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第0章 绪论1

0.1数字信号处理的基本概念1

0.2数字信号处理技术的应用2

0.3数字信号处理的实现方法3

0.4经典数字信号处理理论的研究内容3

第1章 离散时间信号与系统5

1.1引言5

1.2离散时间信号6

1.2.1离散时间信号的表示6

1.2.2基本序列7

1.2.3序列的基本运算10

1.3离散时间系统11

1.3.1理想延迟系统11

1.3.2滑动平均系统11

1.3.3无记忆系统11

1.3.4线性系统12

1.3.5时不变（移不变）系统12

1.3.6线性时不变（移不变）系统13

1.3.7离散卷积的计算方法14

1.3.8离散卷积的MATLAB求解16

1.3.9卷积的运算规律17

1.4离散时间系统的因果性和稳定性18

1.4.1离散时间系统的稳定性18

1.4.2离散时间系统的因果性19

1.5离散时间信号的相关分析20

1.5.1离散时间信号的互相关20

1.5.2离散时间信号的自相关20

习题一21

第2章 离散时间信号和系统的频域表示24

2.1引言24

2.2离散时间信号和系统的傅里叶变换分析24

2.2.1特殊的复指数序列ejωn24

2.2.2 LTI系统对复指数序列ejωn的响应25

2.2.3 LTI系统的频率响应25

2.2.4序列的傅里叶变换和反变换26

2.2.5信号通过线性时不变稳定系统的频域表示法28

2.2.6离散时间傅里叶变换的MATLAB计算29

2.3傅里叶变换的对称性30

2.3.1共轭对称与共轭反对称30

2.3.2离散时间傅里叶变换的对称性30

2.3.3离散时间傅里叶变换的时频对称性31

2.4连续时间信号的采样与恢复32

2.4.1周期采样32

2.4.2周期采样信号的频谱分析33

2.4.3时域采样定理34

2.4.4信号的恢复和采样内插公式36

2.4.5正弦信号的采样38

习题二39

第3章 离散时间信号与系统的z域分析41

3.1引言41

3.2离散时间信号的z变换41

3.2.1 z变换的定义41

3.2.2z变换的收敛域41

3.2.3序列的性质和其z变换收敛域的关系43

3.2.4 z变换的性质和定理46

3.3 z反变换51

3.3.1 z反变换公式52

3.3.2 z反变换计算方法52

3.4系统函数57

3.4.1 LTI系统的系统函数与系统特性58

3.4.2系统函数与差分方程的关系58

3.4.3系统函数与系统频率响应59

3.4.4系统函数与系统分类60

3.4.5全通系统与最小相位系统61

3.4.6利用MATLAB分析系统的性能62

3.5离散时间系统的信号流图63

3.5.1网络的信号流图表示63

3.5.2信号流图的转置定理64

3.5.3 IIR系统的网络结构65

3.5.4 FIR系统的网络结构67

习题三68

第4章 离散傅里叶变换71

4.1引言71

4.2周期序列71

4.3离散傅里叶级数73

4.3.1离散傅里叶级数的定义73

4.3.2离散傅里叶级数的主要性质74

4.4离散傅里叶变换75

4.4.1 DFT的基本概念75

4.4.2 DFT的MATLAB实现77

4.4.3 DFT的主要性质77

4.4.4有限长序列的线性卷积和圆周卷积81

4.4.5 DFT与DTFT、ZT之间的关系82

4.5频率采样理论83

4.5.1频域采样定理83

4.5.2频域采样恢复的内插公式84

4.6 DFT应用于信号频谱分析86

4.6.1 DFT应用于信号频谱分析的具体方法86

4.6.2 DFT应用于信号频谱分析相关参数的确定89

4.6.3 DFT应用于信号频谱分析的误差问题89

习题四90

第5章 快速傅里叶变换及其应用92

5.1引言92

5.2基-2FFT算法原理92

