《數(shù)字信號處理教程-MATLAB釋義與實現(xiàn)》是2008年電子工業(yè)出版社出版的圖書，作者是陳懷琛。 本書主要介紹了信號和信號處理、時域中的離散信號和系統(tǒng)、離散序列的兩種傅里葉變換等內(nèi)容。

第1章 信號和信號處理

1.1信號的分類

1.2信號處理5

1.2.1信號處理的舉例5

1.2.2信號處理的一般任務(wù)6

1.2.3數(shù)字信號處理7

1.3信號采樣和復(fù)原實例8

1.4本書概貌的說明10

復(fù)習思考題12

習題12

第2章 時域中的離散信號和系統(tǒng)13

2.1模擬信號與其采樣序列的關(guān)系13

2.2基本序列及序列的基本運算14

2.2.1序列的表示方法14

2.2.2常用的典型序列15

2.2.3序列的運算和變換17

2.3序列的奇偶分解.卷積和相關(guān)21

2.3.1周期序列21

2.3.2實對稱序列21

2.3.3復(fù)數(shù)域的偶序列和奇序列22

2.3.4序列的卷積23

2.3.5序列的相關(guān)25

2.4時域離散系統(tǒng)26

2.4.1線性系統(tǒng)27

2.4.2線性時不變離散系統(tǒng)27

2.4.3LTI離散系統(tǒng)的數(shù)學描述——線性常系數(shù)差分方程28

2.4.4用MATLAB的遞推解法29

2.4.5用時移算子z-1表示的離散系統(tǒng)29

2.5脈沖響應(yīng)——用時間序列表征的系統(tǒng)特性30

2.5.1脈沖響應(yīng)的特性30

2.5.2用解析卷積方法求系統(tǒng)輸出31

2.5.3用向量?矩陣乘法進行卷積計算32

2.5.4用脈沖響應(yīng)判斷系統(tǒng)的因果性34

2.5.5用脈沖響應(yīng)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性34

2.5.6用脈沖響應(yīng)分類數(shù)字濾波器35

2.6序列運算的MATLAB函數(shù)列表36

復(fù)習思考題37

習題38

第3章 離散序列的兩種傅里葉變換40

3.1序列信號的周期性和頻率40

3.1.1序列信號的周期性40

3.1.2序列信號的頻率41

3.1.3連續(xù)信號的頻譜43

3.1.4有限帶寬序列44

3.2離散時間傅里葉變換(DTFT)45

3.2.1離散時間傅里葉變換(DTFT)的定義45

3.2.2DTFT的性質(zhì)46

3.2.3實數(shù)奇偶序列的DTFT48

3.2.4復(fù)數(shù)奇偶序列的DTFT48

3.2.5DTFT的解析計算示例49

3.2.6DTFT的數(shù)值計算示例51

3.2.7用MATLAB計算DTFT52

3.2.8MATLAB計算舉例54

3.3離散系統(tǒng)的頻率特性57

3.3.1定義57

3.3.2用MATLAB計算系統(tǒng)頻率特性59

3.4周期序列的頻譜——離散傅里葉級數(shù)60

3.4.1從一個計算實例出發(fā)60

3.4.2周期序列的傅里葉級數(shù)62

3.4.3用MATLAB計算離散傅里葉級數(shù)63

3.5離散傅里葉變換(DFT)64

3.5.1離散傅里葉變換(DFT)的定義64

3.5.2用MATLAB計算DFT和IDFT66

3.5.3兩種離散傅里葉變換(DFT與DTFT)的關(guān)系66

3.6離散傅里葉變換(DFT)的特性68

3.6.1隱含周期性68

3.6.2線性性質(zhì)69

3.6.3循環(huán)移位性質(zhì)69

3.6.4循環(huán)折疊性質(zhì)71

3.6.5DFT的循環(huán)對稱性72

3.6.6循環(huán)卷積特性75

3.6.7帕瑟瓦爾定理77

3.7用DFT計算線性卷積78

3.7.1循環(huán)卷積與線性卷積78

3.7.2分段卷積81

3.7.3分段卷積的MATLAB函數(shù)82

復(fù)習思考題84

習題84

第4章 信號頻譜的高效計算88

4.1各種傅里葉變換及其相互關(guān)系88

4.1.1傅里葉變換的主要類型88

4.1.2DFT與其他變換的直接關(guān)系90

4.2快速傅里葉變換(FFT)91

4.2.1時域抽取(DIT)基二FFT算法91

4.2.2用MATLAB程序描述FFT算法95

4.2.3基四和其他基的FFT算法96

4.2.4其他FFT算法98

4.3用FFT計算離散時間序列的頻譜99

4.3.1有限長離散時間序列的頻譜計算99

4.3.2用補零方法由FFT求DTFT100

4.3.3無限長序列的頻譜計算101

