《數字信號處理教程-MATLAB釋義與實現》是2008年電子工業出版社出版的圖書，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、離散序列的兩種傅里葉變換等內容。

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6

1.2.3數字信號處理7

1.3信號采樣和復原實例8

1.4本書概貌的說明10

復習思考題12

習題12

第2章 時域中的離散信號和系統13

2.1模擬信號與其采樣序列的關系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21

2.3.1周期序列21

2.3.2實對稱序列21

2.3.3復數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25

2.4時域離散系統26

2.4.1線性系統27

2.4.2線性時不變離散系統27

2.4.3LTI離散系統的數學描述——線性常系數差分方程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29

2.5脈沖響應——用時間序列表征的系統特性30

2.5.1脈沖響應的特性30

2.5.2用解析卷積方法求系統輸出31

2.5.3用向量?矩陣乘法進行卷積計算32

2.5.4用脈沖響應判斷系統的因果性34

2.5.5用脈沖響應判斷系統的穩定性34

2.5.6用脈沖響應分類數字濾波器35

2.6序列運算的MATLAB函數列表36

復習思考題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46

3.2.3實數奇偶序列的DTFT48

3.2.4復數奇偶序列的DTFT48

3.2.5DTFT的解析計算示例49

3.2.6DTFT的數值計算示例51

3.2.7用MATLAB計算DTFT52

3.2.8MATLAB計算舉例54

3.3離散系統的頻率特性57

3.3.1定義57

3.3.2用MATLAB計算系統頻率特性59

3.4周期序列的頻譜——離散傅里葉級數60

3.4.1從一個計算實例出發60

3.4.2周期序列的傅里葉級數62

3.4.3用MATLAB計算離散傅里葉級數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69

3.6.3循環移位性質69

3.6.4循環折疊性質71

3.6.5DFT的循環對稱性72

3.6.6循環卷積特性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82

復習思考題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由離散序列重構模擬信號106

4.4.3理想預濾波作用的定量分析109

4.5連續信號的頻譜計算110

4.5.1非周期連續信號的頻譜計算110

4.5.2連續周期信號的頻譜計算116

4.5.3循環計算中對應頻點的確定方法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從頻譜計算連續時間信號123

4.7用FFT計算能量125

4.8小結126

復習思考題127

習題128

第5章 變換域中的離散時間系統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域中對系統的描述146

5.3.1系統函數(傳遞函數)146

5.3.2正冪系統函數和零極增益形式149

5.3.3零極點分布與系統的因果性和穩定性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低階數字濾波器162

5.6.1一階數字濾波器162

5.6.2二階數字濾波器164

5.6.3梳狀濾波器的零極點分布165

5.7全通濾波器166

復習思考題167

習題168

第6章 數字濾波器結構..171

6.1概述171

6.2濾波器的信號流圖結構及解法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信號流圖與數字系統的網絡結構圖175

6.3FIR基本網絡結構175

6.3.1概述175

6.3.2直接形式176

6.3.3級聯形式176

6.3.4線性相位形式177

6.3.5頻率樣本結構178

6.4IIR基本網絡結構181

6.4.1直接形式182

6.4.2級聯形式182

6.4.3并聯形式184

6.5一些其他類型的濾波器結構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結合求解格型濾波器193

6.6狀態變量分析法195

6.6.1狀態方程和輸出方程195

6.6.2狀態方程和其他結構參數的轉換196

6.6.3信號流圖方程與狀態方程的關系197

6.6.4例題:正余弦序列產生器197

6.7各種結構形式的比較200

6.7.1從計算的復雜性做比較200

6.7.2從減小系數量化影響做比較200

復習思考題200

習題201

第7章 FIR濾波器設計204

7.1數字濾波器設計的基本要求204

7.1.1數字濾波器的設計基本步驟204

7.1.2數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設計FIR濾波器的窗函數法215

7.3.1對脈沖響應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幾種其他窗函數的介紹219

7.3.4MATLAB提供的窗函數220

7.3.5用窗函數設計FIR濾波器的步驟222

7.4利用頻率樣本法設計FIR濾波器228

7.4.1預期頻率特性的設置方法228

7.4.2頻率樣本法的設計過程229

7.4.3MATLAB中頻率樣本法的設計函數232

7.5FIR濾波器的最優設計法233

7.5.1設計FIR濾波器的離散最小二乘法234

7.5.2最小最大波動法設計濾波器238

7.5.3MATLAB中最優等波動濾波器的設計函數241

7.6FIR濾波器設計的一些深入問題244

7.6.1關于四種線性相位濾波器類型的應用范圍244

7.6.2數字微分器的設計244

7.6.3Hilbert變換器的設計247

復習思考題249

習題250

第8章 IIR濾波器設計253

8.1關于模擬濾波器的預備知識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的設計方法255

8.2模擬濾波器原型的設計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270

8.3由模擬濾波器變換為數字濾波器270

8.3.1脈沖響應不變法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288

8.5數字濾波器的頻帶變換291

8.6MATLAB中直接設計IIR數字濾波器的函數296

8.7IIR和FIR數字濾波器的比較297

8.8MATLAB中的濾波器設計工具(fdatool)298

復習思考題300

習題301

第9章 綜合應用303

9.1信號處理工具(sptool)的介紹303

9.2語音數字化量化噪聲的改善306

9.3系數量化和運算量化的影響310

9.3.1數的浮點和定點表示方法310

9.3.2系數量化對FIR濾波器的影響舉例311

9.3.3系數量化對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濾波器設計工具中的量化處理314

9.3.6定點(Fix-point)工具箱315

9.4數字信號處理在雙音撥號系統中的應用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變采樣率數字濾波329

9.7.1信號的整數倍內插329

9.7.2信號的整數倍抽取331

9.7.3分數倍變采樣率和相應的MATLAB函數332

9.7.4整數倍抽取和內插的應用舉例333

9.8稀疏天線陣列設計333

復習思考題335

習題336

第10章信號處理從概念設計到芯片實現338

10.1嵌入式系統及其開發流程338

10.2系統仿真(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基于模型的開發流程343

10.5嵌入式代碼開發的一個實例345

10.6數字信號處理的未來349

附錄A信號處理工具箱函數集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