《數(shù)字信號(hào)處理教程-MATLAB釋義與實(shí)現(xiàn)》是2008年電子工業(yè)出版社出版的圖書(shū)，作者是陳懷琛。 本書(shū)主要介紹了信號(hào)和信號(hào)處理、時(shí)域中的離散信號(hào)和系統(tǒng)、離散序列的兩種傅里葉變換等內(nèi)容。

第1章 信號(hào)和信號(hào)處理

1.1信號(hào)的分類(lèi)

1.2信號(hào)處理5

1.2.1信號(hào)處理的舉例5

1.2.2信號(hào)處理的一般任務(wù)6

1.2.3數(shù)字信號(hào)處理7

1.3信號(hào)采樣和復(fù)原實(shí)例8

1.4本書(shū)概貌的說(shuō)明10

復(fù)習(xí)思考題12

習(xí)題12

第2章 時(shí)域中的離散信號(hào)和系統(tǒng)13

2.1模擬信號(hào)與其采樣序列的關(guān)系13

2.2基本序列及序列的基本運(yùn)算14

2.2.1序列的表示方法14

2.2.2常用的典型序列15

2.2.3序列的運(yùn)算和變換17

2.3序列的奇偶分解.卷積和相關(guān)21

2.3.1周期序列21

2.3.2實(shí)對(duì)稱(chēng)序列21

2.3.3復(fù)數(shù)域的偶序列和奇序列22

2.3.4序列的卷積23

2.3.5序列的相關(guān)25

2.4時(shí)域離散系統(tǒng)26

2.4.1線性系統(tǒng)27

2.4.2線性時(shí)不變離散系統(tǒng)27

2.4.3LTI離散系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述——線性常系數(shù)差分方程28

