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    【作者】 潘矜矜、潘丹青 
    【所屬類別】 圖書  工業技術  一般工業技術 
    【出版社】化學工業出版社 
    【ISBN】9787122427144
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    內容介紹



    開本:16開
    紙張:膠版紙
    包裝:平裝

    是否套裝:否
    國際標準書號ISBN:9787122427144
    作者:潘矜矜、潘丹青

    出版社:化學工業出版社
    出版時間:2023年07月 

        
        
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    編輯推薦

    1、本書充分考慮了讀者的數學基礎,從初學者的角度編排講授順序,盡可能忽略繁雜的數學推導,突出基本概念。2、作者基於多年教學經驗,授課過程中學生反饋的疑難問題,技術人員工作過程中踫到的難題、實際應用時遇到的場景,進行了思考和總結。3、內容豐富,分為3大部分:入門知識,基礎理論,濾波器設計與實現。4、理論講解深入淺出,幫助讀者充分理解覆蓋的知識點,重點培養讀者應用數學知識解決問題的能力,從而使讀者能夠高效地學習並掌握基本概念及知識點的用法和算法原理,迅速建立起數字信號處理的知識體繫框架。5、實例解析透徹,引導讀者的從不同的角度、用不同的方法去理解問題,幫助讀者把數學和計算與解決實際問題的方法和途徑聯繫起來。6、配有視頻資源,對關鍵內容做重點解讀,掃描二維碼即可觀看。

     
    內容簡介

    本書基於數字信號處理技術的特點,分3大部分,從理論知識和實戰解析兩個角度,詳細講解了數字信號處理的相關知識。第1部分是入門理論,主要介紹數學基礎、離散信號與繫統基本原理及相關理論。第2部分是進階知識,主要內容為離散傅裡葉變換DFT、FFT以及數字信號處理中關於采樣、譜分析等實際問題的討論,幫助讀者迅速建立起數字信號處理的知識體繫框架。第3部分是濾波器設計與實現,詳細講解了模擬濾波器基礎、IIR數字濾波器、FIR數字濾波器設計原理以及濾波器的結構等內容。本書配有視頻資源,對關鍵內容做重點解讀,掃描二維碼即可觀看。本書可作為電子信息工程、通信工程、信號與信息處理等專業高年級本科生或研究生的參考資料,也可供從事交叉學科如人工智能、醫學工程等專業的工程技術人員學習使用。

    目錄
    緒論1


    第1部分入門理論4
    第1章數學基礎5
    1.1連續信號和離散信號5
    1.2復數和復變函數6
    1.2.1復數的表示6
    1.2.2復變函數10
    1.2.3相量與正弦穩態11
    1.3有限級數和無窮級數12
    1.3.1關於級數的一般定義12
    1.3.2函數項級數13
    1.3.3冪級數14

    緒論1


    第1部分入門理論4
    第1章數學基礎5
    1.1連續信號和離散信號5
    1.2復數和復變函數6
    1.2.1復數的表示6
    1.2.2復變函數10
    1.2.3相量與正弦穩態11
    1.3有限級數和無窮級數12
    1.3.1關於級數的一般定義12
    1.3.2函數項級數13
    1.3.3冪級數14
    1.4有理式的運算14
    1.4.1整有理式15
    1.4.2有理式16
    1.4.3有理式的零點和極點17
    1.4.4部分分式分解18
    1函數的微分和積分21
    1.5.1微分和有限差分21
    1.5.2積分和求和21

    第2章離散時間序列的信號分析23
    2.1采樣——從模擬信號到離散時間信號23
    2.1.1采樣的基本概念23
    2.1.2從連續信號到離散序列的轉換24
    2.1.3采樣定理25
    2.2離散時間信號的表示——序列26
    2.2.1序列的定義與表示27
    2.2.2常用典型序列28
    2.2.3周期序列與非周期序列32
    2.3序列的基本運算34
    2.3.1序列的加減法和乘法34
    2.3.2序列的移位與反折35
    2.3.3序列的抽取與插值36
    2.4序列的卷積和37
    2.4.1卷積和的定義37
    2.4.2卷積和的運算性質38
    2.4.3卷積和的計算方法40
    2.5序列的周期延拓與循環移位44
    2.5.1周期延拓的定義44
    2.5.2周期延拓的運算規則45
    2.5.3有限長序列的循環移位46
    2.6周期卷積與循環卷積47
    2.6.1周期卷積與循環卷積的定義47
    2.6.2循環卷積的計算方法48
    2.6.3分段卷積50