4.4連續(xù)信號采樣中的頻譜變換103

4.4.1時域采樣定理(奈奎斯特定理)103

4.4.2由離散序列重構(gòu)模擬信號106

4.4.3理想預(yù)濾波作用的定量分析109

4.5連續(xù)信號的頻譜計算110

4.5.1非周期連續(xù)信號的頻譜計算110

4.5.2連續(xù)周期信號的頻譜計算116

4.5.3循環(huán)計算中對應(yīng)頻點的確定方法117

4.6從頻譜計算序列信號(IDFT)119

4.6.1頻率域采樣定理119

4.6.2從頻譜計算離散時間序列120

4.6.3從頻譜計算連續(xù)時間信號123

4.7用FFT計算能量125

4.8小結(jié)126

復(fù)習思考題127

習題128

第5章 變換域中的離散時間系統(tǒng)130

5.1z變換130

5.1.1z變換的定義與收斂性130

5.1.2z變換的重要特性和定理133

5.1.3z變換的計算實例135

5.2z反變換和差分方程的解136

5.2.1用留數(shù)定理求z反變換136

5.2.2用部分分式法求z反變換137

5.2.3冪級數(shù)法(長除法)求z反變換140

5.2.4用z變換解差分方程142

5.3z域中對系統(tǒng)的描述146

5.3.1系統(tǒng)函數(shù)(傳遞函數(shù))146

5.3.2正冪系統(tǒng)函數(shù)和零極增益形式149

5.3.3零極點分布與系統(tǒng)的因果性和穩(wěn)定性151

5.4z平面上的譜分析153

5.4.1零極點與頻率特性的關(guān)系153

5.4.2非單位圓周上的頻譜分析154

5.4.3z平面螺旋線上的譜分析(Chirp-z變換)155

5.5理想濾波器158

5.5.1理想的因果低通濾波器的頻率特性158

5.5.2線性相位條件對脈沖響應(yīng)對稱性的要求160

5.5.3考慮因果性和對稱性對理想濾波器的影響161

5.6低階數(shù)字濾波器162

5.6.1一階數(shù)字濾波器162

5.6.2二階數(shù)字濾波器164

5.6.3梳狀濾波器的零極點分布165

5.7全通濾波器166

復(fù)習思考題167

習題168

第6章 數(shù)字濾波器結(jié)構(gòu)..171

6.1概述171

6.2濾波器的信號流圖結(jié)構(gòu)及解法172

6.2.1信號流圖172

6.2.2信號流圖方程的計算機解法173

6.2.3信號流圖與數(shù)字系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖175

6.3FIR基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)175

6.3.1概述175

6.3.2直接形式176

6.3.3級聯(lián)形式176

6.3.4線性相位形式177

6.3.5頻率樣本結(jié)構(gòu)178

6.4IIR基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)181

6.4.1直接形式182

6.4.2級聯(lián)形式182

6.4.3并聯(lián)形式184

6.5一些其他類型的濾波器結(jié)構(gòu)189

6.5.1全零點格型(Lattice)濾波器189

6.5.2全極點格型濾波器191

6.5.3用信號流圖與MATLAB結(jié)合求解格型濾波器193

6.6狀態(tài)變量分析法195

6.6.1狀態(tài)方程和輸出方程195

6.6.2狀態(tài)方程和其他結(jié)構(gòu)參數(shù)的轉(zhuǎn)換196

6.6.3信號流圖方程與狀態(tài)方程的關(guān)系197

6.6.4例題:正余弦序列產(chǎn)生器197

6.7各種結(jié)構(gòu)形式的比較200

6.7.1從計算的復(fù)雜性做比較200

6.7.2從減小系數(shù)量化影響做比較200

復(fù)習思考題200

習題201

第7章 FIR濾波器設(shè)計204

7.1數(shù)字濾波器設(shè)計的基本要求204

7.1.1數(shù)字濾波器的設(shè)計基本步驟204

7.1.2數(shù)字濾波器的主要指標204

7.1.3為什么以低通濾波器為典型207

7.2線性相位濾波器的特性207

7.2.1線性相位和符幅特性(AmplitudeResponse)207

7.2.2符幅特性的計算舉例211

7.2.3計算符幅特性的MATLAB程序212

7.2.4線性相位濾波器的零極點分布214

7.3設(shè)計FIR濾波器的窗函數(shù)法215

