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出版者:科学出版社

作者:大滨庄司

出品人:

页数:252

译者:关静

出版时间:2005-2

价格:28.00元

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787030145864

丛书系列:

图书标签:

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《数字信号处理基础与应用》 本书简介 在当今飞速发展的电子信息时代，数字技术已经渗透到我们生活的方方面面，从消费电子产品到工业自动化，再到通信和医疗设备。理解和掌握数字信号处理（DSP）技术，是现代工程技术人员必备的核心技能之一。本书旨在为读者系统地介绍数字信号处理的理论基础、关键算法以及在实际工程中的应用，力求做到理论深度与工程实践的有机结合。 第一部分：离散时间信号与系统 本书首先从信号的数字化过程入手，详细阐述了连续时间信号如何通过采样转换为离散时间信号，以及量化过程带来的影响。我们深入探讨了理想采样定理——奈奎斯特-香农采样定理的数学推导和实际应用意义，并分析了欠采样、过采样以及混叠现象的成因与消除方法。 随后，我们构建了离散时间系统的数学模型。系统的输入、输出和系统本身通过差分方程进行描述。本书重点分析了线性时不变（LTI）系统的性质，包括因果性、稳定性、冲激响应以及卷积和的求解。通过对卷积运算的细致剖析，读者将能深刻理解系统对信号的处理过程。我们还引入了重要的系统函数——Z变换，作为描述离散时间系统的有力工具。 第二部分：Z变换与系统分析 Z变换是连接时域和频域的关键桥梁。本书详细介绍了单边和双边Z变换的定义、收敛域（ROC）的确定及其重要性。我们推导了系统中常见的信号序列（如单位阶跃、指数序列）的Z变换对，并展示了Z变换在求解差分方程、分析系统稳定性和因果性方面的强大能力。 尤其重要的是，本书区分了系统的Z域表示（传递函数H(z)）与连续时间系统中的拉普拉斯变换，并阐述了它们在分析离散系统时的等效作用。我们通过大量实例，演示了如何利用Z变换的性质（如时移、微分/求和、乘积等）来简化复杂的系统分析。 第三部分：离散傅里叶变换（DFT）与快速傅里叶变换（FFT） 傅里叶分析是信号处理的灵魂。本书将分析的焦点从Z域转移到频率域，全面介绍了离散傅里叶变换（DFT）的定义、性质及其与连续时间傅里叶变换（CTFT）和Z变换的内在联系。 DFT的计算复杂度较高，因此本书将大量篇幅投入到快速傅里叶变换（FFT）算法的讲解中。我们详细剖析了最经典的两种FFT算法——按时间抽取（Cooley-Tukey FFT）和按频率抽取算法的蝶形运算结构、数据重排（位反转）和计算流程。通过对FFT计算效率的对比分析，读者能够理解其在现代计算中的核心地位。此外，本书还讨论了周期延拓和线性卷积的循环卷积实现等实际操作中的关键点。 第四部分：数字滤波器设计 数字滤波器是DSP应用中最核心的部分。本书系统地介绍了IIR（无限脉冲响应）和FIR（有限脉冲响应）两种基本滤波器结构。 在FIR滤波器部分，我们侧重于线性相位特性的重要性，并详细介绍了窗函数法（如矩形窗、汉宁窗、海明窗等）的设计流程，以及频率采样法和Parks-McClellan优化算法（最小化最大纹波）。 对于IIR滤波器，本书着重讲解了如何利用模拟滤波器的设计方法（如巴特沃斯、切比雪夫、椭圆滤波器）进行转换。我们详尽地描述了双线性变换法（BLT），这是实现从模拟到数字滤波器转换的最常用且最稳定的方法。本书详细分析了BLT引入的频率压缩（预畸变）现象及其校正措施。同时，我们也讨论了直接形式、级联形式和并联形式等不同数字滤波器实现结构对量化误差和运算速度的影响。 第五部分：有限精度对DSP系统的影响 在实际的数字系统中，所有运算都必须在有限的位宽下进行，这引入了量化误差。本书专门开辟章节，深入分析了有限字长对系统带来的影响： 1. 系数量化误差： 滤波器系数的截断或舍入如何影响滤波器的频率响应和稳定性。 2. 运算量化误差（溢出与截断）： 乘法和加法运算中的舍入噪声对信号动态范围和信噪比的影响。 3. 极限环振荡： 讨论了定点运算中可能出现的非线性现象，如饱和和量化引起的震荡问题。 通过对这些问题的量化分析，读者能够更好地理解从理论设计到硬件实现过程中必须面对的工程挑战。 第六部分：自适应滤波与应用 本书的最后部分将理论知识扩展到更高级的主题——自适应滤波。我们介绍了随机过程理论和维纳滤波器的基本原理。重点讲解了最小均方（LMS）算法和归一化LMS（NLMS）算法，它们是当前最流行的自适应滤波器算法。本书将LMS算法的收敛性、步长选择与性能之间的权衡进行了深入的讨论。 通过这些自适应算法，本书引出了在通信、噪声消除、回声消除和信道均衡等领域的实际应用案例，展示了DSP技术解决复杂动态问题的能力。 适用对象 本书适合于电子工程、通信工程、自动化、计算机科学等相关专业的本科高年级学生和研究生作为教材或参考书。同时也适用于从事信号采集、处理、系统控制和嵌入式开发的工程师，旨在帮助他们夯实理论基础，提高解决实际工程问题的能力。本书假设读者具备微积分、线性代数和基本的电路理论知识。全书配备了大量的例题、习题以及相应的MATLAB/Python编程示例，以强化理论的理解与实践能力。

