數(shù)字信號處理教程：MATLAB釋義與實現(xiàn)（第3版）

第1章 數(shù)字信號處理的發(fā)展及應用 1
1.1 數(shù)字信號處理的興起 1
1.2 數(shù)字信號處理的任務 1
1.2.1 數(shù)字信號處理的應用 1
1.2.2 信號處理的主要任務 2
1.2.3 數(shù)字信號處理 3
1.3 信號采樣和復原實例 4
1.4 本書概貌的說明 5
1.4.1 對“數(shù)字信號處理”內(nèi)涵的理解 5
1.4.2 關(guān)于MATLAB語言 6
1.4.3 本書的組成 6
復習思考題 7
習題 8
第2章 時域中的離散信號和系統(tǒng) 9
2.1 模擬信號與其采樣序列的關(guān)系 9
2.2 基本序列及序列的基本運算 10
2.2.1 序列的表示方法 10
2.2.2 常用的典型序列 11
2.2.3 序列的運算和變換 13
2.3 序列的周期延拓、奇偶分解和卷積 17
2.3.1 周期延拓 17
2.3.2 奇偶分解 18
2.3.3 復數(shù)域的分解 18
2.3.4 序列的卷積 20
2.4 時域離散系統(tǒng) 21
2.4.1 線性系統(tǒng) 21
2.4.2 線性時不變離散系統(tǒng) 22
2.4.3 LTI離散系統(tǒng)的數(shù)學描述——線性常系數(shù)差分方程 22
2.4.4 用MATLAB的遞推解法 24
2.5 脈沖響應——用時間序列表征的系統(tǒng)特性 24
2.5.1 脈沖響應的特性 24
2.5.2 用解析卷積方法求系統(tǒng)輸出 25
2.5.3 用向量?矩陣乘法進行卷積計算 26
2.5.4 用脈沖響應判斷系統(tǒng)的因果性 28
2.5.5 用脈沖響應判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性 28
2.5.6 用脈沖響應分類數(shù)字濾波器 28
2.6 序列運算的MATLAB函數(shù)列表 29
復習思考題 30
習題 30
第3章 離散序列的兩種傅里葉變換 32
3.1 序列信號的周期性和頻率 32
3.1.1 序列信號的周期性 32
3.1.2 序列信號的頻率 33
3.1.3 有限帶寬序列 36
3.2 離散時間傅里葉變換（DTFT） 36
3.2.1 離散時間傅里葉變換（DTFT）的定義 36
3.2.2 DTFT的性質(zhì) 37
3.2.3 DTFT的解析計算示例 37
3.2.4 DTFT的數(shù)值計算示例 38
3.2.5 用MATLAB計算DTFT 40
3.2.6 MATLAB計算舉例 41
3.3 系統(tǒng)頻率特性及其計算 44
3.4 周期序列的頻譜——離散傅里葉級數(shù) 46
3.4.1 從一個計算實例出發(fā) 46
3.4.2 周期序列的傅里葉級數(shù) 47
3.4.3 用MATLAB計算離散傅里葉級數(shù) 49
3.5 離散傅里葉變換（DFT） 50
3.5.1 離散傅里葉變換（DFT）的定義 50
3.5.2 用MATLAB計算DFT和IDFT 51
3.5.3 兩種離散傅里葉變換（DFT與DTFT）的關(guān)系 52
3.6 離散傅里葉變換（DFT）的特性 53
3.6.1 隱含周期性 54
3.6.2 循環(huán)移位性質(zhì) 55
3.6.3 循環(huán)折疊性質(zhì) 56
3.6.4 循環(huán)卷積特性 57
復習思考題 60
習題 61
第4章 信號頻譜的高效計算 64
4.1 各種傅里葉變換及其相互關(guān)系 64
4.1.1 傅里葉變換的主要類型 64
4.1.2 DFT與其他變換的直接關(guān)系 65
4.2 快速傅里葉變換（FFT） 66
