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内容简介

本书系统地讲解了数字信号处理的基本理论和方法，并与LabVIEW的工程实际相结合，使用LabVIEW阐述问题并进行计算。全书分为9章，包括绪论、虚拟仪器及LabVIEW简介、时域离散信号和时域离散系统、离散时间傅里叶变换和Z变换、离散傅里叶变换（DFT）及其快速算法（FFT）、数字滤波网络、滤波器设计原理、IIR数字滤波器的设计、FIR数字滤波器的设计。

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ISBN：9787121259890

开本：16(185*260)

页数：160

字数：256

本书目录

第1章  绪论	1
1.1  信号的特征与分类	1
1.2  数字信号处理	2
1.3  数字信号处理的应用	4
第2章  虚拟仪器及LabVIEW简介	5
2.1  虚拟仪器	5
2.2  LabVIEW简介	6
2.2.1  LabVIEW启动	6
2.2.2  LabVIEW应用程序的构成	7
2.2.3  控件和函数	8
2.3  LabVIEW与MATLAB	8
第3章  时域离散信号和时域离散系统	10
3.1  时域离散信号	10
3.1.1  常用的典型序列	11
3.1.2  序列运算和常用关系式	13
3.2  时域离散系统	16
3.2.1  线性系统	16
3.2.2  时不变系统	17
3.2.3  线性时不变系统输入与输出之间的关系	17
3.2.4  系统的因果性和稳定性	19
3.2.5  系统的差分方程描述	20
3.3  模拟信号的采样与恢复	21
3.3.1  理想采样	21
3.3.2  理想采样信号的频谱	23
3.3.3  采样的恢复	25
3.3.4  由采样信号序列重构带限信号	25
3.4  实例解析	26
第4章  离散时间傅里叶变换和Z变换	32
4.1  离散时间傅里叶变换（DTFT）	32
4.1.1  离散时间傅里叶变换的定义	32
4.1.2  离散时间傅里叶变换的性质	32
4.2  线性时不变系统的频率响应	34
4.3  周期序列的离散傅里叶级数	36
4.3.1  周期序列的离散傅里叶级数	36
4.3.2  周期序列的傅里叶变换表示式	37
4.4  时域离散傅里叶变换与模拟信号傅里叶变换之间的关系	39
4.5  序列的Z变换	40
4.5.1  Z变换的定义及收敛域	40
4.5.2  序列特性对收敛域的影响	41
4.5.3  Z变换的主要性质	45
4.5.4  Z反变换	46
4.5.5  利用Z变换解差分方程	49
4.5.6  利用Z变换分析信号和系统的频域特性	50
4.6  实例解析	54
第5章  离散傅里叶变换（DFT）及其快速算法（FFT）	59
5.1  离散傅里叶变换的定义	59
5.1.1  DFT的定义	59
5.1.2  DFT和Z变换的关系	60
5.1.3  DFT的隐含周期性	60
5.2  离散傅里叶变换的基本性质	62
5.2.1  线性性质	62
5.2.2  循环移位性质	62
5.2.3  循环卷积定理	63
5.2.4  复共轭序列的DFT	65
5.2.5  DFT的共轭对称性	66
5.3  频率域采样	68
5.4  DFT的应用举例	70
5.5  快速傅里叶变换（FFT）	73
5.5.1  直接计算DFT算法存在的问题及改进途径	74
5.5.2  时间抽取法——基2FFT算法	76
5.5.3  频率抽取法FFT（DIF-FFT）	80
5.5.4  IDFT的高效算法	82
5.6  实例解析	83
第6章  数字滤波网络	86
6.1  数字滤波器的表示方法	86
6.2  IIR数字滤波器的基本网络结构	86
6.2.1  直接型	86
6.2.2  级联型	88
6.2.3  并联型	89
6.3  FIR数字滤波器的基本网络结构	90
6.3.1  直接型	90
6.3.2  级联型	90
6.3.3  线性相位型	91
第7章  滤波器设计原理	92
7.1  滤波器的基本概念	92
7.1.1  滤波原理	92
7.1.2  滤波器的种类	92
7.1.3  对滤波器的技术要求	94
7.1.4  滤波器的设计过程	95
7.2  模拟低通滤波器的设计	95
7.2.1  巴特沃斯（Butterworth）逼近	96
7.2.2  切比雪夫（Chebyshev）逼近	100
7.3  模拟高通、带通及带阻滤波器的设计	106
7.3.1  模拟高通滤波器的设计	106
7.3.2  模拟带通滤波器的设计	107
7.3.3  模拟带阻滤波器的设计	109
第8章  IIR数字滤波器的设计	112
8.1  用脉冲响应不变法设计IIR数字滤波器	112
8.1.1  设计的基本思想	112
8.1.2  模拟与数字滤波器的转换关系	112
8.2  用双线性法设计IIR数字滤波器	115
8.2.1  双线性变换	115
8.2.2  数字低通IIR滤波器的设计	117
8.3  数字高通、带通及带阻IIR滤波器的设计	118
8.3.1  模拟—数字—数字变换法	119
8.3.2  模拟—模拟—数字变换法	121
8.4  实例解析	124
第9章  FIR数字滤波器的设计	126
9.1  线性相位FIR数字滤波器的基本特性	126
9.1.1  线性相位条件	126
9.1.2  线性相位条件对h(n)的要求	127
9.1.3  线性相位FIR滤波器的频率特性	128
9.1.4  线性相位FIR滤波器的零点分布	132
9.2  窗函数加权设计FIR滤波器	133
9.2.1  设计的基本思想	133
9.2.2  窗函数的功能与选择	134
9.2.3  窗函数加权设计方法	138
9.3  频率采样法设计FIR滤波器	142
9.3.1  设计的基本思想	142
9.3.2  线性相位约束条件	142
9.3.3  滤波器的频率响应	143
9.4  IIR与FIR数字滤波器的比较	145
9.5  实例解析	146
参考文献	148