5.2.1 DFT运算量分析92

5.2.2基-2时间抽取FFT算法93

5.2.3基-2频率抽取FFT算法94

5.3基-2FFT算法特点及程序实现97

5.3.1基-2FFT算法特点及规律97

5.3.2基-2FFT算法的程序实现99

5.4离散傅里叶反变换的快速算法100

5.5其他常用的FFT算法102

5.5.1任意基数的FFT算法102

5.5.2基-4FFT算法103

5.5.3分裂基FFT算法103

5.6 FFT应用于线性卷积的快速计算104

5.6.1基本算法104

5.6.2重叠相加法105

5.6.3重叠保留法106

5.7 Chirp-z变换及其FFT实现106

5.7.1 Chirp-z变换原理106

5.7.2 Chirp-z变换的FFT实现107

5.8离散余弦变换及其FFT实现108

5.9 MATLAB环境下各种算法的实现110

5.9.1 FFT及IFFT算法的MATLAB实现110

5.9.2快速卷积基本算法的MATLAB实现111

5.9.3 Chirp-z变换的MATLAB实现及应用112

5.9.4离散余弦变换的MATLAB实现113

习题五114

第6章 IIR数字滤波器的设计115

6.1数字滤波器的基本概念115

6.2模拟滤波器的设计116

6.2.1巴特沃什模拟滤波器116

6.2.2切比雪夫模拟滤波器119

6.2.3椭圆滤波器122

6.2.4模拟滤波器的频率变换124

6.2.5模拟滤波器的MATLAB设计125

6.3通过模拟滤波器设计IIR数字滤波器127

6.3.1冲激响应不变法127

6.3.2双线性映射法131

6.3.3冲激响应不变法和双线性映射法的MATLAB实现134

6.3.4频率变换法设计IIR数字滤波器134

6.4 IIR数字滤波器的计算机辅助设计方法138

6.4.1 IIR数字滤波器的频域最小均方误差设计138

6.4.2 IIR数字滤波器的最小平方逆设计139

6.4.3 IIR数字滤波器的时域设计141

6.5 IIR数字滤波器的特点143

习题六144

第7章FIR数字滤波器的设计146

7.1引言146

7.2 FIR数字滤波器的线性相位特性146

7.2.1线性相位系统对信号进行处理的优点146

7.2.2 FIR系统为线性相位系统需满足的条件147

7.2.3 FIR线性相位系统的零点分布特征149

7.3 FIR数字滤波器的加窗设计方法150

7.3.1加窗法设计FIR数字滤波器的思路150

7.3.2吉布斯效应150

7.3.3各种窗函数的特性152

7.3.4加窗法设计FIR数字滤波器的具体步骤155

7.3.5加窗法设计FIR数字滤波器的MATLAB实现156

7.3.6其他各型FIR数字滤波器的加窗设计158

7.4 FIR数字滤波器的计算机辅助设计方法159

7.4.1频率取样法设计FIR数字滤波器159

7.4.2 FIR数字滤波器的等波纹逼近设计162

7.5 FIR数字滤波器的特点169

习题七170

第8章 数字信号处理工程应用实例171

8.1引言171

8.2汽轮机振动信号在线监测与故障诊断系统简介171

8.2.1系统整体结构171

8.2.2数据采集与分析设备172

8.2.3数据采集与分析设备处理器选择174

8.3汽轮机振动信号特点175

8.3.1振动信号的表示175

8.3.2键相信号176

8.3.3振动信号的获取176

8.4汽轮机振动信号的采样177

8.4.1固定频率采样177

8.4.2倍频采样177

8.5汽轮机振动信号处理179

8.5.1时域处理方法179

8.5.2频域处理方法181

8.5.3时频处理方法181

附录A模拟滤波器设计的部分参数表183

附录B FFT算法C语言程序185

B.1基-2FFT算法程序185

B.2分裂基FFT算法程序186

参考文献190