數(shù)字信號(hào)處理教程：MATLAB釋義與實(shí)現(xiàn)（第3版）

第1章 數(shù)字信號(hào)處理的發(fā)展及應(yīng)用 1
1.1 數(shù)字信號(hào)處理的興起 1
1.2 數(shù)字信號(hào)處理的任務(wù) 1
1.2.1 數(shù)字信號(hào)處理的應(yīng)用 1
1.2.2 信號(hào)處理的主要任務(wù) 2
1.2.3 數(shù)字信號(hào)處理 3
1.3 信號(hào)采樣和復(fù)原實(shí)例 4
1.4 本書概貌的說明 5
1.4.1 對(duì)“數(shù)字信號(hào)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(fù)習(xí)思考題 7
習(xí)題 8
第2章 時(shí)域中的離散信號(hào)和系統(tǒng) 9
2.1 模擬信號(hào)與其采樣序列的關(guān)系 9
2.2 基本序列及序列的基本運(yùn)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(yùn)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(fù)數(shù)域的分解 18
2.3.4 序列的卷積 20
2.4 時(shí)域離散系統(tǒng) 21
2.4.1 線性系統(tǒng) 21
2.4.2 線性時(shí)不變離散系統(tǒng) 22
2.4.3 LTI離散系統(tǒng)的數(shù)學(xué)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(yīng)——用時(shí)間序列表征的系統(tǒng)特性 24
2.5.1 脈沖響應(yīng)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(jìn)行卷積計(jì)算 26
2.5.4 用脈沖響應(yīng)判斷系統(tǒng)的因果性 28
2.5.5 用脈沖響應(yīng)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性 28
2.5.6 用脈沖響應(yīng)分類數(shù)字濾波器 28
2.6 序列運(yùn)算的MATLAB函數(shù)列表 29
復(fù)習(xí)思考題 30
習(xí)題 30
第3章 離散序列的兩種傅里葉變換 32
3.1 序列信號(hào)的周期性和頻率 32
3.1.1 序列信號(hào)的周期性 32
3.1.2 序列信號(hào)的頻率 33
3.1.3 有限帶寬序列 36
3.2 離散時(shí)間傅里葉變換（DTFT） 36
3.2.1 離散時(shí)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(jì)算示例 37
3.2.4 DTFT的數(shù)值計(jì)算示例 38
3.2.5 用MATLAB計(jì)算DTFT 40
3.2.6 MATLAB計(jì)算舉例 41
3.3 系統(tǒng)頻率特性及其計(jì)算 44
3.4 周期序列的頻譜——離散傅里葉級(jí)數(shù) 46
3.4.1 從一個(gè)計(jì)算實(shí)例出發(fā) 46
3.4.2 周期序列的傅里葉級(jí)數(shù) 47
3.4.3 用MATLAB計(jì)算離散傅里葉級(jí)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(jì)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(fù)習(xí)思考題 60
習(xí)題 61
第4章 信號(hào)頻譜的高效計(jì)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(shí)域抽?。―IT）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(jì)算離散時(shí)間序列的頻譜 73
4.3.1 有限長離散時(shí)間序列的頻譜計(jì)算 73
4.3.2 用補(bǔ)零方法由FFT求DTFT 74
4.3.3 無限長序列的頻譜計(jì)算 75
4.4 連續(xù)信號(hào)采樣中的頻譜變換 77
4.4.1 時(shí)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(hào) 80
4.5 連續(xù)信號(hào)的頻譜計(jì)算 82
4.5.1 非周期連續(xù)信號(hào)的頻譜計(jì)算 83
4.5.2 連續(xù)周期信號(hào)的頻譜計(jì)算 88
4.6 從頻譜計(jì)算序列信號(hào)（IDFT） 90
4.6.1 頻率域采樣定理 90
4.6.2 從頻譜計(jì)算離散時(shí)間序列 91
4.6.3 從頻譜計(jì)算連續(xù)時(shí)間信號(hào) 94
4.7 用FFT計(jì)算能量 96
4.8 小結(jié) 97
復(fù)習(xí)思考題 97
習(xí)題 98
第5章 變換域中的離散時(shí)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(jì)算實(shí)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(jí)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(duì)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(diǎn)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(duì)脈沖響應(yīng)對(duì)稱性的要求 120
5.5.4 考慮因果性和對(duì)稱性對(duì)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(diǎn)分布 126
5.7 全通濾波器 127
復(fù)習(xí)思考題 128
習(xí)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(hào)流圖結(jié)構(gòu)及解法 132
6.2.1 信號(hào)流圖 132
6.2.2 信號(hào)流圖方程的計(jì)算機(jī)解法 133
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 135
6.3 FIR基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 135
6.3.1 概述 135
6.3.2 直接形式 136
6.3.3 級(jí)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(luò)結(jié)構(gòu) 141
6.4.1 直接形式 142
6.4.2 級(jí)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(hào)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(jì)算的復(fù)雜性做比較 148
6.6.3 從減小系數(shù)量化影響做比較 148
復(fù)習(xí)思考題 148
習(xí)題 149
第7章 FIR濾波器設(shè)計(jì) 151
7.1 數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)的基本要求 151
7.1.1 數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)基本步驟 151
7.1.2 數(shù)字濾波器的主要指標(biāo) 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(jì)算舉例 158
7.2.3 計(jì)算符幅特性的MATLAB程序 159
7.2.4 線性相位濾波器的零極點(diǎn)分布 161
7.3 設(shè)計(jì)FIR濾波器的窗函數(shù)法 161
7.3.1 對(duì)脈沖響應(yīng)進(jìn)行截?cái)嗟姆治龇椒?161
7.3.2 矩形窗截?cái)嗟亩糠治?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(jì)FIR濾波器的步驟 169
7.4 利用頻率樣本法設(shè)計(jì)FIR濾波器 175
7.4.1 預(yù)期頻率特性的設(shè)置方法 175
7.4.2 頻率樣本法的設(shè)計(jì)過程 176
7.4.3 MATLAB中頻率樣本法的設(shè)計(jì)函數(shù) 180
7.5 FIR濾波器的最優(yōu)設(shè)計(jì)法 181
復(fù)習(xí)思考題 184
習(xí)題 184
第8章 IIR濾波器設(shè)計(jì) 186
8.1 關(guān)于模擬濾波器的預(yù)備知識(shí) 186
8.1.1 模擬濾波器的指標(biāo) 186
8.1.2 以模擬濾波器為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)方法 188
8.2 模擬濾波器原型的設(shè)計(jì) 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(yīng) 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(yīng)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(hào)處理工具箱中的頻帶變換函數(shù) 220
8.5 MATLAB中直接設(shè)計(jì)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(fù)習(xí)思考題 225
習(xí)題 226
第9章 信號(hào)處理工程化的MATLAB工具 228
9.1 信號(hào)處理工具（sptool）的介紹 228
9.2 MATLAB中的濾波器設(shè)計(jì)工具 231
9.3 系數(shù)量化和運(yùn)算量化的影響 234
9.3.1 數(shù)的浮點(diǎn)和定點(diǎn)表示方法 234
9.3.2 系數(shù)量化對(duì)FIR濾波器的影響舉例 236
9.3.3 系數(shù)量化對(duì)IIR濾波器的影響舉例 237
9.3.4 運(yùn)算量化和溢出問題 238
9.3.5 濾波器設(shè)計(jì)工具中的量化處理 239
9.3.6 定點(diǎn)（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(yùn)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(gè)實(shí)例 246
9.8 數(shù)字信號(hào)處理的未來 250
參考文獻(xiàn) 263
附錄A 信號(hào)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