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绪论1

0.1数字信号处理的基本内容2

0.2数字信号处理的实现方法3

0.3数字信号处理的主要优点3

第1章 时域离散信号和系统5

1.1引言5

1.2模拟信号、时域离散信号和数字信号5

1.2.1时域离散信号和数字信号6

1.2.2时域离散信号的表示方法6

1.2.3常用时域离散信号8

1.3时域离散系统11

1.3.1线性时不变时域离散系统11

1.3.2线性时不变系统输出和输入之间的关系12

1.3.3系统的因果性和稳定性15

1.4时域离散系统的输入输出描述法——线性常系数差分方程17

1.4.1线性常系数差分方程17

1.4.2线性常系数差分方程的递推解法17

1.4.3用MATLAB求解差分方程18

1.4.4应用举例——滑动平均滤波器19

习题与上机题21

第2章 时域离散信号和系统的频域分析26

2.1引言26

2.2时域离散信号的傅里叶变换26

2.2.1时域离散信号的傅里叶变换的定义26

2.2.2周期信号的离散傅里叶级数27

2.2.3周期信号的傅里叶变换29

2.2.4时域离散信号傅里叶变换的性质32

2.3时域离散信号的Z变换35

2.3.1时域离散信号Z变换的定义及其与傅里叶变换的关系35

2.3.2 Z变换的收敛域与序列特性之间的关系36

2.3.3逆Z变换39

2.3.4 Z变换的性质和定理42

2.4利用Z变换对信号和系统进行分析45

2.4.1系统的传输函数和系统函数45

2.4.2根据系统函数的极点分布分析系统的因果性和稳定性46

2.4.3用Z变换求解系统的输出响应47

2.4.4系统稳定性的测定及稳定时间的计算51

2.4.5根据系统的零、极点分布分析系统的频率特性53

习题与上机题57

3.1.1 DFT定义63

3.1离散傅里叶变换的定义及物理意义63

第3章 离散傅里叶变换（DFT）及其快速算法（FFT）63

3.1.2 DFT与ZT、FT、DFS的关系64

3.1.3 DFT的矩阵表示66

3.1.4用MATLAB计算序列的DFT66

3.2 DFT的主要性质68

3.3频域采样75

3.4 DFT的快速算法——快速傅里叶变换（FFT）78

3.4.1直接计算DFT的特点及减少运算量的基本途径78

3.4.2基2FFT算法78

3.5 DFT(FFT)应用举例84

3.5.1用DFT(FFT)计算两个有限长序列的线性卷积85

3.5.2用DFT计算有限长序列与无限长序列的线性卷积86

3.5.3用DFT对序列进行谱分析89

习题与上机题91

第4章 模拟信号数字处理94

4.1模拟信号数字处理原理方框图94

4.2模拟信号与数字信号的相互转换94

4.2.1时域采样定理95

4.2.2由模拟信号到时域离散信号采样频率的确定97

4.2.3带通信号的采样98

4.2.4 A/D变换器99

4.2.5将数字信号转换成模拟信号100

4.3对数字信号处理部分的设计考虑102

4.4线性模拟系统的数字模拟104

4.5模拟信号的频谱分析106

4.5.1公式推导及参数选择106

4.5.2用DFT(FFT)对模拟信号进行谱分析的误差107

4.5.3用DFT(FFT)对周期信号进行谱分析110

习题与上机题112

5.1数字滤波器的基本概念114

第5章 数字滤波器的基本概念及一些特殊滤波器114

5.2理想数字滤波器115

5.2.1理想数字滤波器的特点及分类115

5.2.2理想滤波器的可实现性117

5.3简单滤波器的设计117

5.3.1一阶数字滤波器117

5.3.2一阶低通滤波器带宽的计算119

5.3.3二阶数字滤波器120

5.3.4低通到高通的简单变换122

5.4数字谐振器123

5.5数字陷波器125

5.6全通滤波器127

5.7最小相位滤波器128

5.8梳状滤波器129

5.9正弦波发生器131

习题与上机题132

第6章 IIR数字滤波器设计136

6.1模拟滤波器设计136

6.1.1模拟滤波器设计指标137

6.1.2巴特沃思模拟低通滤波器设计138

6.1.3切比雪夫（Chebyshev）滤波器设计141

6.1.4椭圆滤波器144

6.1.6用MATLAB设计模拟滤波器145

6.1.5贝塞尔（Bessel）滤波器设计145

6.1.7五种类型模拟滤波器的比较151

6.1.8频率变换与高通、带通及带阻滤波器设计152

6.2 IIR数字滤波器设计158

6.2.1用脉冲响应不变法设计IIR数字滤波器159

6.2.2用双线性变换法设计IIR数字滤波器163

6.2.3高通、带通和带阻IIR数字滤波器设计167

6.2.4IIR数字滤波器的频率变换170

习题与上机题174

7.1线性相位FIRDF及其特点177

第7章 FIR数字滤波器设计177

7.2用窗函数法设计FIRDF182

7.2.1用窗函数法设计FIRDF的基本方法182

7.2.2窗函数法的设计性能分析183

7.2.3典型窗函数介绍185

7.2.4用窗函数法设计FIRDF的步骤及MATLAB设计函数191

7.3利用频率采样法设计FIRDF195

7.3.1频率采样设计法的基本概念195

7.3.2设计线性相位特性FIRDF时，频域采样H(k)的设置原则196

7.3.3逼近误差及改进措施196

7.4利用等波纹最佳逼近法设计FIRDF200

7.4.1等波纹最佳逼近法的基本思想201

7.4.2 remez和remezord函数介绍203

7.4.3 FIR希尔伯特变换器和FIR数字微分器设计207

7.5 FIRDF与IIRDF的比较211

习题与上机题212

第8章 时域离散系统的实现215

8.1引言215

8.2 FIR网络结构216

8.2.1 FIR直接型结构和级联型结构216

8.2.2线性相位结构217

8.2.3 FIR频率采样结构218

8.2.4快速卷积法221

8.3 IIR网络结构221

8.3.1 IIR直接型网络结构221

8.3.2 IIR级联型网络结构223

8.3.3 IIR并联型网络结构224

8.3.4转置型网络结构224

8.4格型网络结构225

8.4.1全零点格型网络结构225

8.4.2全极点格型网络结构228

8.5用软件实现各种网络结构230

8.6数字信号处理中的量化效应232

8.6.1量化及量化误差233

8.6.2A/D变换器中的量化效应234

8.6.3系数量化效应235

8.6.4运算中的量化效应238

8.7滤波器设计与分析工具242

习题与上机题246

第9章 多采样率数字信号处理250

9.1引言250

9.2整数因子抽取251

9.3整数因子内插253

9.4按有理数因子I/D的采样率转换255

9.5采样率转换滤波器的高效实现方法256

9.5.1直接型FIR滤波器结构256

9.5.2多相滤波器结构258

9.6采样率转换系统的多级实现261

9.7采样率转换器的MATLAB实现265

9.8采样率转换在数字语音系统中的应用266

9.8.1数字语音系统中的信号采样过程及其存在的问题267

9.8.3接收端D/A转换器的改进方案268

9.8.2数字语音系统中改进的A/D转换方案268

习题与上机题270

第10章 数字信号处理应用举例272

10.1引言272

10.2数字信号处理在双音多频拨号系统中的应用272

10.3数字信号处理在音乐信号处理中的应用278

10.3.1时域处理278

10.3.2频域处理281

附录A MATLAB信号处理工具箱函数表285

参考文献289