIR）系統(tǒng)

習(xí)題

第3章離散傅里葉變換（DFT）

3.1傅里葉變換的四種可能形式

3.2周期序列的傅里葉級數(shù)——離散傅里葉級數(shù)

3.2.1DFS的定義

3.2.2DFS的性質(zhì)

3.3離散傅里葉變換——有限長序列的離散頻域表示

3.3.1DFT的定義，DFT與DFS、DTFT及z變換的關(guān)系

3.3.2時域、頻域都抽樣后fk、fs、N的關(guān)系

3.3.3DFT隱含的周期性

3.4DFT的主要性質(zhì)

3.4.1線性

3.4.2序列的圓周移位性質(zhì)

3.4.3圓周共軛對稱性質(zhì)

3.4.4圓周翻褶序列及其DFT

3.4.5對偶性

3.4.6DFT運(yùn)算中的圓周共軛對稱性

3.4.7DFT形式下的帕塞瓦定理

3.4.8圓周卷積和與圓周卷積和定理

3.4.9線性卷積和與圓周卷積和的關(guān)系

3.5頻域抽樣理論

3.5.1頻域抽樣與頻域抽樣定理，由X(k)重構(gòu)時間序列x(n)

3.5.2由X（k）插值重構(gòu)X(z)、X（ejω）

3.6DFT的應(yīng)用

3.6.1利用DFT計(jì)算線性卷積

3.6.2利用DFT計(jì)算線性相關(guān)

3.6.3利用DFT對模擬信號的傅里葉變換（級數(shù)）對的逼近

3.6.4用DFT對模擬信號作譜分析

3.6.5用DFT對模擬信號作譜分析中主要參量的選擇

3.6.6用DFT對模擬信號作譜分析時的幾個問題

習(xí)題

第4章快速傅里葉變換（FFT）

4.1直接計(jì)算DFT的運(yùn)算量，減少運(yùn)算量的途徑

4.2按時間抽選（DIT）的基2FFT算法（庫利圖基算法）

4.3按頻率抽選（DIF）的基2FFT算法（桑德圖基算法）

4.4DITFFT與DIFFFT的異同

4.5離散傅里葉反變換（IDFT）的快速算法IFFT

4.6基2FFT流程圖

*4.7N為復(fù)合數(shù)的FFT算法——混合基（多基多進(jìn)制）FFT算法

4.8線性調(diào)頻z變換（Chirpz變換或CZT）算法

4.9利用FFT（用分段處理方法）計(jì)算線性卷積

4.9.1重疊相加法

4.9.2重疊保留法

4.10利用FFT算法計(jì)算線性相關(guān)

習(xí)題

第5章數(shù)字濾波器的基本結(jié)構(gòu)

5.1概述

5.2無限長單位沖激響應(yīng)濾波器的基本結(jié)構(gòu)

5.2.1IIR濾波器的特點(diǎn)

5.2.2直接型結(jié)構(gòu)

5.2.3級聯(lián)型結(jié)構(gòu)

5.2.4并聯(lián)型結(jié)構(gòu)

5.2.5轉(zhuǎn)置型結(jié)構(gòu)

5.3有限長單位沖激響應(yīng)濾波器的基本結(jié)構(gòu)

5.3.1FIR濾波器的特點(diǎn)

5.3.2直接型（橫截型、卷積型）結(jié)構(gòu)

5.3.3級聯(lián)型結(jié)構(gòu)

5.3.4頻率抽樣型結(jié)構(gòu)

5.3.5快速卷積結(jié)構(gòu)

5.3.6線性相位FIR濾波器的結(jié)構(gòu)

*5.4數(shù)字濾波器的格型及格型梯形結(jié)構(gòu)

5.4.1全零點(diǎn)系統(tǒng)（FIR系統(tǒng)，滑動平均（MA）系統(tǒng)）的格型結(jié)構(gòu)

5.4.2全極點(diǎn)系統(tǒng)（IIR系統(tǒng)，自回歸（AR）系統(tǒng)）的格型結(jié)構(gòu)

5.4.3零極點(diǎn)系統(tǒng)（IIR系統(tǒng)，自回歸滑動平均（ARMA）系統(tǒng)）

的格型梯形結(jié)構(gòu)