4.2.1 時域抽取（DIT）基二FFT算法 66
4.2.2 用MATLAB程序描述FFT算法 70
4.2.3 基四和其他基的FFT算法 71
4.2.4 其他FFT算法 71
4.3 用FFT計算離散時間序列的頻譜 73
4.3.1 有限長離散時間序列的頻譜計算 73
4.3.2 用補零方法由FFT求DTFT 74
4.3.3 無限長序列的頻譜計算 75
4.4 連續(xù)信號采樣中的頻譜變換 77
4.4.1 時域采樣定理（奈奎斯特定理） 77
4.4.2 由離散序列重構(gòu)模擬信號 80
4.5 連續(xù)信號的頻譜計算 82
4.5.1 非周期連續(xù)信號的頻譜計算 83
4.5.2 連續(xù)周期信號的頻譜計算 88
4.6 從頻譜計算序列信號（IDFT） 90
4.6.1 頻率域采樣定理 90
4.6.2 從頻譜計算離散時間序列 91
4.6.3 從頻譜計算連續(xù)時間信號 94
4.7 用FFT計算能量 96
4.8 小結(jié) 97
復習思考題 97
習題 98
第5章 變換域中的離散時間系統(tǒng) 101
5.1 z變換 101
5.1.1 z變換的定義與收斂性 101
5.1.2 z變換的重要特性和定理 104
5.1.3 z變換的計算實例 105
5.2 z反變換和差分方程的解 105
5.2.1 用留數(shù)定理求z反變換 106
5.2.2 用部分分式法求z反變換 106
5.2.3 冪級數(shù)法（長除法）求z反變換 108
5.2.4 用z變換解差分方程 110
5.3 z域中對系統(tǒng)的描述 112
5.3.1 系統(tǒng)函數(shù)（傳遞函數(shù)） 112
5.3.2 正冪系統(tǒng)函數(shù)和零極增益形式 115
5.3.3 零極點分布與系統(tǒng)的因果性和穩(wěn)定性 116
5.4 z平面上的譜分析 117
5.5 理想濾波器 118
5.5.1 數(shù)字濾波器的基本概念 118
5.5.2 理想的因果低通濾波器的頻率特性 119
5.5.3 線性相位條件對脈沖響應對稱性的要求 120
5.5.4 考慮因果性和對稱性對理想濾波器的影響 122
5.6 低階數(shù)字濾波器 122
5.6.1 一階數(shù)字濾波器 122
5.6.2 二階數(shù)字濾波器 125
5.6.3 梳狀濾波器的零極點分布 126
5.7 全通濾波器 127
復習思考題 128
習題 128
第6章 數(shù)字濾波器結(jié)構(gòu) 131
6.1 概述 131
6.2 濾波器的信號流圖結(jié)構(gòu)及解法 132
6.2.1 信號流圖 132
6.2.2 信號流圖方程的計算機解法 133
6.2.3 信號流圖與數(shù)字系統(tǒng)的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)圖 135
6.3 FIR基本網(wǎng)絡結(jié)構(gòu) 135
6.3.1 概述 135
6.3.2 直接形式 136
6.3.3 級聯(lián)形式 136
6.3.4 線性相位形式 137
6.3.5 頻率樣本結(jié)構(gòu) 138
6.4 IIR基本網(wǎng)絡結(jié)構(gòu) 141
6.4.1 直接形式 142
6.4.2 級聯(lián)形式 143
6.4.3 并聯(lián)形式 145
6.5 格型濾波器及其信號流圖解法 146
6.6 各種結(jié)構(gòu)形式的轉(zhuǎn)換和比較 147
6.6.1 各種結(jié)構(gòu)形式的轉(zhuǎn)換 147
6.6.2 從計算的復雜性做比較 148
6.6.3 從減小系數(shù)量化影響做比較 148
復習思考題 148
習題 149
