數字信號處理原理及應用

本書系統地介紹數字信號處理的基本概念、基本原理及分析方法，以及數字信號處理理論的工程應用。全書共8章，第1～3章作為數字信號處理的基礎，介紹離散時間信號與系統的時域分析方法、頻域分析方法及z域分析方法等；第4～5章介紹離散傅里葉變換及其快速算法；第6～7章介紹數字濾波器的基本概念及設計、實現方法；第8章介紹數字信號處理在汽輪機故障監測與診斷系統中的應用。本書各章均安排了豐富的例題與習題，並對常用算法和典型問題給出了利用MATLAB進行算法仿真和設計求解的內容。全書概念清晰、內容精煉、注重應用，適合作為高等學校電子信息類專業和相近專業的教材，也可作為相關專業科技人員的參考書。 ^[1] 

第0章 緒論

0.1 數字信號處理的基本概念

0.2 數字信號處理技術的應用

0.3 數字信號處理的實現方法

0.4 經典數字信號處理理論的研究內容

第1章 離散時間信號與系統

1.1 引言

1.2 離散時間信號

1.2.1 離散時間信號的表示

1.2.2 基本序列

1.2.3 序列的基本運算

1.3 離散時間系統

1.3.1 理想延遲系統

1.3.2 滑動平均系統

1.3.3 無記憶系統

1.3.4 線性系統

1.3.5 時不變（移不變）系統

1.3.6 線性時不變（移不變）系統

1.3.7 離散卷積的計算方法

1.3.8 離散卷積的MATLAB求解

1.3.9 卷積的運算規律

1.4 離散時間系統的因果性和穩定性

1.4.1 離散時間系統的穩定性

1.4.2 離散時間系統的因果性

1.5 離散時間信號的相關分析

1.5.1 離散時間信號的互相關

1.5.2 離散時間信號的自相關

習題一

第2章 離散時間信號和系統的頻域表示

2.1 引言

2.2 離散時間信號和系統的傅里葉變換分析

2.2.1 特殊的復指數序列ejn

2.2.2 LTI系統對復指數序列ejn的響應

2.2.3 LTI系統的頻率響應

2.2.4 序列的傅里葉變換和反變換

2.2.5 信號通過線性時不變穩定系統的頻域表示法

2.2.6 離散時間傅里葉變換的MATLAB計算

2.3 傅里葉變換的對稱性

2.3.1 共軛對稱與共軛反對稱

2.3.2 離散時間傅里葉變換的對稱性

2.3.3 離散時間傅里葉變換的時頻對稱性

2.4 連續時間信號的採樣與恢復

2.4.1 週期採樣

2.4.2 週期採樣信號的頻譜分析

2.4.3 時域採樣定理

2.4.4 信號的恢復和採樣內插公式

2.4.5 正弦信號的採樣

習題二

第3章 離散時間信號與系統的z域分析

3.1 引言

3.2 離散時間信號的z變換

3.2.1 z變換的定義

3.2.2 z變換的收斂域

3.2.3 序列的性質和其z變換收斂域的關係

3.2.4 z變換的性質和定理

3.3 z反變換

3.3.1 z反變換公式

3.3.2 z反變換計算方法

3.4 系統函數

3.4.1 LTI系統的系統函數與系統特性

3.4.2 系統函數與差分方程的關係

3.4.3 系統函數與系統頻率響應

3.4.4 系統函數與系統分類

3.4.5 全通系統與小相位系統

3.4.6 利用MATLAB分析系統的性能

3.5 離散時間系統的信號流圖

3.5.1 網絡的信號流圖表示

3.5.2 信號流圖的轉置定理

3.5.3 IIR系統的網絡結構

3.5.4 FIR系統的網絡結構

習題三

第4章 離散傅里葉變換

4.1 引言

4.2 週期序列

4.3 離散傅里葉級數

4.3.1 離散傅里葉級數的定義

4.3.2 離散傅里葉級數的主要性質

4.4 離散傅里葉變換

4.4.1 DFT的基本概念

4.4.2 DFT的MATLAB實現

4.4.3 DFT的主要性質

4.4.4 有限長序列的線性卷積和圓周卷積

4.4.5 DFT與DTFT、ZT之間的關係

4.5 頻率採樣理論

4.5.1 頻域採樣定理

