现代信号处理基础
作者：吉培荣，李海军，邹红波 编著
出版时间： 2018年版
内容简介
本书按照“信号与系统”课程教学基本要求、“信号分析与处理”课程教学基本要求并扩充相关内容编写而成。书中包括信号与系统的主要内容和数字信号处理的基本内容，并对信号的时频分析理论进行初步介绍。全书共 9 章，分别为：信号与系统的基本概念、连续时间线性时不变系统的时域和 s 域分析、离散时间线性时不变系统的时域和 z 域分析、信号的频域分析、卷积与系统的频域分析、离散傅里叶变换、模拟滤波器、数字滤波器、现代信号分析与处理简介。每章末有习题，并附有习题参考答案。
目录
目录
第1章 信号与系统的基本概念 1
1.1 信号概述 1
1.2 信号的分类 1
1.2.1 确定性信号与随机信号 1
1.2.2 连续时间信号与离散时间信号 2
1.2.3 周期信号与非周期信号 2
1.2.4 能量信号与功率信号 3
1.3 单位阶跃信号与单位冲激(脉冲)信号 4
1.3.1 连续时间单位阶跃信号与单位冲激信号 4
1.3.2 离散时间单位阶跃信号与单位脉冲信号 7
1.4 信号的基本运算 8
1.4.1 连续时间信号的基本运算 8
1.4.2 离散时间信号的基本运算 10
1.5 信号的分解 13
1.5.1 周期信号的正交分解 13
1.5.2 连续时间信号的时域分解 15
1.5.3 离散时间信号的时域分解 16
1.6 系统概述 17
1.7 系统的分类 17
1.7.1 线性系统与非线性系统 17
1.7.2 时变系统与非时变系统 18
1.7.3 因果系统与非因果系统 19
1.7.4 稳定系统与非稳定系统 20
习题 20
习题参考答案 23
第2章 连续时间线性时不变系统的时域和s 域分析 24
2.1 电路分析与综合简介 24
2.2 电路元件简介 25
2.3 线性电路一般分析方法简介 33
2.3.1 KCL、KVL 完备的数学形式 33
2.3.2 2b 法 34
2.3.3 其他分析方法 35
2.4 描述连续时间线性时不变系统的微分方程 37
2.5 连续时间线性时不变系统的响应 38
2.5.1 连续时间线性时不变系统的初始条件 38
2.5.2 连续时间线性时不变系统的零输入响应 39
2.5.3 连续时间线性时不变系统的零状态响应 40
2.5.4 连续时间线性时不变系统的全响应 43
2.6 连续时间线性时不变系统的s域分析 44
2.6.1 拉普拉斯变换 44
2.6.2 微分方程的拉普拉斯变换求解 49
2.6.3 电路的s 域模型与方程 50
2.6.4 系统函数与单位冲激响应 53
2.6.5 系统的稳定性 54
2.7 复合系统的连接及系统函数 55
2.7.1 系统的连接形式 55
2.7.2 复合系统的系统函数 56
习题 58
习题参考答案 60
第3章 离散时间线性时不变系统的时域和z 域分析 62
3.1 描述离散时间线性时不变系统的差分方程 62
3.2 离散时间线性时不变系统的响应 63
3.2.1 离散时间线性时不变系统的初始条件与响应的迭代求解 63
3.2.2 离散时间线性时不变系统的零输入响应 64
3.2.3 离散时间线性时不变系统的零状态响应 65
3.2.4 离散时间线性时不变系统的全响应 66
3.3 z 变换 67
3.3.1 z 变换的定义 67
3.3.2 z 变换的收敛域 68
3.3.3 常用序列的z变换 70
3.3.4 z 变换的性质 73
3.3.5 逆z变换 77
3.4 离散时间线性时不变系统的z 域分析 79
3.4.1 利用z 变换求解差分方程 79
3.4.2 系统函数与单位脉冲响应 81
3.4.3 系统的稳定性 82
3.5 复合系统的连接及系统函数 82
习题 83
习题参考答案 85
第4章 信号的频域分析 87
4.1 连续时间周期信号的傅里叶级数及频谱 87
4.1.1 连续时间周期信号的傅里叶级数 87
4.1.2 傅里叶级数的指数形式 87
4.1.3 连续时间周期信号的频谱 89
4.1.4 周期信号的功率谱 93
4.2 非周期信号的傅里叶变换 95
4.2.1 从傅里叶级数到傅里叶变换 95
4.2.2 典型非周期信号的傅里叶变换 97
4.2.3 傅里叶变换的性质 101
4.3 连续时间周期信号的傅里叶变换 106
4.4 离散时间信号的生成与信号重建 108
4.4.1 采样定理 108
4.4.2 实际采样与信号重建 111
4.5 离散时间信号的傅里叶变换 115
4.5.1 s 平面与z 平面的映射关系 115
4.5.2 离散时间傅里叶变换的定义 117