2.4.4用MATLAB的遞推解法29

2.4.5用時(shí)移算子z-1表示的離散系統(tǒng)29

2.5脈沖響應(yīng)——用時(shí)間序列表征的系統(tǒng)特性30

2.5.1脈沖響應(yīng)的特性30

2.5.2用解析卷積方法求系統(tǒng)輸出31

2.5.3用向量?矩陣乘法進(jìn)行卷積計(jì)算32

2.5.4用脈沖響應(yīng)判斷系統(tǒng)的因果性34

2.5.5用脈沖響應(yīng)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性34

2.5.6用脈沖響應(yīng)分類(lèi)數(shù)字濾波器35

2.6序列運(yùn)算的MATLAB函數(shù)列表36

復(fù)習(xí)思考題37

習(xí)題38

第3章 離散序列的兩種傅里葉變換40

3.1序列信號(hào)的周期性和頻率40

3.1.1序列信號(hào)的周期性40

3.1.2序列信號(hào)的頻率41

3.1.3連續(xù)信號(hào)的頻譜43

3.1.4有限帶寬序列44

3.2離散時(shí)間傅里葉變換(DTFT)45

3.2.1離散時(shí)間傅里葉變換(DTFT)的定義45

3.2.2DTFT的性質(zhì)46

3.2.3實(shí)數(shù)奇偶序列的DTFT48

3.2.4復(fù)數(shù)奇偶序列的DTFT48

3.2.5DTFT的解析計(jì)算示例49

3.2.6DTFT的數(shù)值計(jì)算示例51

3.2.7用MATLAB計(jì)算DTFT52

3.2.8MATLAB計(jì)算舉例54

3.3離散系統(tǒng)的頻率特性57

3.3.1定義57

3.3.2用MATLAB計(jì)算系統(tǒng)頻率特性59

3.4周期序列的頻譜——離散傅里葉級(jí)數(shù)60

3.4.1從一個(gè)計(jì)算實(shí)例出發(fā)60

3.4.2周期序列的傅里葉級(jí)數(shù)62

3.4.3用MATLAB計(jì)算離散傅里葉級(jí)數(shù)63

3.5離散傅里葉變換(DFT)64

3.5.1離散傅里葉變換(DFT)的定義64

3.5.2用MATLAB計(jì)算DFT和IDFT66

3.5.3兩種離散傅里葉變換(DFT與DTFT)的關(guān)系66

3.6離散傅里葉變換(DFT)的特性68

3.6.1隱含周期性68

3.6.2線性性質(zhì)69

3.6.3循環(huán)移位性質(zhì)69

3.6.4循環(huán)折疊性質(zhì)71

3.6.5DFT的循環(huán)對(duì)稱(chēng)性72

3.6.6循環(huán)卷積特性75

3.6.7帕瑟瓦爾定理77

3.7用DFT計(jì)算線性卷積78

3.7.1循環(huán)卷積與線性卷積78

3.7.2分段卷積81

3.7.3分段卷積的MATLAB函數(shù)82

復(fù)習(xí)思考題84

習(xí)題84

第4章 信號(hào)頻譜的高效計(jì)算88

4.1各種傅里葉變換及其相互關(guān)系88

4.1.1傅里葉變換的主要類(lèi)型88

4.1.2DFT與其他變換的直接關(guān)系90

4.2快速傅里葉變換(FFT)91

4.2.1時(shí)域抽取(DIT)基二FFT算法91

4.2.2用MATLAB程序描述FFT算法95

4.2.3基四和其他基的FFT算法96

4.2.4其他FFT算法98

4.3用FFT計(jì)算離散時(shí)間序列的頻譜99

4.3.1有限長(zhǎng)離散時(shí)間序列的頻譜計(jì)算99

4.3.2用補(bǔ)零方法由FFT求DTFT100

4.3.3無(wú)限長(zhǎng)序列的頻譜計(jì)算101

4.4連續(xù)信號(hào)采樣中的頻譜變換103

4.4.1時(shí)域采樣定理(奈奎斯特定理)103

4.4.2由離散序列重構(gòu)模擬信號(hào)106

4.4.3理想預(yù)濾波作用的定量分析109

4.5連續(xù)信號(hào)的頻譜計(jì)算110

4.5.1非周期連續(xù)信號(hào)的頻譜計(jì)算110

4.5.2連續(xù)周期信號(hào)的頻譜計(jì)算116

4.5.3循環(huán)計(jì)算中對(duì)應(yīng)頻點(diǎn)的確定方法117

4.6從頻譜計(jì)算序列信號(hào)(IDFT)119

4.6.1頻率域采樣定理119

4.6.2從頻譜計(jì)算離散時(shí)間序列120

4.6.3從頻譜計(jì)算連續(xù)時(shí)間信號(hào)123

4.7用FFT計(jì)算能量125

4.8小結(jié)126

復(fù)習(xí)思考題127

習(xí)題128

第5章 變換域中的離散時(shí)間系統(tǒng)130

5.1z變換130

5.1.1z變換的定義與收斂性130

5.1.2z變換的重要特性和定理133