習(xí)題

第6章無限長單位沖激響應(yīng)（IIR）數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)方法

6.1數(shù)字濾波器的基本概念

6.2數(shù)字濾波器的技術(shù)指標(biāo)

6.3全通濾波器

6.4最小相位滯后濾波器

6.4.1最小相位系統(tǒng)、混合相位系統(tǒng)、最大相位系統(tǒng)及其

與全通系統(tǒng)的關(guān)系

6.4.2最小相位系統(tǒng)的性質(zhì)

6.4.3利用最小相位系統(tǒng)的逆系統(tǒng)補(bǔ)償幅度響應(yīng)的失真

6.5模擬原型低通濾波器設(shè)計(jì)

6.5.1概述

6.5.2模擬巴特沃思低通濾波器

6.5.3模擬切貝雪夫Ⅰ型、Ⅱ型低通濾波器

*6.5.4橢圓函數(shù)（考爾）低通濾波器簡介

6.5.5四類模擬濾波器的比較

6.6模擬頻域頻帶變換

6.6.1從歸一化模擬低通濾波器到模擬低通濾波器的變換

6.6.2從歸一化模擬低通濾波器到模擬高通濾波器的變換

6.6.3從歸一化模擬低通濾波器到模擬帶通濾波器的變換

6.6.4從歸一化模擬低通濾波器到模擬帶阻濾波器的變換

6.7間接法的IIR數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)方案

6.8模擬濾波器到數(shù)字濾波器的映射方法

6.8.1沖激響應(yīng)不變法（脈沖響應(yīng)不變法）

6.8.2雙線性變換法

6.9數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)的第一種方案

6.10模擬低通濾波器直接變換成四種通帶數(shù)字濾波器

6.10.1模擬低通→數(shù)字帶通

6.10.2模擬低通→數(shù)字帶阻

6.10.3模擬低通→數(shù)字高通

6.11數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)的第二種方案

6.12數(shù)字頻域頻帶變換

6.12.1數(shù)字頻域頻帶變換的基本要求

6.12.2數(shù)字低通→數(shù)字低通

6.12.3數(shù)字低通→數(shù)字高通

6.12.4數(shù)字低通→數(shù)字帶通

6.12.5數(shù)字低通→數(shù)字帶阻

6.12.6數(shù)字低通→數(shù)字多通帶

6.13數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)的第三種方案

習(xí)題

第7章有限長單位沖激響應(yīng)（FIR）數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)方法

7.1概述

7.2線性相位FIR數(shù)字濾波器的特點(diǎn)

7.2.1線性相位條件

7.2.2線性相位約束對FIR數(shù)字濾波器（DF）的

單位沖激響應(yīng)h(n)的要求

7.2.3兩類線性相位約束下，F(xiàn)IR數(shù)字濾波器幅度函數(shù)H(ω)的特點(diǎn)

7.2.4線性相位FIR濾波器的零點(diǎn)位置

7.3窗函數(shù)設(shè)計(jì)法

7.3.1窗函數(shù)設(shè)計(jì)法的設(shè)計(jì)思路

7.3.2理想低通、帶通、帶阻和高通的線性相位數(shù)字濾波器的表達(dá)式

7.3.3窗函數(shù)設(shè)計(jì)法的性能分析

7.3.4各種常用窗函數(shù)

7.3.5窗函數(shù)法偶對稱單位沖激響應(yīng)的線性相位FIRDF

的設(shè)計(jì)步驟及舉例

*7.3.6窗函數(shù)法奇對稱單位沖激響應(yīng)的線性相位微分器及

希爾伯特變換器的設(shè)計(jì)

