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信号处理导论


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徐明星 编著
978-7-111-33021-9
26.00
211
2011年05月03日

通信 > 综合

3721
简体中文
16

教材
重点大学计算机教材








本书较为系统地介绍了信号处理的基础理论与基本概念,并通过大量实例展示了信号处理理论的应用。全书共6章,内容包括:信号处理的基本概念、连续时间傅里叶变换、拉普拉斯变换、Z变换、离散时间信号的傅里叶分析、系统与系统分析等。此外,为便于读者巩固所学知识,每章后都给出了大量的习题。
信号处理学科从傅里叶分析面世迄今已有半个多世纪,它对信息技术、物理学、生物科学、工程科学等领域的发展起了巨大的推动作用。本书结合作者长期的教学科研实践讲述了信号处理的基本原理和基本概念,并通过大量实例展示了信号处理理论的应用。

本书特点:将信号处理的基本理论与实践紧密结合,突出实践特色。
强调各种变换与原理的物理意义,讲清这些基本知识点的来龙去脉。
针对日益广泛应用的计算机处理技术,把连续傅里叶变换、离散时间傅里叶变换以及离散傅里叶变换放到一个整体框架中,以信号频谱分析与处理的可计算性为线索,逐步讲授信号处理的各种方法与原理,使学生能更全面和准确地把握相关的理论知识。
为方便教学,本书为教师配有PPT,有需要者请登录华章网站(www.hzbook.com)下载。
关于信号处理的原理与方法,是许多高等院校本科相关专业的重要基础课,广泛应用于通信、控制、航空航天、电子信息等领域。本课程的任务是研究信号分析和处理的基本概念与方法,重点是建立通过变换在频域对信号进行分析和处理的思想方法,为今后更深层次、更广范围的信号处理方法的学习与应用打下理论基础。
  作者在借鉴国内外优秀教材的基础上,经过多年的信号处理原理的本科课程教学工作,逐渐形成了自己对课程相关内容的独特理解,本书即是在多年讲义的基础上加以整理形成的。考虑到计算机技术的日益广泛应用,计算机在信号处理中发挥着越来越不可忽视、不可替代的重要作用,因此,作者在教学内容安排上,始终是沿着如何应用计算机(或其他数字处理设备)来处理信号这个主线,来讲授关于信号处理的一般概念
、常见方法和基本原理,从而加强了课程内容之间的有机联系,突出了理论与实践的紧密结合。
  全书共分为6章。第1章围绕信号这个被研究和处理的对象,介绍了关于信号、信号处理、系统的一般概念,涉及信号的表示方法、分类方法、各种信号运算、各种信号分解方法、处理信号的一般过程,以及系统的基本概念等。第2章从信号的正交函数分解开始,介绍了连续时间信号的傅里叶级数展开FS、傅里叶变换的定义与性质、周期信号与离散采样信号的傅里叶变换、采样定理等内容。第3章在连续时间信号分析方法
的基础上,针对处理连续时间信号的连续时间系统的分析需求,简要介绍了拉普拉斯变换LT。第4章以采样后的离散时间序列为对象,介绍了Z变换,包括Z变换的定义、性质、逆变换的求解方法等,为分析和设计离散时间系统打下数学基础。第5章围绕离散时间信号的分析,介绍了离散时间傅里叶变换DTFT的定义、性质,以及DTFT的频谱计算,然后在此基础上引入离散傅里叶变换DFT,介绍了DFT的性质、快速算法FFT以及DFT的应用。第6章介绍了系统定义、系统属性、系统表示与分析方法,在数字滤波器的设计方法中,介绍了用窗函数法进行FIR滤波器设计和用双线性变换法进行IIR滤波器设计。
  本书适合作为高等院校电子信息、计算机科学与技术等专业“信号处理原理(基础)”课程的教材使用。教学时,可按48~64学时进行相应内容安排。
  由于作者水平有限,书中文字错误和不足、内容安排的不当之处在所难免,恳请广大读者批评指正。