5.1.3z變換的計(jì)算實(shí)例135

5.2z反變換和差分方程的解136

5.2.1用留數(shù)定理求z反變換136

5.2.2用部分分式法求z反變換137

5.2.3冪級(jí)數(shù)法(長(zhǎng)除法)求z反變換140

5.2.4用z變換解差分方程142

5.3z域中對(duì)系統(tǒng)的描述146

5.3.1系統(tǒng)函數(shù)(傳遞函數(shù))146

5.3.2正冪系統(tǒng)函數(shù)和零極增益形式149

5.3.3零極點(diǎn)分布與系統(tǒng)的因果性和穩(wěn)定性151

5.4z平面上的譜分析153

5.4.1零極點(diǎn)與頻率特性的關(guān)系153

5.4.2非單位圓周上的頻譜分析154

5.4.3z平面螺旋線上的譜分析(Chirp-z變換)155

5.5理想濾波器158

5.5.1理想的因果低通濾波器的頻率特性158

5.5.2線性相位條件對(duì)脈沖響應(yīng)對(duì)稱(chēng)性的要求160

5.5.3考慮因果性和對(duì)稱(chēng)性對(duì)理想濾波器的影響161

5.6低階數(shù)字濾波器162

5.6.1一階數(shù)字濾波器162

5.6.2二階數(shù)字濾波器164

5.6.3梳狀濾波器的零極點(diǎn)分布165

5.7全通濾波器166

復(fù)習(xí)思考題167

習(xí)題168

第6章 數(shù)字濾波器結(jié)構(gòu)..171

6.1概述171

6.2濾波器的信號(hào)流圖結(jié)構(gòu)及解法172

6.2.1信號(hào)流圖172

6.2.2信號(hào)流圖方程的計(jì)算機(jī)解法173

6.2.3信號(hào)流圖與數(shù)字系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖175

6.3FIR基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)175

6.3.1概述175

6.3.2直接形式176

6.3.3級(jí)聯(lián)形式176

6.3.4線性相位形式177

6.3.5頻率樣本結(jié)構(gòu)178

6.4IIR基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)181

6.4.1直接形式182

6.4.2級(jí)聯(lián)形式182

6.4.3并聯(lián)形式184

6.5一些其他類(lèi)型的濾波器結(jié)構(gòu)189

6.5.1全零點(diǎn)格型(Lattice)濾波器189

6.5.2全極點(diǎn)格型濾波器191

6.5.3用信號(hào)流圖與MATLAB結(jié)合求解格型濾波器193

6.6狀態(tài)變量分析法195

6.6.1狀態(tài)方程和輸出方程195

6.6.2狀態(tài)方程和其他結(jié)構(gòu)參數(shù)的轉(zhuǎn)換196

6.6.3信號(hào)流圖方程與狀態(tài)方程的關(guān)系197

6.6.4例題:正余弦序列產(chǎn)生器197

6.7各種結(jié)構(gòu)形式的比較200

6.7.1從計(jì)算的復(fù)雜性做比較200

6.7.2從減小系數(shù)量化影響做比較200

復(fù)習(xí)思考題200

習(xí)題201

第7章 FIR濾波器設(shè)計(jì)204

7.1數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)的基本要求204

7.1.1數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)基本步驟204

7.1.2數(shù)字濾波器的主要指標(biāo)204

7.1.3為什么以低通濾波器為典型207

7.2線性相位濾波器的特性207

7.2.1線性相位和符幅特性(AmplitudeResponse)207

7.2.2符幅特性的計(jì)算舉例211

7.2.3計(jì)算符幅特性的MATLAB程序212

7.2.4線性相位濾波器的零極點(diǎn)分布214

7.3設(shè)計(jì)FIR濾波器的窗函數(shù)法215

7.3.1對(duì)脈沖響應(yīng)進(jìn)行截?cái)嗟姆治龇椒?15

7.3.2矩形窗截?cái)嗟亩糠治?16

7.3.3幾種其他窗函數(shù)的介紹219

7.3.4MATLAB提供的窗函數(shù)220

7.3.5用窗函數(shù)設(shè)計(jì)FIR濾波器的步驟222

7.4利用頻率樣本法設(shè)計(jì)FIR濾波器228

7.4.1預(yù)期頻率特性的設(shè)置方法228

7.4.2頻率樣本法的設(shè)計(jì)過(guò)程229

