信号处理技术 (2010 年度畅销榜NO.63622 )

本书介绍信号处理技术的基本原理、方法和应用。全书共分为八章，内容包括：信号的基本概念；数据采集与模拟信号的数字化；离散系统与z变换；离散傅里叶变换和快速傅里叶变换：功率谱分析及应用，频率响应函数分析及应用；波形分析，相关分析及应用；数字滤波器设计；数字信号处理的硬件实现；小波分析。大部分章节附有习题和思考题。本书可作为工科电类专业本科生的教材和教学参考书，也可供有关教师和工程技术人员参考。\r\n
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0 绪论 \r\n\r\n 0. 1 信号及其描述 \r\n\r\n 0. 1. 1 确定性信号 \r\n\r\n 0. 1. 2 随机信号 \r\n\r\n 0. 2 信号处理的基本内容 \r\n\r\n 0. 3 信号处理的发展与应用 \r\n\r\n 1 数据采集与模拟信号数字化 \r\n\r\n 1. 1 采样技术 \r\n\r\n 1. 1. 1 采样过程 \r\n\r\n 1. 1. 2 采样定理 \r\n\r\n 1. 1. 3 频率混叠 \r\n\r\n 1. 1. 4 采样方式 \r\n\r\n 1. 2 量化 \r\n\r\n 1. 2. 1 定义 \r\n\r\n 1. 2. 2 量化方法 \r\n\r\n 1. 2. 3 量化误差 \r\n\r\n 1. 3 编码 \r\n\r\n 1. 4 孔径时间 \r\n\r\n 1. 5 数据采集系统 \r\n\r\n 1. 5. 1 数据采集系统的结构形式 \r\n\r\n 1. 5. 2 数据采集系统的软件 \r\n\r\n 1. 5. 3 典型数据采集系统 \r\n\r\n 本章小结 \r\n\r\n 习题和思考题 \r\n\r\n 2 离散系统与z变换 \r\n\r\n 2. 1 序列的表示与运算 \r\n\r\n 2. 1. 1 离散时间信号 \r\n\r\n 2. 1. 2 种常用序列 \r\n\r\n 2. 1. 3 序列的运算 \r\n\r\n 2. 2 z变换及其性质 \r\n\r\n 2. 2. 1 序列的z变换 \r\n\r\n 2. 2. 2 z变换的基本性质 \r\n\r\n 2. 2. 3 z反变换 \r\n\r\n 2. 3 离散系统的数学模型与分析 \r\n\r\n 2. 3. 1 离散系统的数学模型 \r\n\r\n 2. 3. 2 差分方程的描述 \r\n\r\n 2. 3. 3 离散卷积的描述 \r\n\r\n 2. 3. 4 离散状态方程描述 \r\n\r\n 2. 4 物理可实现系统 \r\n\r\n 2. 4. 1 因果系统 \r\n\r\n 2. 4. 2 稳定系统 \r\n\r\n 2. 4. 3 物理可实现系统 \r\n\r\n 本章小结 \r\n\r\n 习题和思考题 \r\n\r\n 3 离散傅里叶变换和快速傅里叶变换 \r\n\r\n 3. 1 傅里叶变换概述 \r\n\r\n 3. 1. 1 离散时间序列傅里叶变换 \r\n\r\n 3. 1. 2 离散时间序列傅里叶变换性质 \r\n\r\n 3. 2 离散傅里叶变换 \r\n\r\n 3. 2. 1 周期序列的离散傅里叶级数 \r\n\r\n 3. 2. 2 离散傅里叶变换 \r\n\r\n 3. 3 离散傅里叶变换性质 \r\n\r\n 3. 3. 1 线性与对称性 \r\n\r\n 3. 3. 2 序列的循环移位与循环卷积 \r\n\r\n 3. 3. 3 用循环卷积计算序列的线性卷积 \r\n\r\n 3. 3. 4 DFT在实际应用中的问题 \r\n\r\n 3. 4 快速傅里叶变换 \r\n\r\n 3. 4. 1 概述 \r\n\r\n 3. 4. 2 时间抽取(DIT)基2FFT算法 \r\n\r\n 3. 4. 3 频域抽取(DIF)基2FFT算法 \r\n\r\n 3. 4. 4 快速傅里叶逆变换 \r\n\r\n 3. 4. 5 线性调频z变换算法 \r\n\r\n 本章小结 \r\n\r\n 习题和思考题 \r\n\r\n 4 频域分析 \r\n\r\n 4. 1 概述 \r\n\r\n 4. 2 功率谱分析及应用 \r\n\r\n 4. 2. 1 功率的概念 \r\n\r\n 4. 2. 2 巴什瓦定理 \r\n\r\n 4. 2. 3 功率谱的计算 \r\n\r\n 4. 2. 4 功率谱应用 \r\n\r\n 4. 2. 5 互谱分析 \r\n\r\n 4. 3 倒频谱分析及应用 \r\n\r\n 4. 3. 1 语言信号的分析 \r\n\r\n 4. 3. 2 对齿轮和轴承等动态分析和故障诊断 \r\n\r\n 4. 4 谱分析中的几个重要问题 \r\n\r\n 4. 4. 1 预处理 \r\n\r\n 4. 4. 2 频谱泄漏与窗函数 \r\n\r\n 4. 4. 3 谱分析的基本步骤 \r\n\r\n 4. 4. 4 频谱校正方法 \r\n\r\n 4. 5 频率响应函数分析及应用 \r\n\r\n 4. 5. 