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页数:127

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出版时间:2009-5

价格:12.00元

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isbn号码:9787560622019

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《数字信号处理基础与应用》 内容简介 本书旨在为读者提供一个全面、深入且实用的数字信号处理（DSP）知识体系，侧重于理论与工程实践的紧密结合。全书结构严谨，内容涵盖了从基础理论到前沿应用的各个方面，适合电子信息工程、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、研究生以及从事信号处理相关领域的工程师和研究人员阅读参考。 第一部分：信号与系统基础（奠定理论基石） 本部分作为全书的理论基础，系统回顾和深化了连续时间信号与系统、离散时间信号与系统分析所需的关键概念。 第一章：连续时间信号与系统回顾 本章首先从傅里叶级数和傅里叶变换出发，回顾了周期信号和非周期信号的频域表示方法。重点阐述了线性时不变（LTI）系统的性质、卷积积分的物理意义及其在系统分析中的作用。引入了拉普拉斯变换，强调其在求解微分方程和分析系统稳定性的强大能力，详细讨论了单边和双边拉普拉斯变换的应用范围与收敛域（ROC）的概念。通过实例分析了典型的有源和无源滤波器在时域和频域的响应特性。 第二章：离散时间信号与系统 本章是DSP的起点，详细介绍了采样理论，特别是理想采样、保持和量化过程，深入探讨了混叠现象及其避免措施，为从连续信号过渡到离散信号奠定了坚实的基础。离散时间信号的表示、基本序列（如单位冲激序列、单位阶跃序列）的性质被细致讲解。接着，系统分析了离散时间LTI系统的特性，主要依赖于差分方程的求解。本章的核心内容是Z变换，与拉普拉斯变换进行对比，详细解析了Z变换的收敛域、逆变换的求解方法（部分分式法和级数展开法），并系统推导了Z域中系统函数（H(z)）的性质，为后续的数字滤波器设计提供数学工具。 第二部分：离散傅里叶变换与计算（连接理论与实践的桥梁） 本部分是数字信号处理的核心工具，详细介绍了将时域离散信号转换到频域的数学工具——离散傅里叶变换（DFT），并着重讲解了高效的实现算法。 第三章：离散傅里叶变换（DFT） 本章首先定义了DFT及其逆变换（IDFT），阐述了DFT与连续时间傅里叶变换（CTFT）和Z变换之间的内在联系。重点分析了DFT的周期性、共轭对称性等重要性质。对DFT在处理有限长序列时的线性卷积与圆周卷积的区别进行了详尽的讨论，并给出了在实际应用中如何通过零填充（Zero Padding）来提高频谱分辨率和减少频谱泄漏的方法。 第四章：快速傅里叶变换（FFT）算法 本章聚焦于DFT的高效计算，详细介绍了快速傅里叶变换（FFT）的原理。着重讲解了直截法（Brute Force）计算的复杂度，并深入剖析了两种主要的FFT实现结构：按时间抽取（Decimation-In-Time, DIT）和按频率抽取（Decimation-In-Frequency, DIF）。通过蝶形运算（Butterfly Operation）的概念，清晰展示了FFT的计算流程和所需的存储结构。此外，本章还讨论了FFT在实际应用中的精度、硬件加速特性及其在频谱分析中的具体应用案例。 第三部分：数字滤波器设计（核心应用模块） 本部分是DSP技术在工程中最直接的应用体现，系统讲解了数字滤波器的两大主要类型——无限冲激响应（IIR）和有限冲激响应（FIR）的设计方法。 第五章：无限冲激响应（IIR）滤波器设计 本章首先概述了IIR滤波器的基本结构和优势（低阶实现、运算效率高）。详细介绍了模拟滤波器的预畸形设计，包括巴特沃斯（Butterworth）和切比雪夫（Chebyshev）滤波器的规范化设计流程。核心内容在于讲解模拟滤波器向数字滤波器（如脉冲不变法和双线性变换法）的映射技术。特别是对双线性变换，详述了其如何避免频谱映射的陷波，并分析了预预畸化（Pre-warping）的必要性。最后，展示了IIR滤波器的直接形式、级联形式和并联形式的结构实现。 第六章：有限冲激响应（FIR）滤波器设计 本章侧重于FIR滤波器，强调其线性相位响应的固有优势，适合于需要保持信号波形完整性的应用。详细介绍了数字滤波器规范化、频率采样法。核心篇幅用于讲解窗函数法（Windowing Method），涵盖了矩形窗、汉宁窗、汉明窗、布莱克曼窗等多种窗函数的特性对比，解释了窗函数类型如何影响滤波器的过渡带宽度和旁瓣衰减。此外，系统介绍了频率采样法和Parks-McClellan优化算法（最小二乘法设计），以期设计出最优的等波纹FIR滤波器。 第四部分：先进主题与实践（拓展深度与广度） 本部分将读者带入更复杂的DSP领域，探讨了自适应处理和多速率信号处理等前沿技术。 第七章：自适应滤波 本章介绍了自适应滤波器的基本概念，即滤波器系数能够根据输入信号的统计特性自动调整以达到最佳性能的系统。重点分析了维纳滤波器（Wiener Filter）的最优性准则，并详细推导和分析了最小均方误差（LMS）算法的收敛速度和稳态误差。LMS算法的收敛性分析、步长选择对性能的影响，以及该算法在噪声消除、均衡器设计中的应用案例被深入探讨。 第八章：多速率信号处理与抽取/插值 本章探讨了改变信号采样率的技术，这在硬件接口、信道带宽调整中至关重要。详细解释了信号的抽取（Down-sampling）和插值（Up-sampling）过程，强调了在抽取前进行抗混叠滤波和在插值后进行抗镜像滤波的必要性。系统介绍了基于滤波器的多相分解结构，并阐述了其在高速率A/D转换器接口和信道滤波中的高效应用。 第九章：量化效应与噪声分析 本章关注DSP在有限精度下的实际工作状态。详细分析了A/D转换过程中的量化噪声来源及其统计特性。讨论了舍入误差和截断误差在不同滤波器结构（如直接型、级联型）中的差异和对系统稳定性的影响。本章旨在帮助读者理解理论模型与实际硬件实现之间的差距，并掌握减小量化噪声的技术，如抖动（Dithering）和溢出处理。 全书的特色在于，每一个关键理论点都辅以大量的例题和MATLAB/Python代码实例，引导读者将数学公式转化为可运行的仿真程序，从而真正掌握数字信号处理的工程实现能力。