7.4.3MATLAB中頻率樣本法的設(shè)計(jì)函數(shù)232

7.5FIR濾波器的最優(yōu)設(shè)計(jì)法233

7.5.1設(shè)計(jì)FIR濾波器的離散最小二乘法234

7.5.2最小最大波動(dòng)法設(shè)計(jì)濾波器238

7.5.3MATLAB中最優(yōu)等波動(dòng)濾波器的設(shè)計(jì)函數(shù)241

7.6FIR濾波器設(shè)計(jì)的一些深入問(wèn)題244

7.6.1關(guān)于四種線性相位濾波器類(lèi)型的應(yīng)用范圍244

7.6.2數(shù)字微分器的設(shè)計(jì)244

7.6.3Hilbert變換器的設(shè)計(jì)247

復(fù)習(xí)思考題249

習(xí)題250

第8章 IIR濾波器設(shè)計(jì)253

8.1關(guān)于模擬濾波器的預(yù)備知識(shí)253

8.1.1模擬濾波器的指標(biāo)253

8.1.2以模擬濾波器為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)方法255

8.2模擬濾波器原型的設(shè)計(jì)256

8.2.1巴特沃斯低通濾波器256

8.2.2切比雪夫I型低通濾波器261

8.2.3切比雪夫II型低通濾波器266

8.2.4橢圓低通濾波器268

8.2.5濾波器原型的相位響應(yīng)270

8.3由模擬濾波器變換為數(shù)字濾波器270

8.3.1脈沖響應(yīng)不變法270

8.3.2雙線性變換法276

8.4模擬濾波器的頻帶變換284

8.4.1低通到低通的頻帶變換285

8.4.2低通到高通的頻帶變換285

8.4.3低通到帶通的頻帶變換286

8.4.4低通到帶阻的頻帶變換287

8.4.5信號(hào)處理工具箱中的頻帶變換函數(shù)288

8.5數(shù)字濾波器的頻帶變換291

8.6MATLAB中直接設(shè)計(jì)IIR數(shù)字濾波器的函數(shù)296

8.7IIR和FIR數(shù)字濾波器的比較297

8.8MATLAB中的濾波器設(shè)計(jì)工具(fdatool)298

復(fù)習(xí)思考題300

習(xí)題301

第9章 綜合應(yīng)用303

9.1信號(hào)處理工具(sptool)的介紹303

9.2語(yǔ)音數(shù)字化量化噪聲的改善306

9.3系數(shù)量化和運(yùn)算量化的影響310

9.3.1數(shù)的浮點(diǎn)和定點(diǎn)表示方法310

9.3.2系數(shù)量化對(duì)FIR濾波器的影響舉例311

9.3.3系數(shù)量化對(duì)IIR濾波器的影響舉例312

9.3.4運(yùn)算量化和溢出問(wèn)題313

9.3.5濾波器設(shè)計(jì)工具中的量化處理314

9.3.6定點(diǎn)(Fix-point)工具箱315

9.4數(shù)字信號(hào)處理在雙音撥號(hào)系統(tǒng)中的應(yīng)用316

9.4.1雙音多頻撥號(hào)316

9.4.2Goertzel算法316

9.4.3檢測(cè)DTMF信號(hào)的DFT參數(shù)選擇318

9.4.4生成和檢測(cè)DTMF信號(hào)的演示程序319

9.5正余弦信號(hào)的頻譜分析320

9.6音樂(lè)信號(hào)處理326

9.6.1時(shí)域處理方法326

9.6.2頻域處理方法327

9.7變采樣率數(shù)字濾波329

9.7.1信號(hào)的整數(shù)倍內(nèi)插329

9.7.2信號(hào)的整數(shù)倍抽取331

9.7.3分?jǐn)?shù)倍變采樣率和相應(yīng)的MATLAB函數(shù)332

9.7.4整數(shù)倍抽取和內(nèi)插的應(yīng)用舉例333

9.8稀疏天線陣列設(shè)計(jì)333

復(fù)習(xí)思考題335

習(xí)題336

第10章信號(hào)處理從概念設(shè)計(jì)到芯片實(shí)現(xiàn)338

10.1嵌入式系統(tǒng)及其開(kāi)發(fā)流程338

10.2系統(tǒng)仿真(Simulink)工具簡(jiǎn)介339

10.2.1概述339

10.2.2模塊庫(kù)及模型的建立340

10.2.3仿真的運(yùn)行341

10.3MATLAB與嵌入式代碼的銜接342

10.4基于模型的開(kāi)發(fā)流程343

10.5嵌入式代碼開(kāi)發(fā)的一個(gè)實(shí)例345

10.6數(shù)字信號(hào)處理的未來(lái)349

附錄A信號(hào)處理工具箱函數(shù)集351

附錄B本書(shū)自編子程序索引表357

附錄C例題程序索引表358

附錄D圖形生成和演示程序索引表362

參考文獻(xiàn)363