1 频率响应函数的基本特性 \r\n\r\n 4. 5. 2 相干函数 \r\n\r\n 4. 5. 3 频率响应函数的测定 \r\n\r\n 4. 5. 4 频率响应函数的应用 \r\n\r\n 本章小结 \r\n\r\n 习题和思考题 \r\n\r\n 5 时域分析 \r\n\r\n 5. 1 波形分析 \r\n\r\n 5. 1. 1 周期波形参数及其求法 \r\n\r\n 5. 1. 2 复杂周期波形的谐波分析 \r\n\r\n 5. 1. 3 随机波形分析 \r\n\r\n 5. 2 相关分析 \r\n\r\n 5. 2. 1 相关系数 \r\n\r\n 5. 2. 2 自才目关函数 \r\n\r\n 5. 2. 3 自才目关函数应用 \r\n\r\n 5. 3 互相关函数 \r\n\r\n 5. 3. 1 定义和性质 \r\n\r\n 5. 3. 2 估计方法 \r\n\r\n 5. 3. 3 互相关函数的应用 \r\n\r\n 本章小结 \r\n\r\n 习题和思考题 \r\n\r\n 6 数字滤波器设计 \r\n\r\n 6. 1 滤波器概述 \r\n\r\n 6. 1. 1 滤波概念与基本原理 \r\n\r\n 6. 1. 2 滤波器的分类与技术要求 \r\n\r\n 6. 2 典型模拟滤波器设计简介 \r\n\r\n 6. 2. 1 概述 \r\n\r\n 6. 2. 2 巴特沃斯模拟低通滤波器设计 \r\n\r\n 6. 2. 3 切比雪夫模拟低通滤波器设计 \r\n\r\n 6. 3 无限冲激响应(IIR)数字滤波器设计 \r\n\r\n 6. 3. 1 用冲激响应不变法设计IIR DF \r\n\r\n 6. 3. 2 用双线性变换法设计IIR DF \r\n\r\n 6. 3. 3 IIR数字滤波器的频率变换法 \r\n\r\n 6. 4 有限冲激响应(FIR)数字滤波器设计 \r\n\r\n 6. 4. 1 概述 \r\n\r\n 6. 4. 2 用窗函数法设计FIRDF \r\n\r\n 本章小结 \r\n\r\n 习题和思考题 \r\n\r\n 7 数字信号处理的硬件实现 \r\n\r\n 7. 1 概述 \r\n\r\n 7. 1. 1 DSP的特点 \r\n\r\n 7. 1. 2 DSP的分类 \r\n\r\n 7. 1. 3 DSP的发展 \r\n\r\n 7. 1. 4 DSP的应用领域 \r\n\r\n 7. 2 ADSP21XX定点DSP \r\n\r\n 7. 2. 1 体系结构 \r\n\r\n 7. 2. 2 指令系统 \r\n\r\n 7. 3 ADSP21XX开发工具 \r\n\r\n 7. 3. 1 概述 \r\n\r\n 7. 3. 2 系统构造器 \r\n\r\n 7. 3. 3 汇编器 \r\n\r\n 7. 3. 4 连接器 \r\n\r\n 7. 3. 5 模拟器 \r\n\r\n 7. 3. 6 PROM生成器 \r\n\r\n 7. 3. 7 实验板 \r\n\r\n 7. 3. 8 在线仿真器 \r\n\r\n 7. 4 ADSP21XX编程举例 \r\n\r\n 7. 4. 1 定点算术算法 \r\n\r\n 7. 4. 2 解差分方程 \r\n\r\n 7. 4. 3 滤波器实现 \r\n\r\n 本章小结 \r\n\r\n 8 小波分析 \r\n\r\n 8. 1 短时傅里叶变换及其时频分析 \r\n\r\n 8. 2 连续小波变换及其性质 \r\n\r\n 8. 2. 1 连续小波函数 \r\n\r\n 8. 2. 2 连续小波变换 \r\n\r\n 8. 2. 3 连续小波变换的一些性质 \r\n\r\n 8. 2. 4 连续小波变换的逆变换 \r\n\r\n 8. 2. 5 重建核方程 \r\n\r\n 8. 3 离散小波变换 \r\n\r\n 8. 3. 1 尺度和时移参数的离散化 \r\n\r\n 8. 3. 2 小波框架 \r\n\r\n 本章小结 \r\n\r\n 参考文献 \r\n
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当今是信息时代, 在科研. 生产和工程建设中, 信号处理技术, 特别是数字信号处理技术应用日益广泛, 正发挥着越来越重要的作用. 所以, 作为一名电子信息与电气学科专业的大学生, 必须掌握信号处理的基本原理和方法, 了解它的应用. 为此, 我们根据教育部大学本科专业引导性目录, 针对目前专业大调整, 宽口径培养人才, 课程学时数减少的情况, 为电气工程与自动化专业(即原来的工业自动化专业, 电机. 电器及控制专业和电力系统及自动化专业)的信号处理技术课程编写了这本教材. 考虑到总学时数的减少, 拟在40～60学时内讲授完这门课程, 使学生通过本课程的学习, 掌握信号处理的基本原理和基本方法, 了解信号处理技术的各种应用. 为了内容的相对完整, 为了方便更多的学校选用, 本教材编写的章节较多, 教师可以选讲部分章节. 如果学生已学过数据采集和z变换, 第1. 2章可以不讲. 另外, 第7章和第8章也可以选学.

