信号与系统(下) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:高等教育出版社

作者:赵录怀

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1900-01-01

价格:12.5

装帧:

isbn号码:9787040005103

丛书系列:

图书标签:

• 信号与系统
• 电路分析
• 傅里叶变换
• 拉普拉斯变换
• z变换
• 系统分析
• 控制系统
• 通信原理
• 电工学
• 高等数学

好的，这是一本关于离散时间信号处理、数字滤波器设计与分析的专业教材的简介： --- 《现代数字信号处理：理论、算法与应用实践》 —— 深入理解数字世界的脉动与精髓 第一部分：夯实基础——从连续到离散的桥梁 本书旨在为学习者构建一座坚实的桥梁，连接经典的模拟信号理论与现代的数字信号处理（DSP）世界。我们深知，扎实的数学基础是掌握DSP技术的关键。因此，本书伊始便详尽回顾并深入剖析了傅里叶分析的精髓，特别是将视角聚焦于离散时间信号的表示与分析。 离散时间信号与系统（DT Signals and Systems）： 本部分详细阐述了离散时间信号的采样特性、基本运算（如延迟、反转、移位）以及周期性分析。我们不仅展示了如何将连续时间信号通过理想和实际的采样过程转化为离散信号，还深入探讨了采样定理的严格推导及其在实际应用中（如混叠现象）的处理策略。 Z变换及其应用： Z变换作为分析离散时间线性时不变（LTI）系统的核心数学工具，在本教材中获得了足够的重视。我们不仅系统地介绍了单边和双边Z变换的定义、收敛域（ROC）的概念及其重要性，还推导了常用序列的Z变换对，并详细讲解了利用Z变换求解差分方程、分析系统稳定性和因果性的方法。特别是对ROC与系统特性的内在联系，进行了多角度的阐述和实例演示。 离散时间傅里叶变换（DTFT）与离散傅里叶变换（DFT）： DTFT是连接时域和频域的连续桥梁。我们重点讨论了DTFT的性质，以及当信号被截断时，DTFT频谱发生的周期性和离散化现象，这自然引出了对DFT的必要性分析。DFT的矩阵形式、其与线性卷积的关系，以及如何通过分段处理实现大序列的快速卷积，为后续的快速傅里叶变换（FFT）奠定了基础。 第二部分：数字滤波器的核心设计与分析 数字滤波器是DSP应用的核心组成部分。本部分将理论分析与工程实践紧密结合，系统地介绍了IIR（无限冲激响应）和FIR（有限冲激响应）滤波器的设计、实现与性能评估。 IIR 滤波器设计： IIR滤波器以其频率选择性高、阶数低的优势而著称。我们从模拟滤波器的经典原型（如巴特沃斯、切比雪夫、椭圆滤波器）出发，详细讲解了两种主要的模拟到数字的转换方法：脉冲响应不变法和双线性变换法（BLT）。对BLT的几何意义、预畸变技术（Prewarping）及其对频率响应的影响，进行了细致入微的分析。此外，还探讨了IIR滤波器在实际实现中可能遇到的量化效应和溢出问题。 FIR 滤波器设计： FIR滤波器因其固有的线性相位特性而成为许多对相位失真敏感的应用的首选。本书系统介绍了三种主流的FIR滤波器设计方法： 1. 窗函数法（Windowing Method）： 详细对比了矩形窗、汉宁窗、海明窗、汉窗口等不同窗函数的频率响应特性及其对阻带衰减和过渡带宽度折衷的影响。 