    第3章離散時間繫統時域分析55
    3.1離散時間繫統的定義55
    3.2離散線性時不變繫統55
    3.2.1線性繫統和非線性繫統56
    3.2.2時變和時不變繫統57
    3.2.3離散線性時不變繫統的數學模型58
    3.2.4差分方程的時域經典法61
    3.3離散LTI繫統的響應65
    3.3.1零輸入響應66
    3.3.2零狀態響應和單位脈衝響應67
    3.3.3離散LTI繫統的全響應69
    3.3.4復合繫統的單位脈衝響應71
    3.4繫統的因果性和穩定性72
    3.4.1因果繫統和非因果繫統72
    3.4.2穩定與不穩定繫統74

    第4章離散時間信號與繫統的變換域分析76
    4.1序列的z變換76
    4.1.1z變換的定義76
    4.1.2z變換的收斂域79
    4.1.3序列定義域對z變換收斂域的影響81
    4.1.4z變換的基本性質與定理84
    4.1.5z反變換92
    4.1.6z變換解差分方程98
    4.2離散時間序列的傅裡葉變換103
    4.2.1離散時間序列傅裡葉變換(DTFT)的定義103
    4.2.2離散時間序列傅裡葉變換(DTFT)的性質107
    4.2.3離散時間序列傅裡葉反變換109
    4.2.4序列傅裡葉變換與連續非周期信號傅裡葉變換的關繫111
    4.3繫統函數與繫統性能117
    4.3.1繫統函數與繫統零極點圖117
    4.3.2繫統函數的極點與繫統的因果穩定性120
    4.3.3繫統的頻率響應函數124
    4.3.4離散LTI繫統頻響的幾何確定法131


    第2部分進階知識135
    第5章離散傅裡葉變換DFT136
    5.1離散傅裡葉變換136
    5.1.1離散傅裡葉變換DFT的定義136
    5.1.2旋轉因子140
    5.1.3離散傅裡葉變換的隱含周期性142
    5.1.4離散傅裡葉變換的性質143
    5.1.5DFT的計算153
    5.2離散傅裡葉反變換IDFT與頻域抽樣理論159
    5.2.1IDFT的計算方法159
    5.2.2頻域抽樣定理162
    5.2.3IDFT的高效算法164
    5.2.4X(k)的插值重構164
    5.3離散傅裡葉變換DFT的性能參數166
    5.3.1DFT涉及的頻率問題167
    5.3.2DFT的譜分辨率與柵欄效應170
    5.4DFT應用171
    5.4.1用DFT計算循環卷積和線性卷積和172
    5.4.2利用DFT進行譜分析174
    5.4.3正交頻分復用繫統186

    第6章快速傅裡葉變換FFT188
    6.1FFT的基本思想188
    6.1.1DFT變換的運算量188
    6.1.2DFT變換的計算復雜度189
    6.1.3減少DFT運算量的基本思路190
    6.2基2-FFT算法190
    6.2.1時域抽取的基2-FFT算法191
    6.2.2按頻率抽取的基2-FFT算法197
    6.2.3基2-FFT算法的計算量分析199
    6.2.4IDFT的快速算法IFFT199
    6.3其他快速算法簡介200

    第7章傅裡葉分析202
    7.1連續時間周期信號的傅裡葉級數及頻譜202
    7.1.1連續周期信號的傅裡葉級數202
    7.1.2連續周期信號的頻譜和功率譜204
    7.1.3傅裡葉級數與小方均誤差206
    7.2連續時間非周期信號和周期信號的傅裡葉變換206
    7.2.1非周期信號的傅裡葉變換和反變換206
    7.2.2周期信號的傅裡葉變換208
    7.3離散時間周期序列的傅裡葉級數和傅裡葉變換210
    7.3.1離散傅裡葉級數210
    7.3.2從離散傅裡葉級數到離散傅裡葉變換211
    7.4四種傅裡葉變換關繫的總結211