第1章介绍数据采集与模拟信号的数字化. 在电气工程和自动化领域, 大多数信号是模拟量, 所以, 先要对数据进行采集和数字化, 才能进行数字信号处理. 本章介绍采样过程. 采样定理和采样方式, 由于采样频率不满足采样定理的要求, 产生频率混叠现象, 可以通过提高采样频率或设置抗混叠滤波器的方法加以解决, 量化和量化误差, 各种编码, 孔径时间, 数据采集系统的组成. 各部分的功能, 以及典型的数据采集系统.

第2章介绍离散系统与z变换. 序列即为离散时间信号. 本章介绍序列的表示. 常用序列和序列运算, 序列的z变换, z变换的基本性质, z反变换, 离散系统的数学模型与分析：差分方程的描述, 离散卷积的描述, 离散状态方程描述, 物理可实现系统：因果系统, 稳定系统, 可实现系统.

第3章介绍离散傅里叶变换和快速傅里叶变换. 傅里叶变换概述：傅里叶级数. 傅里叶变换以及傅里叶变换的定理, 离散傅里叶变换, 离散傅里叶变换的性质, 离散傅里叶反变换, 快速傅里叶变换：FFT的基本思想, 按时间抽取(DIT)基2 FFT算法, 按频率抽取(DIF)基2 FFT算法, 实数序列的FFT, FFT的逆变换(IFFT).

第4章介绍频域分析及其应用. 叙述功率谱分析的有关内容：功率的概念. 功率与频谱之间的关系. 功率谱的两种估计方法以及功率谱估计的几个应用例子. 简要介绍互谱分析.

给出倒频谱分析的基本概念和两个应用. 阐述谱分析中的几个重要问题：预处理. 频谱泄漏与窗函数之间的关系. 谱分析的基本步骤以及频谱校正方法. 介绍频率响应函数分析的有关内容：频率响应函数的基本特性. 相干函数. 频率响应函数的测定和频率响应函数的几个应用例子.

第5章介绍时域分析及其应用. 简要介绍波形分析的有关内容：周期波形参数及其求法. 复杂周期波形的谐波分析和随机波形分析, 重占介绍相关分析的基本原理. 方法和应用, 相关系数的概念, 自相关函数的定义. 性质. 估计方法和应用, 互相关函数的定义. 性质. 估计方法和应用.

第6章介绍数字滤波器设计. 对滤波器进行概述, 简介典型模拟滤波器设计, 重点介绍无限冲激响应(IIR)数字滤波器设计方法：冲激响应不变法和双线性变换法, 以及有限冲激响应(FIR)数字滤波器设计方法：窗函数法.

第7章介绍数字信号处理的硬件实现. 简要介绍数字信号处理器(DSP)的特点. 类型及应用. 着重介绍ADSP21XX定点DSP：功能结构. 指令系统. 开发工具以及编程举例.

第8章介绍小波分析. 短时傅里叶变换及其时频分析, 连续小波变换及其性质, 离散小波变换.

本书由合肥工业大学博士生导师徐科军研究员任主编, 武汉理工大学全书海教授和华东船舶工业学院王建华教授任副主编. 绪论. 第1章. 第4章. 第5章和第7章由合肥工业大学徐科军编写, 第6章和第8章由武汉理工大学全书海编写, 第2章由华东船舶工业学院王建华和张冰编写, 第3章由华东船舶工业学院王建华和周昌雄编写. 本教材由中国科学技术大学博土生导师庄镇泉教授主审, 在审稿中提出了许多指导性意见. 在起草编写大纲过程中, 得到合肥工业大学博士生导师邓善熙教授的指导. 在此一并表示感谢.

由于编者水平有限, 书中可能存在不妥之处, 欢迎读者批评指正.

2001年5月

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