第7章 FIR濾波器設(shè)計 151
7.1 數(shù)字濾波器設(shè)計的基本要求 151
7.1.1 數(shù)字濾波器的設(shè)計基本步驟 151
7.1.2 數(shù)字濾波器的主要指標 151
7.1.3 為什么以低通濾波器為典型 154
7.2 線性相位濾波器的特性 154
7.2.1 線性相位和符幅特性（Amplitude Response） 154
7.2.2 符幅特性的計算舉例 158
7.2.3 計算符幅特性的MATLAB程序 159
7.2.4 線性相位濾波器的零極點分布 161
7.3 設(shè)計FIR濾波器的窗函數(shù)法 161
7.3.1 對脈沖響應進行截斷的分析方法 161
7.3.2 矩形窗截斷的定量分析 163
7.3.3 幾種常用窗函數(shù)的介紹 166
7.3.4 MATLAB提供的窗函數(shù) 167
7.3.5 用窗函數(shù)設(shè)計FIR濾波器的步驟 169
7.4 利用頻率樣本法設(shè)計FIR濾波器 175
7.4.1 預期頻率特性的設(shè)置方法 175
7.4.2 頻率樣本法的設(shè)計過程 176
7.4.3 MATLAB中頻率樣本法的設(shè)計函數(shù) 180
7.5 FIR濾波器的最優(yōu)設(shè)計法 181
復習思考題 184
習題 184
第8章 IIR濾波器設(shè)計 186
8.1 關(guān)于模擬濾波器的預備知識 186
8.1.1 模擬濾波器的指標 186
8.1.2 以模擬濾波器為基礎(chǔ)的設(shè)計方法 188
8.2 模擬濾波器原型的設(shè)計 189
8.2.1 巴特沃斯低通濾波器 189
8.2.2 切比雪夫I型低通濾波器 194
8.2.3 切比雪夫II型低通濾波器 198
8.2.4 橢圓低通濾波器 200
8.2.5 濾波器原型的相位響應 202
8.3 由模擬濾波器變換為數(shù)字濾波器 202
8.3.1 脈沖響應不變法 203
8.3.2 雙線性變換法 208
8.4 模擬濾波器的頻帶變換 216
8.4.1 低通到低通的頻帶變換 217
8.4.2 低通到高通的頻帶變換 217
8.4.3 低通到帶通的頻帶變換 218
8.4.4 低通到帶阻的頻帶變換 219
8.4.5 信號處理工具箱中的頻帶變換函數(shù) 220
8.5 MATLAB中直接設(shè)計IIR數(shù)字濾波器的函數(shù) 223
8.6 IIR和FIR數(shù)字濾波器的比較 224
復習思考題 225
習題 226
第9章 信號處理工程化的MATLAB工具 228
9.1 信號處理工具（sptool）的介紹 228
9.2 MATLAB中的濾波器設(shè)計工具 231
9.3 系數(shù)量化和運算量化的影響 234
9.3.1 數(shù)的浮點和定點表示方法 234
9.3.2 系數(shù)量化對FIR濾波器的影響舉例 236
9.3.3 系數(shù)量化對IIR濾波器的影響舉例 237
9.3.4 運算量化和溢出問題 238
9.3.5 濾波器設(shè)計工具中的量化處理 239
9.3.6 定點（Fix-point）工具箱 240
9.4 系統(tǒng)仿真（Simulink）工具簡介 240
9.4.1 概述 240
9.4.2 模塊庫及模型的建立 241
9.4.3 仿真的運行 242
9.5 MATLAB與嵌入式代碼的銜接 243
9.6 基于模型的開發(fā)流程 244
9.7 嵌入式代碼開發(fā)的一個實例 246
9.8 數(shù)字信號處理的未來 250
參考文獻 263
附錄A 信號處理工具箱函數(shù)集 252
附錄B 本書自編子程序索引表 258
附錄C 例題程序索引表 259
附錄D 圖形生成和演示程序索引表 262