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实验步骤的描述，简直是一场文字游戏。每一个步骤都写得含糊不清、模棱两可，像是从某个自动化翻译软件里出来的残次品。例如，在进行“RC低通滤波器的频率特性测量”时，指导书上写着“调整信号源频率，观察输出波形变化，记录数据”。这算什么指导？“调整”到哪个范围？“观察”到什么程度才算“变化”？“记录”哪些关键点？它没有给出任何可量化的标准和明确的操作边界。我们小组尝试按照字面意思去操作，结果得到的曲线东倒西歪，完全不符合预期的截止频率。对比其他学校的实验手册，人家会明确指出：“将信号源频率从100Hz扫描至10kHz，每隔10个点进行一次测量，并在输出电压降至输入电压的70.7%时，记录此时的频率作为截止频率。”这本书的书写者显然完全脱离了实际的实验室环境，写出了一堆毫无操作性的文字堆砌。

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这本实验指导书的理论阐述部分，逻辑跳跃得让人措手不及。它似乎假设读者已经对半导体器件的特性曲线和基本放大原理了如指掌，上来就直接进入了复杂的分析公式推导，中间大量的背景知识和概念铺垫被完全省略了。我尝试去理解其中关于运算放大器高频补偿的章节，书中直接抛出了一个十几项的微分方程，却没有对引入这些方程的物理意义做任何解释，更别提如何通过实验数据来验证这些模型的有效性。读起来就像是直接啃一本高阶的数学物理教材，而不是一本针对本科生或大专生的实验指导。作者的写作风格极其学术化，缺乏必要的教学引导性，句子冗长且充满晦涩的术语堆砌，根本没有考虑读者在动手操作前，需要一个循序渐进、由浅入深的过程来构建认知框架。结果就是，理论看不懂，自然也无从谈起如何设计实验来验证它。

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这本书的插图简直是灾难，线条粗糙得像用蜡笔随便画的，很多关键的电路符号都模糊不清，看得人一头雾水。我盯着那些图看了半天，硬是没能把理论知识和实际的电路结构对上号。更要命的是，很多元件的参数标注都缺失了，就那么孤零零地画在那里，好像作者默认我们都有读心术，能凭空猜出电阻是多少欧姆，电容是多大法拉。比如讲到晶体管的偏置电路，理论上应该清晰地标出各个电阻的阻值和电压等级，可这本书里，我就看到一堆方框和连接线，让人抓狂。阅读体验极其糟糕，仿佛在用一本上世纪八十年代的、未经校对的草稿来学习现代电子技术。对于初学者来说，这种视觉上的混乱简直是劝退级别的，根本无法建立起对实验操作的直观感受和信心。如果不是为了应付课程要求，我真想立刻把它扔进废纸篓，找一本图文并茂的资料来替代。

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从装帧质量和排版设计来看，这本书的管理和编辑水平令人质疑。纸张薄得像复印纸，稍微沾上一点汗水或电路板清洁剂，边角就迅速卷曲，内容很容易被弄脏或撕裂。更让人不舒服的是，页眉页脚的页码和章节标题经常错位，有时关键的公式会被生硬地截断到下一页，迫使读者不断地翻页来拼凑一个完整的逻辑链。在介绍例如RLC串并联谐振电路的分析时，正文中的公式编号（如公式4.12）在下一页中根本找不到对应的公式内容，可能被彻底遗漏了。这种低劣的制作标准反映出出版方对科学教育材料的轻视，让一本本该严谨的理工科书籍，在物理形态上就显得如此廉价和粗糙，实在是对学习者的一种不尊重。

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这本书的配套资源支持几乎为零。现在这个时代，一本合格的实验教材，起码应该提供配套的仿真文件（比如SPICE模型）、实验数据模板或者相关的在线视频讲解。然而，这本书除了那几页印刷品之外，就再也没有其他任何可以利用的东西了。我特地去寻找作者声称的“配套在线资源链接”，发现链接早已失效，变成了一个404错误页面。这意味着，一旦实验中遇到任何仿真验证或复杂参数计算的难题，我们就完全陷入孤立无援的状态。对于涉及精密测量和调试的电子实验而言，仅仅依靠纸面的文字描述是远远不够的。这种对后续学习和问题解决支持的缺失，极大地降低了这本教材的实用价值，使得实验过程充满了不确定性和挫败感。

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