信號分析與處理

目錄

第一部分確定性信號分析與處理

第1章緒論

1.1信號分析與處理

1.1.1信號的概念

1.1.2信號分析

1.1.3信號處理

1.2信號的描述和分類

1.2.1信號的描述

1.2.2信號的分類

第二部分確定性信號分析基礎

第2章確定性信號的時域分析

2.1典型的連續時間信號與離散

時間信號

2.1.1典型的連續時間信號

2.1.2典型的離散時間信號

2.2信號的基本運算

2.2.1連續信號的基本運算

2.2.2離散時間信號的運算

2.3信號的分解

2.4相關的MATLAB函數

習題

上機習題

第3章信號的頻域分析

3.1引言

3.2連續周期信號的頻譜分析

——傅里葉級數

3.2.1連續周期信號的單邊譜分

析——三角形式的傅里葉

級數

3.2.2連續周期信號的雙邊譜分

析——指數形式的傅里葉

級數

3.2.3周期信號功率特性的頻域

描述

3.2.4信號波形的對稱性與傅里葉

系數的關系

3.2.5實際應用中的傅里葉級數

有限項逼近

3.3連續非周期信號的頻譜分析

——傅里葉變換

3.3.1傅里葉正變換和逆變換

3.3.2典型非周期信號的頻譜

3.3.3傅里葉變換的性質

3.3.4周期信號的傅里葉變換

（頻譜密度函數）

3.4抽樣信號的頻譜

3.4.1信號的時域抽樣

3.4.2時域抽樣定理

3.4.3信號的頻域抽樣與頻域

抽樣定理

3.5離散時間信號頻譜分析

3.5.1非周期離散時間信號頻譜

分析——離散時間傅里葉

變換

3.5.2離散時間傅里葉變換的

性質

3.5.3典型離散時間序列

——窗函數及其頻譜

3.6周期離散時間信號的頻譜

分析——離散傅里葉級數

3.6.1離散傅里葉級數變換

3.6.2離散傅里葉級數的

性質

3.7離散時間信號頻譜的離散化

和非周期化——離散傅里葉

變換

3.7.1離散傅里葉變換

3.7.2離散傅里葉變換的

性質

3.7.3離散傅里葉變換在實際應用

中需註意的問題——混疊、

泄漏與柵欄效應

3.8離散傅里葉變換的快速算法

——快速傅里葉變換

3.8.1引言

3.8.2按時間抽取的快速傅里葉

變換算法DITFFT（庫利

圖基法）

3.8.3按頻率抽取的快速傅里葉變

換算法（桑德圖基法）

3.8.4快速傅里葉變換的應用

實例

3.9無線電頻率劃分及典型信號

的頻率範圍

3.10民航飛機通信、導航、監視信號

頻譜及系統工作頻段

3.11相關的MATLAB函數

習題

上機習題

第4章信號的復頻域分析

4.1連續信號的復頻域分析

4.1.1拉普拉斯變換

4.1.2常用信號的拉普拉斯

變換

4.1.3拉普拉斯變換性質

4.1.4拉普拉斯逆變換

4.2離散時間信號的復頻域分析

——z變換

4.2.1z變換的定義及收斂域

4.2.2常用序列的z變換

4.2.3逆z變換

4.2.4z變換的性質

4.3相關的MATLAB函數

習題

上機習題

第三部分線性系統分析基礎

第5章線性系統的時域分析

5.1系統的概念、描述及分類

5.1.1系統的概念

5.1.2系統的分類

5.2線性時不變系統的描述

5.2.1連續時間系統的數學模型

與結構框圖描述

5.2.2離散時間系統的數學模型

與結構框圖表示

5.2.3線性時不變系統的

特性

5.3連續時間系統的時域分析

5.3.1系統響應的經典求解

方法

5.3.2線性時不變系統零狀態

響應的近代解法——

捲積積分

5.3.3利用h(t)分析連續系統

因果性和穩定性

5.4線性時不變離散時間系統的

時域分析

5.4.1差分方程的時域解法

5.4.2LTI離散系統的零輸入

響應和零狀態響應

5.4.3離散系統的時域特性

——單位樣值響應

5.4.4離散系統零狀態響應的近

代解法——捲積和

5.4.5用h(n)分析離散系統的

因果性和穩定性

5.5相關的MATLAB函數

習題

上機習題

第6章線性系統的頻域分析

6.1系統的頻率響應特性(H(jω)

與H(ejω))