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这本书的叙事结构组织得极具层次感和递进性，完全打破了传统技术书籍的死板印象。它似乎是按照一个学员从“零基础”到“能够独立设计简单回路”的认知曲线来设计的。第一部分是元件介绍，非常细致地讲解了每一个元器件的物理结构和工作原理；紧接着是基础逻辑单元的搭建；最后才上升到完整的系统控制方案。这种螺旋上升的学习路径，极大地降低了知识的吸收难度。我很少看到有作者能将“如何看懂电气原理图”和“如何绘制可施工的电气图”这两项技能结合得如此天衣无缝。它不是简单地展示“做什么”，而是深入剖析“如何思考”。

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这本书的排版真是让人眼前一亮，那种对细节的关注度，从字体选择到章节布局，都透着一股匠心。我拿到实体书的时候，第一感觉就是“这绝对是本用心的书”。它不像市面上很多技术书籍那样，堆砌着枯燥的公式和晦涩的术语，而是通过大量的图示和流程图，将原本复杂的电路原理剖析得淋漓尽致。特别是那些实物接线图，简直就是为初学者量身定做的，每一个接线点的标注都清晰到让人无可挑剔。读起来完全没有那种“我在啃教科书”的压力感，反而像是在和一位经验丰富的老工程师面对面交流。作者似乎深谙新手最容易在哪里卡壳，总能提前给出最恰当的解释和警告。这种以人为本的设计哲学，使得学习过程本身变成了一种享受，而不是负担。

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这本书的语言风格简直是教科书级别的典范——严谨中带着一丝亲切。它没有刻意去迎合“小白读者”而使用过于口语化的表达，反而是在保证专业术语准确性的前提下，用最简洁的逻辑链条来组织论述。尤其是在讲解继电器和接触器的逻辑关系时，作者的处理方式非常高明，他没有直接给出结论，而是通过一系列递进的设问，引导读者自己去推导出控制逻辑的合理性。这种“启发式教学”的效果远超死记硬背。我发现自己不仅学会了如何画图，更重要的是，理解了“为什么”要这样画，这才是硬核技术书籍的价值所在。每一次翻阅，都能在某个不经意的角落发现作者埋下的“技术彩蛋”，让你感叹其知识储备之深厚。

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购买这本书纯粹是因为封面的设计感——那种简洁的蓝白配色，给人一种可靠、高效的感觉。实际阅读体验更是超出了预期。它不像一本冷冰冰的工具书，而更像是一位耐心的导师。最让我感到惊喜的是，它在讲解过程中引入了一些典型的工业案例，比如三相异步电动机的正反转控制、Y-Δ降压启动等，这些案例的讲解不仅包含了电气原理图，还附带了实际接线时的注意事项和故障排除思路。这种理论与实践紧密结合的模式，极大地增强了知识的可迁移性。读完后，我感觉自己不再是简单地会连接导线，而是真正开始理解电流如何在系统中流动和转化，这对于一个想要在电气领域深入发展的人来说，无疑是一笔宝贵的财富。

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作为一名已经摸索了些年头的老电工，我原本以为这种入门书籍对我来说已经价值不大了，但这本书意外地帮我弥补了一些基础理论上的“偏科”。很多时候我们凭经验干活，久而久之，一些根基不稳的知识点就会被新的实践经验所掩盖。这本书则像是一把精密的尺子，让我重新审视了交流电与直流电控制逻辑在本质上的区别，以及不同保护装置的联动机制。它对国家标准和行业规范的引用非常及时且准确，这对于想规范自己操作流程的人来说，是极大的加分项。我特别欣赏其中关于安全操作规程的章节，其详尽程度已经超越了一般教材的范畴，更像是一份实战手册。

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