7.3.7窗函數(shù)設(shè)計(jì)法計(jì)算中的主要問題

7.4頻率抽樣設(shè)計(jì)法

7.4.1頻率抽樣設(shè)計(jì)法的基本思路

7.4.2頻率抽樣的設(shè)計(jì)公式

7.4.3頻率抽樣設(shè)計(jì)法的逼近誤差及改進(jìn)辦法

7.4.4頻率抽樣設(shè)計(jì)法的設(shè)計(jì)步驟及舉例

7.4.5頻率抽樣設(shè)計(jì)法存在的問題

*7.5設(shè)計(jì)線性相位FIR濾波器的最優(yōu)化方法

7.5.1均方誤差最小準(zhǔn)則

7.5.2最大誤差最小化準(zhǔn)則——加權(quán)切貝雪夫等波紋逼近

7.5.3交錯定理

7.5.4最佳線性相位FIR濾波器設(shè)計(jì)算法

7.5.5ParksMcClellan算法

7.6IIR與FIR數(shù)字濾波器的比較

習(xí)題

*第8章序列的抽取與插值——多抽樣率數(shù)字信號處理基礎(chǔ)

8.1概述

8.2用正整數(shù)D的抽取——降低抽樣率

8.3用正整數(shù)I的插值——提高抽樣率

8.4用正有理數(shù)I/D做抽樣率轉(zhuǎn)換

8.5抽取、插值以及兩者結(jié)合的流圖結(jié)構(gòu)

8.5.1抽取系統(tǒng)的直接型FIR結(jié)構(gòu)

8.5.2插值系統(tǒng)的直接型FIR結(jié)構(gòu)

8.5.3抽取和插值的線性相位FIR結(jié)構(gòu)

8.5.4抽取器的多相FIR結(jié)構(gòu)

8.5.5插值器的多相FIR結(jié)構(gòu)

8.5.6正有理數(shù)I/D抽樣率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的變系數(shù)FIR結(jié)構(gòu)

8.6變換抽樣率的多級實(shí)現(xiàn)

習(xí)題

*第9章數(shù)字濾波器實(shí)現(xiàn)中的有限字長效應(yīng)

9.1概述

9.2二進(jìn)制數(shù)的表示及其對量化的影響

9.2.1二進(jìn)制的三種算術(shù)運(yùn)算法

9.2.2負(fù)數(shù)的表示法——原碼、補(bǔ)碼和反碼

9.2.3量化方式——舍入與截尾

9.3模擬/數(shù)字（A/D）變換的量化效應(yīng)

9.3.1A/D變換的非線性模型

9.3.2A/D變換對輸入抽樣信號幅度的要求

9.3.3A/D變換的量化非線性特性

9.3.4A/D變換量化誤差的統(tǒng)計(jì)分析

9.3.5量化噪聲的功率譜密度

9.4白噪聲(A/D變換的量化噪聲)通過線性系統(tǒng)

9.5數(shù)字濾波器的系數(shù)量化效應(yīng)

9.5.1系統(tǒng)極點(diǎn)(零點(diǎn))位置對系數(shù)量化的靈敏度

9.5.2系數(shù)量化對二階子系統(tǒng)極點(diǎn)位置的影響

9.5.3系數(shù)量化效應(yīng)的統(tǒng)計(jì)分析

9.6數(shù)字濾波器運(yùn)算中的有限字長效應(yīng)

9.7防止溢出的幅度加權(quán)因子

*9.8IIR濾波器的定點(diǎn)運(yùn)算中零輸入的極限環(huán)振蕩

習(xí)題

參考文獻(xiàn)

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精彩書摘

　　第5章數(shù)字濾波器的基本結(jié)構(gòu)

　　5.1概述

　　1.數(shù)字濾波器結(jié)構(gòu)的框圖及流圖表示法。

　　一個數(shù)字濾波器在時域用常系數(shù)線性差分方程表示

　　y(n)=∑Mk=0bkx(n-k)-∑Nk=1aky(n-k)

　　(5.1.1)

　　在z域則是用系統(tǒng)函數(shù)表示，即對(5.1.1)式取z變換,可得系統(tǒng)函數(shù)H（z）為

　　H(z)=∑Mk=0bkz-k

　　1+∑Nk=1akz-k(5.1.2)

　　數(shù)字濾波器的功能就是通過一定的運(yùn)算，如（5.1.1）式所示

　　，把輸入變換成輸出，這一運(yùn)算就是“濾波”作用，廣義而言，也是信號處理。

　　可以有兩種辦法實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波：一種是用軟件編程實(shí)現(xiàn)，另一種是用專用硬件或通用的數(shù)字信號處理器實(shí)現(xiàn)。

　　圖5.1基本運(yùn)算單元的兩種表示