6.1.1連續系統的頻率響應及

求解方法

6.1.2離散系統的頻率響應及

求解方法

6.1.3典型系統的頻率特性

6.2系統零狀態響應的頻域求解

方法

6.2.1連續系統零狀態響應的

頻域求解方法

6.2.2離散系統零狀態響應的

頻域求解方法

6.2.3頻域分析在通信系統中

的應用

6.2.4從抽樣信號恢復連續時間

信號

6.3相關的MATLAB函數

習題

上機習題

第7章線性系統的復頻域分析

7.1系統的復頻域特性——

系統函數

7.1.1連續與離散系統的復頻域

特性——系統函數

7.1.2系統的零極點與零極圖

7.2系統函數零極點分佈與系統

時域特性的關系

7.2.1連續系統的零極點分佈與

系統時域特性的關系

7.2.2離散系統的零極點分佈與

系統時域特性關系

7.3零極點分佈與系統頻域特性

關系

7.3.1連續系統的零極點分佈與

頻率特性關系

7.3.2離散系統的零極點分佈與

頻率特性的關系

7.4零極點分佈與系統穩定性的

關系

7.4.1用零極點分佈判斷連續

系統的穩定性

7.4.2離散系統穩定性的

判定

7.5幾種典型系統的零極點

分佈

7.5.1連續全通系統、最小相移

系統和最大相移系統

7.5.2離散最小相移系統、最大

相移系統和全通系統

7.6系統的時域特性、頻域特性與

復頻域特性之間的關系

7.6.1連續系統H（t）、H（jω）和

H(s)之間的關系

7.6.2離散系統h(n)、H(ejω)和

H(z)之間的關系

7.7系統響應的復頻域求解

7.7.1連續時間系統響應的復頻

域求解方法

7.7.2離散時間系統響應的復頻

域求解方法

7.8相關的MATLAB函數

習題

上機習題

第8章濾波器的設計

8.1引言

8.2基於幅度平方響應的模擬濾波

器的設計

8.3幾種常用的模擬低通濾

波器

8.3.1巴特沃斯低通濾波器

8.3.2切比雪夫低通濾波器

8.4模擬低通濾波器設計舉例

8.5數字濾波器設計

8.6無限長沖激響應數字濾波器

設計

8.6.1脈沖響應不變變換法

8.6.2雙線性變換法

8.6.3由模擬低通IIR濾波器設

計數字高通、帶通和帶阻

濾波器

8.7有限長沖激響應數字濾波器

設計

8.7.1具有線性相位的FIR數字

濾波器

8.7.2FIR數字濾波器的窗函數

設計法

8.7.3頻率取樣設計法

8.8相關的MATLAB函數

習題

上機習題

第9章數字濾波器實現

9.1IIR數字濾波器的各種典型

實現結構

9.1.1直接Ⅰ型結構

9.1.2直接Ⅱ型結構

9.1.3級聯型結構

9.1.4並聯型結構

9.1.5IIR數字濾波器各種典型

結構的應用實例

9.2FIR數字濾波器的各種典型

實現結構

9.2.1直接型結構

9.2.2級聯型結構

9.2.3線性相位型結構

9.2.4頻率取樣型結構

9.2.5FIR數字濾波器各種典型

結構的應用實例

習題

第10章數字信號處理技術應用

10.1數字音響效果

10.1.1回聲信號產生器

10.1.2音樂信號均衡器

10.2信號的去噪與增強

10.2.1直流信號提取

10.2.2高頻信號提取

10.2.3周期噪聲信號的濾除

10.2.4周期有用信號的提取

10.3數字濾波器在雷達信號處理

中的應用

10.3.1FIR數字濾波器的

應用

10.3.2IIR數字濾波器的

應用

10.4數字濾波器在通信信號處理

中的應用

10.5相關的MATLAB函數

第11章隨機信號的時頻域分析

11.1隨機過程的基本概念

11.1.1隨機過程的定義

11.1.2隨機過程的分類

11.2隨機過程的統計特性

11.2.1隨機過程的概率分佈

11.2.2隨機過程的數字特徵

11.3平穩隨機過程

11.3.1嚴平穩隨機過程

11.3.2寬平穩隨機過程

11.3.3平穩隨機過程的相關系

數和相關時間

11.4各態歷經過程

11.5高斯隨機過程

11.5.1高斯過程的概念

11.5.2高斯過程的重要性質

11.6隨機過程的頻域分析

11.6.1實隨機過程的功率譜

密度

11.6.2維納辛欽定理

11.6.3功率譜密度的性質

第12章隨機信號通過線性系統的

分析

12.1隨機信號通過線性系統

12.1.1沖激響應法

12.1.2物理可實現系統輸出的

統計特性

12.1.3頻域法

12.2白噪聲通過線性系統的

分析

12.2.1白噪聲

12.2.2白噪聲通過線性系統

12.2.3等效噪聲帶寬

12.2.4白噪聲通過理想線性

系統

12.3最佳接收理論

12.3.1匹配濾波理論

12.3.2維納濾波理論

第13章窄帶隨機過程

13.1希爾伯特變換及性質

13.1.1希爾伯特變換

13.1.2希爾伯特變換的性質

13.2隨機過程的解析形式及

性質

13.2.1解析信號

13.2.2復隨機變量

13.2.3復隨機過程

13.2.4隨機過程的解析形式

13.3窄帶隨機過程

13.3.1窄帶隨機過程的

表達式

13.3.2窄帶隨機過程的統計

分析

13.4窄帶高斯過程包絡與相位

的分佈

13.4.1窄帶高斯過程的包絡和

相位的一維概率分佈

13.4.2窄帶高斯過程包絡和相

位的二維概率分佈

13.5窄帶高斯過程包絡平方的概

率分佈

附錄習題答案

參考文獻