7.3.1對脈沖響應(yīng)進行截斷的分析方法215

7.3.2矩形窗截斷的定量分析216

7.3.3幾種其他窗函數(shù)的介紹219

7.3.4MATLAB提供的窗函數(shù)220

7.3.5用窗函數(shù)設(shè)計FIR濾波器的步驟222

7.4利用頻率樣本法設(shè)計FIR濾波器228

7.4.1預(yù)期頻率特性的設(shè)置方法228

7.4.2頻率樣本法的設(shè)計過程229

7.4.3MATLAB中頻率樣本法的設(shè)計函數(shù)232

7.5FIR濾波器的最優(yōu)設(shè)計法233

7.5.1設(shè)計FIR濾波器的離散最小二乘法234

7.5.2最小最大波動法設(shè)計濾波器238

7.5.3MATLAB中最優(yōu)等波動濾波器的設(shè)計函數(shù)241

7.6FIR濾波器設(shè)計的一些深入問題244

7.6.1關(guān)于四種線性相位濾波器類型的應(yīng)用范圍244

7.6.2數(shù)字微分器的設(shè)計244

7.6.3Hilbert變換器的設(shè)計247

復(fù)習思考題249

習題250

第8章 IIR濾波器設(shè)計253

8.1關(guān)于模擬濾波器的預(yù)備知識253

8.1.1模擬濾波器的指標253

8.1.2以模擬濾波器為基礎(chǔ)的設(shè)計方法255

8.2模擬濾波器原型的設(shè)計256

8.2.1巴特沃斯低通濾波器256

8.2.2切比雪夫I型低通濾波器261

8.2.3切比雪夫II型低通濾波器266

8.2.4橢圓低通濾波器268

8.2.5濾波器原型的相位響應(yīng)270

8.3由模擬濾波器變換為數(shù)字濾波器270

8.3.1脈沖響應(yīng)不變法270

8.3.2雙線性變換法276

8.4模擬濾波器的頻帶變換284

8.4.1低通到低通的頻帶變換285

8.4.2低通到高通的頻帶變換285

8.4.3低通到帶通的頻帶變換286

8.4.4低通到帶阻的頻帶變換287

8.4.5信號處理工具箱中的頻帶變換函數(shù)288

8.5數(shù)字濾波器的頻帶變換291

8.6MATLAB中直接設(shè)計IIR數(shù)字濾波器的函數(shù)296

8.7IIR和FIR數(shù)字濾波器的比較297

8.8MATLAB中的濾波器設(shè)計工具(fdatool)298

復(fù)習思考題300

習題301

第9章 綜合應(yīng)用303

9.1信號處理工具(sptool)的介紹303

9.2語音數(shù)字化量化噪聲的改善306

9.3系數(shù)量化和運算量化的影響310

9.3.1數(shù)的浮點和定點表示方法310

9.3.2系數(shù)量化對FIR濾波器的影響舉例311

9.3.3系數(shù)量化對IIR濾波器的影響舉例312

9.3.4運算量化和溢出問題313

9.3.5濾波器設(shè)計工具中的量化處理314

9.3.6定點(Fix-point)工具箱315

9.4數(shù)字信號處理在雙音撥號系統(tǒng)中的應(yīng)用316

9.4.1雙音多頻撥號316

9.4.2Goertzel算法316

9.4.3檢測DTMF信號的DFT參數(shù)選擇318

9.4.4生成和檢測DTMF信號的演示程序319

9.5正余弦信號的頻譜分析320

9.6音樂信號處理326

9.6.1時域處理方法326

9.6.2頻域處理方法327

9.7變采樣率數(shù)字濾波329

9.7.1信號的整數(shù)倍內(nèi)插329

9.7.2信號的整數(shù)倍抽取331

9.7.3分數(shù)倍變采樣率和相應(yīng)的MATLAB函數(shù)332

9.7.4整數(shù)倍抽取和內(nèi)插的應(yīng)用舉例333

9.8稀疏天線陣列設(shè)計333

復(fù)習思考題335

習題336

第10章信號處理從概念設(shè)計到芯片實現(xiàn)338

10.1嵌入式系統(tǒng)及其開發(fā)流程338

10.2系統(tǒng)仿真(Simulink)工具簡介339

10.2.1概述339

10.2.2模塊庫及模型的建立340

10.2.3仿真的運行341

10.3MATLAB與嵌入式代碼的銜接342

10.4基于模型的開發(fā)流程343

10.5嵌入式代碼開發(fā)的一個實例345

10.6數(shù)字信號處理的未來349

附錄A信號處理工具箱函數(shù)集351

附錄B本書自編子程序索引表357

附錄C例題程序索引表358

附錄D圖形生成和演示程序索引表362

參考文獻363