    第3部分濾波器設計與實現213
    第8章模擬濾波器基礎214
    8.1模擬濾波器的基本概念214
    8.1.1模擬濾波器的幅頻響應214
    8.1.2理想濾波器的頻域特性與分類217
    8.1.3模擬低通濾波器的技術指標218
    8.2模擬低通濾波器設計219
    8.2.1模擬巴特沃斯低通濾波器設計原理220
    8.2.2模擬切比雪夫低通濾波器226
    8.2.3橢圓低通濾波器237
    8.2.4四種類型模擬濾波器的比較238
    8.3模擬濾波器的頻帶變換239
    8.3.1從歸一化模擬低通濾波器到模擬高通濾波器的變換239
    8.3.2從歸一化模擬低通濾波器到模擬帶通濾波器的變換240

    第9章IIR數字濾波器243
    9.1經典IIR數字濾波器的設計244
    9.1.1數字濾波器的技術指標244
    9.1.2表征數字濾波器頻率響應特性的三個參量246
    9.2脈衝響應不變法設計IIR數字低通濾波器249
    9.2.1脈衝響應不變法的原理249
    9.2.2脈衝響應不變法的性能分析253
    9.3雙線性變換法設計IIR數字低通濾波器254
    9.3.1雙線性變換法的原理254
    9.3.2雙線性變換法的性能分析256
    9.3.3雙線性變換法設計IIR數字低通濾波器的步驟257
    9.3.4雙線性變換法的頻率轉換259
    9.4全通濾波器262
    9.5梳狀濾波器263

    第10章FIR數字濾波器265
    10.1通用FIR濾波器265
    10.1.1FIR濾波器的基本特征265
    10.1.2通用FIR濾波器的設計與應用268
    10.2線性相位FIR濾波器271
    10.2.1線性相位FIR濾波器的條件與分類271
    10.2.2線性相位FIR濾波器的特點277
    10.3窗函數法設計FIR濾波器281
    10.3.1窗函數法設計FIR濾波的基本思路282
    10.3.2加窗對濾波器頻率特性的影響284
    10.3.3窗函數設計法設計線性相位濾波器的步驟289
    10.4頻域抽樣法設計FIR濾波器295
    10.4.1頻域抽樣法的基本思想295
    10.4.2頻域抽樣法設計FIR數字濾波器的步驟299
    10.5數字信號處理的實現302
    10.6IIR數字濾波器和FIR數字濾波器的比較304

    第11章數字濾波器的網絡結構306
    11.1繫統模擬306
    11.1.1繫統的模擬框圖307
    11.1.2用信號流圖表示網絡結構309
    11.2數字濾波器的基本網絡結構309
    11.2.1IIR濾波器的基本網絡結構310
    11.2.2FIR濾波器的基本網絡結構313


    參考文獻323

    附錄例題索引324

    前言
    次承擔數字信號處理這門課程的教學任務時,教學對像是自動化專業的大四學生,授課學時僅安排30個學時;第二次上課的教學對像是通信工程專業中職升本班學生,學時是48學時。他們的特點,前者是沒有信號與繫統基礎,後者,干脆是沒有上過高中。在教學過程中,的感受就是面對那些缺少基礎知識的學生,需要的就是一本適合他們的參考書,能夠將數字信號處理學習需要的背景知識,用與他們的知識儲備和認知水平相匹配的方式進行鋪墊,從簡單的必要知識開始,逐步過渡到貌似高深的先進技術的那些原理。事實上,對於大多數初學者來說,要掌握數學在通信技術中的應用邏輯和方法,不斷復習和應用數學方面的知識也是很有必要的。