4.5.2 頻域採樣恢復的內插公式

4.6 DFT應用於信號頻譜分析

4.6.1 DFT應用於信號頻譜分析的具體方法

4.6.2 DFT應用於信號頻譜分析相關參數的確定

4.6.3 DFT應用於信號頻譜分析的誤差問題

習題四

第5章 快速傅里葉變換及其應用

5.1 引言

5.2 基-2FFT算法原理

5.2.1 DFT運算量分析

5.2.2 基-2時間抽取FFT算法

5.2.3 基-2頻率抽取FFT算法

5.3 基-2FFT算法特點及程序實現

5.3.1 基-2FFT算法特點及規律

5.3.2 基-2FFT算法的程序實現

5.4 離散傅里葉反變換的快速算法

5.5 其他常用的FFT算法

5.5.1 任意基數的FFT算法

5.5.2 基-4 FFT算法

5.5.3 分裂基FFT算法

5.6 FFT應用於線性卷積的快速計算

5.6.1 基本算法

5.6.2 重疊相加法

5.6.3 重疊保留法

5.7 Chirp-z變換及其FFT實現

5.7.1 Chirp-z變換原理

5.7.2 Chirp-z變換的FFT實現

5.8 離散餘弦變換及其FFT實現

5.9 MATLAB環境下各種算法的實現

5.9.1 FFT及IFFT算法的MATLAB實現

5.9.2 快速卷積基本算法的MATLAB實現

5.9.3 Chirp-z變換的MATLAB實現及應用

5.9.4 離散餘弦變換的MATLAB實現

習題五

第6章 IIR數字濾波器的設計

6.1 數字濾波器的基本概念

6.2 模擬濾波器的設計

6.2.1 巴特沃什模擬濾波器

6.2.2 切比雪夫模擬濾波器

6.2.3 橢圓濾波器

6.2.4 模擬濾波器的頻率變換

6.2.5 模擬濾波器的MATLAB設計

6.3 通過模擬濾波器設計IIR數字濾波器

6.3.1 衝激響應不變法

6.3.2 雙線性映射法

6.3.3 衝激響應不變法和雙線性映射法的MATLAB實現

6.3.4 頻率變換法設計IIR數字濾波器

6.4 IIR數字濾波器的計算機輔助設計方法

6.4.1 IIR數字濾波器的頻域小均方誤差設計

6.4.2 IIR數字濾波器的小平方逆設計

6.4.3 IIR數字濾波器的時域設計

6.5 IIR數字濾波器的特點

習題六

第7章 FIR數字濾波器的設計

7.1 引言

7.2 FIR數字濾波器的線性相位特性

7.2.1 線性相位系統對信號進行處理的優點

7.2.2 FIR系統為線性相位系統需滿足的條件

7.2.3 FIR線性相位系統的零點分佈特徵

7.3 FIR數字濾波器的加窗設計方法

7.3.1 加窗法設計FIR數字濾波器的思路

7.3.2 吉布斯效應

7.3.3 各種窗函數的特性

7.3.4 加窗法設計FIR數字濾波器的具體步驟

7.3.5 加窗法設計FIR數字濾波器的MATLAB實現

7.3.6 其他各型FIR數字濾波器的加窗設計

7.4 FIR數字濾波器的計算機輔助設計方法

7.4.1 頻率取樣法設計FIR數字濾波器

7.4.2 FIR數字濾波器的等波紋逼近設計

7.5 FIR數字濾波器的特點

習題七

第8章 數字信號處理工程應用實例

8.1 引言

8.2 汽輪機振動信號在線監測與故障診斷系統簡介

8.2.1 系統整體結構

8.2.2 數據採集與分析設備

8.2.3 數據採集與分析設備處理器選擇

8.3 汽輪機振動信號特點

8.3.1 振動信號的表示

8.3.2 鍵相信號

8.3.3 振動信號的獲取

8.4 汽輪機振動信號的採樣

8.4.1 固定頻率採樣

8.4.2 倍頻採樣

8.5 汽輪機振動信號處理

8.5.1 時域處理方法

8.5.2 頻域處理方法

8.5.3 時頻處理方法

附錄A 模擬濾波器設計的部分參數表

附錄B FFT算法C語言程序

B.1 基-2FFT算法程序

B.2 分裂基FFT算法程序

參考文獻