2. 频率采样法（Frequency Sampling）： 适用于设计具有特定零点或特定频率响应形状的滤波器。 3. 最优等波纹（Parks-McClellan/Remez Exchange Algorithm）： 重点阐述了该算法的核心思想——等波纹准则，并展示了如何通过指定频带的相对加权系数，设计出具有最小最大波纹的滤波器。 滤波器实现与结构： 数字滤波器的实际运行依赖于高效的结构。本章分析了直接型、并行型和串联型的基本结构，并着重讨论了格型（Lattice）结构的优点，特别是在计算效率和量化误差控制方面的优势。 第三部分：高效计算——快速傅里叶变换（FFT）及其算法 DFT的直接计算复杂度为$O(N^2)$，对于大数据量是不可接受的。FFT算法的出现是DSP领域的一场革命。 基2 FFT 算法详解： 本书全面剖析了DIT（按时间抽取）和DIF（按频率抽取）两种基本的FFT分解算法。通过清晰的蝶形运算图和详细的推导过程，展示了如何将$N$点DFT分解为级联的较小点数DFT。我们强调了数据重排（Bit Reversal）在实现高效FFT中的关键作用。 FFT的应用与限制： 除了加速线性卷积（通过分段卷积如重叠相加法/重叠保留法），FFT还在谱分析、相关计算中发挥核心作用。同时，我们也探讨了FFT算法在非2的N次幂点数处理时所采用的零填充（Zero Padding）技术及其对频谱分辨率的影响。 第四部分：现代谱分析技术 信号的频谱信息是理解其内在特性的关键。本部分超越了传统的基于DFT的周期图法，介绍了更先进的估计方法。 参数化与非参数化谱估计： 详细区分了基于信号模型假设的参数化方法（如AR、MA、ARMA模型，重点介绍Yule-Walker方程求解的Burg算法）和非参数化方法（如周期图法、韦尔奇平均法、黑曼窗法）。 高分辨率谱估计： 重点探讨了最小方差无偏估计（MVDR），也被称为Capon方法，展示了其在抑制噪声背景下的窄带信号识别能力。此外，还简要介绍了子空间方法（如MUSIC算法）的基本思想，为读者后续研究奠定理论基础。 第五部分：多速率信号处理与实例剖析 为了应对信号在不同采样率下工作的需求，多速率系统应运而生。 采样率的改变： 系统阐述了抽取（Decimation）和插值（Interpolation）的原理，强调了在进行采样率转换时，必须配合使用抗混叠滤波器（抽取前）和插值滤波器（抽取后）的重要性。理想的采样率转换器结构被详细分解为滤波器、抽取/插值单元的组合。 滤波器组与小波变换基础： 从多相分解的角度切入，介绍了滤波器组的基本概念，特别是完美重建滤波器组的设计。这自然过渡到对小波变换基本思想的介绍——如何利用多分辨率分析来捕获信号的瞬时频率信息，为信号的压缩和去噪打下理论基础。 本书特色与目标读者 本书内容编排严谨，理论推导详尽，同时辅以大量的MATLAB/Python示例代码和工程实例，确保学习者能将理论知识转化为实际的算法实现能力。 本书适合于电子工程、通信工程、自动化、计算机科学等专业的本科高年级学生和研究生作为教材或参考书。对于从事数字音频、雷达、医学影像、遥感或控制系统等领域的工程师而言，本书是提升其实践技能的宝贵资源。通过系统学习本书内容，读者将能够独立设计、分析并实现复杂的数字信号处理系统。 ---