    次承擔數字信號處理這門課程的教學任務時,教學對像是自動化專業的大四學生,授課學時僅安排30個學時;第二次上課的教學對像是通信工程專業中職升本班學生,學時是48學時。他們的特點,前者是沒有信號與繫統基礎,後者,干脆是沒有上過高中。在教學過程中,的感受就是面對那些缺少基礎知識的學生,需要的就是一本適合他們的參考書,能夠將數字信號處理學習需要的背景知識,用與他們的知識儲備和認知水平相匹配的方式進行鋪墊,從簡單的必要知識開始,逐步過渡到貌似高深的先進技術的那些原理。事實上,對於大多數初學者來說,要掌握數學在通信技術中的應用邏輯和方法,不斷復習和應用數學方面的知識也是很有必要的。
    當我開始第三次數字信號處理課程教學時,有了一個很好的契機。那是在2020年春季學期,因為新冠肺炎疫情的影響,學生隻能在線學習,我的課程變成了直播課。每次直播後,我會將當時的授課內容進行精簡,以知識點對應的例題習,做成一個個10多分鐘的短視頻,取名《數字信號處理教程(超濃縮版)》,應學生們的要求發布到年輕人多的B站平臺。全部視頻隻有8個多小時,主要是想給學生們一個課後復習的平臺,幫助其順利通過考試。沒想到的是,全國很多學生和相關行業的科技人員都關注了這個視頻,並通過私信以及其他方式提出了很多自己踫到的難題、實際應用時遇到的場景以及對視頻內容的見解,這些對我啟發非常大。在他們的建議下,我不斷優化視頻內容,並將自己在各種教材習題、例題、考研真題等題目的解題過程中發現的知識斷點加以補充和完善,在確保視頻深入淺出的基礎上,力求保證數學的嚴謹性。這個視頻從發布到現在,經歷了三個年頭,播放量已經達到了100多萬,每個學期的期末,更是常有學生通宵刷視頻,成為很多在校大學生的B站年度陪伴視頻。
    在出版社編輯的建議下,基於以上視頻內容,我們做了進一步的完善,形成了本書。編寫過程中,充分考慮了讀者的數學基礎,從初學者的角度編排講授順序,盡可能忽略繁雜的數學推導,突出基本概念,通過理論公式與例題相結合的形式,深入淺出,幫助讀者充分理解覆蓋的知識點,重點培養讀者應用數學知識解決問題的能力,從而使讀者能夠高效地學習並掌握基本概念及知識點的用法和算法原理,迅速建立起數字信號處理的知識體繫框架。
    本書共分為3個部分。第1部分是入門理論,主要介紹數學基礎、離散信號與繫統基本原理及相關理論,入門知識內容與信號與繫統課程離散部分基本是交叉的,沒有信號與繫統基礎的讀者可以從這個部分開始閱讀。第2部分是進階知識,主要內容為離散傅裡葉變換DFT、FFT以及數字信號處理中關於采樣、譜分析等實際問題的討論。第3部分是濾波器設計與實現,主要內容是模擬濾波器基礎、IIR數字濾波器、FIR數字濾波器設計原理以及濾波器的結構等內容。
    本書配有視頻資源,對關鍵內容做重點解讀,掃描二維碼即可觀看。
    感謝我的合作者桂林航天工業學院潘丹青老師。潘丹青具有扎實的專業基礎、嚴謹的學術作風以及豐富的教學經驗,為本書的數學理論、計算機編程、行文規範性等關鍵方面提供了強有力的專業支持。另外,本書配套視頻的剪輯工作由蔡錦峰和楊錦文協助完成。
    感謝我的同事,我們是一個很好的團隊——桂林航天工業學院通信工程教學團隊,我們團結和諧,專業務實,為教育事業孜孜不倦地耕耘。為了讓我順利完成本書的編寫工作,同事們提供了很多專業建議,並且不斷地鼓勵我堅持完成本書的寫作。當然,這個團隊,包括本書的出版,也獲得了桂林航天工業學院教務處的大力支持,包括資金支持和政策支持。
    對於探索數字信號處理技術浩瀚海洋而言,本書隻能起到一個拋磚引玉的作用。希望讀者能夠從中獲得一些啟發,終應用到新技術中去。
    由於時間緊迫,知識有限,書中難免存在不妥之處,懇請讀者批評指正。

    桂林航天工業學院  潘矜矜













     
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