徐明星
2011年2月于清华园
前言
教学建议
第1章基本概念
11信号的概念
111信息、 消息和信号
112描述信号的方法
12信号的分类
121确定信号与随机信号
122实值信号与复值信号
123时间连续信号与时间离散信号
124周期信号与非周期信号
125能量信号与功率信号
126奇异信号与普通信号
127因果信号与非因果信号
13典型普通信号
131指数信号
132正弦信号
133复指数信号
134高斯信号(钟形脉冲信号)
135Sa(t)信号
14信号的运算
141四则运算
142时移、 尺度与反褶运算
143积分与微分运算
144卷积运算
145相关运算
15奇异信号
151单位斜变信号
152单位阶跃信号
153单位矩形脉冲信号
154符号函数信号
155单位冲激信号
16信号的分解
161直流分量与交流分量
162偶分量与奇分量
163实部分量与虚部分量
164脉冲分量
165正交函数分量
17信号处理
171信号处理的意义
172数字信号处理的过程
18系统与系统分析
181系统的概念
182系统的性质
习题
第2章连续时间傅里叶变换
21引言
22用完备正交函数集表示信号
221正交矢量
222正交函数
223正交函数集
224正交复变函数集
225完备正交函数集
226信号分解为完备正交函数
23周期信号的频谱分析——傅里叶级数(FS)
231三角形式的FS
232复指数形式的FS
233两种傅里叶级数展开形式之间的联系
234具有对称性的周期信号的FS
235周期信号的傅里叶频谱
24非周期信号的频谱分析——傅里叶变换(FT)
241非周期信号的频谱密度
242傅里叶变换的定义
243FT与IFT的特性
244FT存在的充分条件
25典型非周期信号的傅里叶变换
251单边指数信号
252双边指数信号
253矩形脉冲信号
254符号函数
26冲激信号和阶跃信号的傅里叶变换
261冲激信号
262直流信号
263单位阶跃信号
27傅里叶变换的性质
271线性
272反褶与共轭性
273奇偶虚实性
274对称性
275尺度变换
276时间平移(延时)
277频移
278时域微分
279频域微分
2710时域积分
2711频域积分
2712时域卷积定理
2713频域卷积定理
2714帕斯瓦尔定理
28周期信号的FT
281正余弦信号的FT
282一般周期信号的FT
29抽样信号的FT及抽样定理
291抽样信号的FT
292时域抽样定理
293矩形脉冲抽样
习题
第3章拉普拉斯变换
31引言
32拉普拉斯变换的定义
321拉普拉斯变换的收敛域
322常见函数的拉普拉斯变换
33拉普拉斯变换的基本性质
34拉普拉斯逆变换
341用留数定理求逆变换
342用部分分式法求逆变换
35拉普拉斯变换与傅里叶变换的关系
351从FT求LT
352从LT求FT
习题
第4章Z变换
41引言
42Z变换的定义
43Z变换的收敛域
431有限长度序列
432右边序列
433左边序列
434双边序列
435Z变换极点位置与收敛域的关系
44常用序列及其ZT
441单位冲激序列δ(n)
442单位阶跃序列u(n)
443矩形脉冲序列GN(n)
444单位斜变序列nu(n)
445单边指数序列anu(n)
446单边正、余弦序列
45Z变换的性质
451线性
452时域平移
453序列线性加权(z域微分)
454序列指数加权(z域尺度变换)
455序列反褶
456时域共轭
457初值定理
458终值定理
459时域卷积定理
4510z域卷积定理
4511帕斯瓦尔定理
46逆Z变换
461部分分式展开法
462幂级数展开法
463留数法
习题
第5章离散时间信号的傅里叶分析
51引言
52抽样信号频谱与连续时间信号频谱的关系
53抽样信号频谱的数值计算——离散时间傅里叶变换DTFT
531用离散序列值计算抽样信号的频谱
532关于DTFT公式的几点说明
533频率归一的DTFT
534DTFT的基本性质
54加窗序列的DTFT
541加窗对序列频谱的影响
542小结
55DTFT的数值计算——连续频谱离散化
551某个频率处的DTFT频谱密度值
552某个频率范围上均匀分布的多个频率点的DTFT频谱密度值
56离散傅里叶变换DFT
561DFT的定义 
562DFT的矩阵表示法
563补零与回绕
564离散傅里叶逆变换IDFT
57DFT的性质
571DFT频谱的特点
572DFT变换的性质
58DFT的快速算法——FFT
581DFT的算法复杂度
582快速傅里叶变换(FFT)的算法原理
583FFT的算法流程
59DFT应用中的问题
591频带分析宽度与频率分辨率
592序列加窗与频谱泄漏
593频谱离散化与栅栏效应
594DTFT物理频率分辨率与DFT计算频率分辨率
595DFT/IDFT与连续时间信号的频谱分析
习题
第6章系统分析与数字滤波器设计
61引言
611系统的概念
612系统的激励与响应
613系统的表示方法
62线性时不变系统
621线性系统
622时不变系统
623线性时不变系统特性的表征方法
624线性时不变系统的串联与并联
625线性时不变系统的因果性
626线性时不变系统的稳定性
63线性时不变系统的传递函数
631系统传递函数的定义
632系统传递函数与差分方程的关系
633系统传递函数与系统频率响应的关系
634系统传递函数与系统因果性和稳定性的关系
635小结
64滤波器的基本概念
641引言
642模拟滤波器
643数字滤波器
65FIR数字滤波器的设计
651窗函数法设计低通FIR滤波器
652其他类型FIR滤波器的设计
66IIR数字滤波器的设计
661双线性变换法设计低通IIR滤波器
662其他类型IIR滤波器的设计
习题
参考文献
计算机\通信
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