展开

前言

前    言
随着数字化与信息化的迅速发展，数字信号处理技术备受关注。大规模集成电路和专用数字信号处理器（DSP）的高速发展，使得数字信号处理在工程实现上有了实质性突破，其应用迅速扩展到科学技术、工业与工程、国防以及大量的消费类产品。可以毫不夸张地说，数字信号处理技术影响着经济和国防建设，人们的工作、生活习惯，甚至思维方式。数字信号处理技术的发展与广泛应用，决定了其在电子信息类专业课程体系中的重要地位。国内外的许多大学都将其列为电子信息类专业的专业必修基础课。本书系统地讨论了数字信号处理的基本理论和基本方法。以离散傅里叶变换和数字滤波器为重点，强调离散时间信号和系统的基本理论和分析方法，强调理论与实践、原理与应用相结合。
自1976年以来，NI（National Instruments，美国国家仪器）公司通过将传统的独立仪器分成两个基本部分为仪器带入了一种新的观念，这两个部分是：对信号进行数字化所需的硬件和分析显示结果所需的软件。将软件作为仪器，仪器就可以扩展到测试、控制和设计中。
相对于传统的独立仪器而言，虚拟仪器的优点与数字信号处理相对于模拟信号处理而言的优点是相似的。例如，模拟滤波器通常使用运算放大器、电容和电阻等模拟电子元器件实现，相对于使用浮点或定点机器实现的数字滤波器而言，其灵活性十分有限。尽管模拟滤波器比较便宜、易于建立，但模拟滤波器的标定和维护十分困难，要对设计进行修改也难以实现。例如，如果后来发现需要一个更高阶的滤波器，就必须改动硬件进行新的设计。由于数字滤波器是用软件建立的，并没有这个问题，从而在单一硬件上提供了可以实现多种应用的灵活平台。
虚拟仪器和数字信号处理都发挥了基于软件平台的优点，虚拟仪器通过利用图形化编程开发环境NI LabVIEW使得易用性的优点得到进一步的发展，它能够让更多人参与软件开发和仪器设计。LabVIEW不仅提供了与传统的基于文本的编程语言完全不同的图形化编程方式，使得编程过程变得更加直观和方便，同时还通过自带的MathScript兼容了文本的编程语言，使得用户可以兼容已有的算法，或者根据实际应用来选择合适的编程方式。从而大大节省了需要熟悉编程环境和语法所需要的大量时间。
本书讲解了数字信号处理的原理，并用LabVIEW程序实现其功能。本书内容分为以下四部分：离散时间信号与系统分析、离散傅里叶变换及其快速算法、数字滤波器的结构与设计、数字信号处理的LabVIEW实现。第一部分包括第1～3章，这是本书的基础，通过第一部分的学习，希望读者能对数字信号处理有一个大概的了解，建立起离散时间信号与系统的基本概念，并初步掌握时域与频域的基本分析方法，同时介绍了LabVIEW的基本使用方法。第二部分包括第4～5章，介绍了数字信号处理中典型的变换工具——离散傅里叶变换及其快速算法和Z变换，通过学习能进一步认识运算效率在数字信号处理中的地位。第三部分包括了第6～9章，介绍了数字滤波器的各种结构和设计方法，是离散时间系统设计的基础知识，其中第7章介绍了有关模拟滤波器设计的基础，为数字滤波器的设计提供理论支持。第四部分安排在每个章节中，有针对性地设置了数字信号处理的LabVIEW实例，介绍了使用LabVIEW解决数字信号处理中的典型问题。LabVIEW具有图形化界面，很容易入手，没有LabVIEW基础的读者也可以使用本教材。
由于作者水平有限，不妥及错误之处在所难免，希望读者给予批评指正。

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