4.5.3 离散时间傅里叶变换的基本性质 119
4.6 离散周期信号的傅里叶级数和傅里叶变换 120
4.6.1 离散周期信号的傅里叶级数 120
4.6.2 离散周期信号的傅里叶变换 122
习题 124
习题参考答案 127
第5章 卷积与系统的频域分析 130
5.1 卷积积分 130
5.1.1 单位冲激响应的时域求解 130
5.1.2 零状态响应的卷积积分描述 131
5.1.3 卷积积分的计算与性质 132
5.2 连续时间线性时不变系统的频域分析 137
5.2.1 连续时间线性时不变系统的频率特性 137
5.2.2 连续时间信号通过系统的频域分析 138
5.2.3 无失真传输系统 143
5.2.4 理想模拟滤波器 144
5.3 卷积和 146
5.3.1 单位脉冲响应的时域求解 146
5.3.2 零状态响应的卷积和描述 148
5.3.3 卷积和的计算与性质 148
5.4 离散时间线性时不变系统的频域分析 152
5.4.1 离散时间线性时不变系统的频率特性 152
5.4.2 离散时间信号通过系统的频域分析 153
5.4.3 理想数字滤波器 153
习题 154
习题参考答案 156
第6章 离散傅里叶变换 159
6.1 离散傅里叶变换概述 159
6.1.1 离散傅里叶变换的定义 159
6.1.2 离散傅里叶变换与DTFT 和z 变换的关系 161
6.2 离散傅里叶变换的性质和圆周卷积 163
6.2.1 离散傅里叶变换的性质 163
6.2.2 圆周卷积 165
6.3 利用DFT 计算线性卷积 166
6.3.1 两个有限长序列的线性卷积 166
6.3.2 短序列与极长序列的线性卷积 167
6.4 利用DFT 计算信号的频谱 167
6.4.1 混叠现象 168
6.4.2 频谱泄漏 170
6.4.3 栅栏现象 172
6.4.4 利用DFT 进行频谱分析时的参数选择 173
6.5 快速傅里叶变换 174
6.5.1 DFT 的运算量分析 174
6.5.2 减少DFT 运算量的基本思路 174
6.5.3 基2 时间抽取FFT 算法 175
6.5.4 基2 频率抽取FFT 算法 177
习题 179
习题参考答案 180
第7章 模拟滤波器 182
7.1 模拟滤波器的几个概念 182
7.1.1 因果系统的一些特性 182
7.1.2 滤波器逼近 182
7.1.3 归一化和去归一化 183
7.2 模拟滤波器设计 183
7.2.1 模拟滤波器模平方函数 183
7.2.2 巴特沃思模拟低通滤波器设计 184
7.2.3 切比雪夫模拟低通滤波器设计 187
7.2.4 巴特沃思逼近与切比雪夫逼近的比较 189
7.2.5 利用原型模拟低通滤波器设计模拟高通、带通、带阻滤波器 189
7.3 无源模拟滤波器的实现 191
7.3.1 无源单端口LC 网络的综合 191
7.3.2 无源模拟滤波器的综合 193
7.4 有源模拟滤波器的实现 199
7.4.1 有源模拟滤波器概述 199
7.4.2 一阶转移函数实现电路 200
7.4.3 二阶转移函数实现电路 201
习题 207
习题参考答案 208
第8章 数字滤波器 212
8.1 数字滤波器原理与类型 212
8.2 IIR 数字滤波器设计 214
8.2.1 脉冲响应不变法设计IIR 滤波器 214
8.2.2 双线性变换法设计IIR 滤波器 217
8.3 FIR 数字滤波器设计 220
8.3.1 线性相位系统及时域特性 220
8.3.2 窗函数法设计FIR 数字滤波器 223
8.3.3 几种常用的窗函数 225
8.3.4 频率取样法设计线性相位FIR 滤波器 229
8.4 数字滤波器结构 230
8.4.1 IIR 数字滤波器结构 230
8.4.2 FIR 数字滤波器结构 233
习题 234
习题参考答案 236
第9章 现代信号分析与处理简介 238
9.1 时频分析方法 238
9.1.1 时频分析的基本概念 238
9.1.2 短时傅里叶变换 239
9.1.3 Wigner-Ville 分布 240
9.1.4 时频分析实例 242
9.2 小波变换 243
9.2.1 概述 243
9.2.2 连续小波变换 244
9.2.3 离散小波变换 250
9.2.4 小波分析在信号处理中的应用 256
9.3 希尔伯特-黄变换 258
9.3.1 概述 258
9.3.2 瞬时频率 258
9.3.3 固有模态函数 259
9.3.4 希尔伯特谱 261
9.3.5 希尔伯特-黄变换应用实例 261
习题 265
习题参考答案 265
参考文献 266