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这本书的习题设计简直是作者智慧的结晶，它们绝非那种简单的套用公式就能解决的“填充题”。我发现，许多题目都巧妙地融入了实际工程中的场景设定，迫使你必须跳出书本上的理论模型，去思考如何将抽象的数学工具应用到具体的物理现象中。例如，书中有一组关于滤波器设计与噪声抑制的综合练习，它要求我们不仅要计算出满足特定带宽要求的FIR滤波器系数，还要结合采样率和量化误差来评估最终系统的性能，这一下子就把理论和实践的鸿沟给填平了。更妙的是，部分较为困难的习题后面附带了详细的“解题思路导引”，而不是直接给出答案。这些导引不是告诉“怎么做”，而是启发“为什么这样做”，引导你去探索更优的解法，这种教学方式极大地激发了我的探索欲。我花了大量时间在演算纸上与这些题目“搏斗”，每攻克一个难题，那种成就感，远超于仅仅通过考试的喜悦。

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作者在行文风格上展现出一种难得的幽默感和亲切感，这在技术教材中是极其罕见的。书中时不时会出现一些作者自己总结的“小贴士”或者“过来人经验谈”，这些插曲让阅读过程变得轻松愉快。比如，在讲解卷积定理的几何意义时，作者用了“两道菜的配方如何混合出新口味”的比喻，一下子就把原本枯燥的积分运算变得生动起来。我印象特别深的是，在讨论系统时间常数与带宽的权衡时，作者用了一个非常形象的比喻，说这就像是“想要声音听得更准（低失真），就得忍受更慢的反应速度（大延迟）”。这种将复杂概念“人情化”的处理方式，极大地降低了初学者的畏难情绪。它让冰冷的数学公式仿佛有了温度，感觉就像是一位和蔼可亲的老师，在你的旁边用最接地气的方式讲解着深奥的原理，而不是冷冰冰地堆砌公式。

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这本书的配套资源和辅助材料组织得极其丰富和有效率。我尤其欣赏作者提供的那个在线代码库，里面包含了书中所有关键算法和示例的MATLAB/Python实现。这极大地弥补了传统教材无法动态展示系统行为的缺陷。我可以直接运行那些代码，修改参数，观察输出波形的变化，这种即时反馈的学习体验是无可替代的。比如，当我学习到IIR滤波器设计时，我可以直接在代码中调整极点和零点的位置，亲眼看到系统的频率响应如何随之剧烈变化，这种可视化学习远比单纯看教科书上的图形要深刻得多。此外，书中对历史背景的穿插介绍也做得十分到位，它没有占用太多篇幅，但每当介绍到一个重要概念的起源，比如某位科学家在哪种背景下提出了某个理论，都会让人对该理论的价值和意义有一个更深层次的理解，使得学习过程不再是孤立的知识点堆砌，而是置于整个科学发展脉络之中。

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这本书的印刷质量简直让人眼前一亮，纸张的厚实度和光泽度都达到了相当高的水准。翻开扉页，那种油墨的清新味道扑鼻而来，让人心情豁然开朗。尤其是图表的绘制，线条清晰锐利，即便是复杂的频谱图和时域波形，也能被描绘得一目了然，这对理解那些抽象的数学概念至关重要。我记得有一章专门讲了傅里叶变换的性质推导，那些公式的排版简直是艺术品，每一个希腊字母都像是精心雕琢过一般，没有丝毫模糊不清的地方。装帧方面，硬壳的包裹提供了极佳的保护性，我把它放在书包里带着跑了好几周的研讨会，书脊依然保持得非常平整，没有出现任何松散的迹象。相较于我之前买的那些影印版教材，这本书在细节上的打磨，充分体现了出版方对知识载体的尊重。这不仅仅是一本工具书，更像是一件值得收藏的工艺品，让人在阅读之外，也能享受那种由精良制作带来的愉悦感。我甚至愿意花更多的时间去摩挲它的封面纹理，这种实体书的质感是任何电子阅读器都无法比拟的。

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我得说，这本书的章节逻辑组织得非常精妙，简直像是一位经验丰富的老教授在循循善诱。它不像某些教材那样，一上来就抛出一大堆晦涩难懂的定义，而是采取了一种“先搭框架，后填细节”的渐进式教学法。比如，它在介绍离散时间系统的稳定性判定时，首先会用非常直观的例子来阐述“边界输入，边界输出”的物理意义，而不是直接给出Z变换的收敛域条件。等到读者建立起直观认识后，再层层深入到数学推导，这种铺垫工作做得极为到位。更值得称赞的是，它对不同知识点之间的内在联系进行了多次回顾和强调，让你不会在庞杂的知识体系中迷失方向，总能清晰地看到这一小块内容是如何嵌入到整个信号处理理论大厦中的。这种全局观的培养，远比死记硬背公式要重要得多，它真正培养了我们分析问题的思维方式。读完一章，我感觉脑子里的思路是通畅的，而不是一团浆糊，这才是好教材的标志。

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