本書以MATLAB R2020a版本為基礎(chǔ)，系統(tǒng)地討論數(shù)字信號處理的基本理論、基本分析方法、基本算法和設(shè)計方法，是一本比較全面的MATLAB信號處理參考書。本書共10章，全面系統(tǒng)地闡述數(shù)字信號處理的相關(guān)知識，包括MATLAB基礎(chǔ)、離散時間信號與系統(tǒng)、Z變換、傅里葉變換、IIR濾波器的設(shè)計、FIR濾波器的設(shè)計、自適應(yīng)濾波器的設(shè)計、隨機信號處理、小波分析、信息處理中的應(yīng)用等。此外還給出了MATLAB在信號處理中的一些簡單應(yīng)用。
本書內(nèi)容豐富，講解深入淺出，可作為電子工程、計算機工程、信號處理以及通信工程等專業(yè)的本科生和研究生的參考書，也適合工程技術(shù)人員參考。
MATLAB作為一種新興的用于科學計算領(lǐng)域的高級語言，具有編程簡便、計算功能強大、語言簡單、運行效率高等特性，同時擁有便捷強大的繪圖功能。目前，MATLAB已得到國際公認，并被廣泛應(yīng)用于科學實踐與實際工程計算中。
MATLAB現(xiàn)在已經(jīng)用于數(shù)值分析、矩陣計算、符號運算、圖形處理、圖像處理、動態(tài)仿真、信號處理、聲音處理、系統(tǒng)建模等領(lǐng)域。隨著科學的發(fā)展MATLAB不斷地更新和改進，在今后的科學研究和工程應(yīng)用中將會發(fā)揮越來越大的作用。本書將通過大量的例子全面、系統(tǒng)地介紹使用MATLAB R2020a進行數(shù)字信號處理的方法。
本書特點
由淺入深，循序漸進：本書以初中級讀者為對象，從MATLAB的基礎(chǔ)知識講起，接著敘述數(shù)字信號處理的基本理論，并輔以MATLAB的實例分析，后介紹MATLAB的一些實際應(yīng)用。
內(nèi)容翔實，覆蓋面廣：本書涉及數(shù)字信號處理的各個方面，在講解的過程中，合理安排章節(jié)，既注重理論，又強調(diào)在實際中的應(yīng)用，使讀者能快速掌握MATLAB信號處理技術(shù)。
實例經(jīng)典，輕松易學：學習實際工程應(yīng)用案例的具體操作是掌握MATLAB的好方式，本書后一章通過兩個綜合應(yīng)用案例透徹詳盡地講解了MATLAB在各方面的應(yīng)用。
本書內(nèi)容
本書基于MATLAB R2020a講解了MATLAB的基礎(chǔ)知識，以及它在數(shù)字信號處理中的應(yīng)用。全書章節(jié)安排如下：
第1章 MATLAB基礎(chǔ)第6章 FIR濾波器的設(shè)計
第2章 離散時間信號與系統(tǒng)第7章 其他濾波器
第3章 Z變換第8章 隨機信號處理
第4章 傅里葉變換第9章 小波分析
第5章 IIR濾波器的設(shè)計 第10章 信號處理中的應(yīng)用
讀者對象
本書適合MATLAB初學者和希望提高數(shù)字信號處理能力的讀者，具體如下：
( 從事信號處理工作的從業(yè)人員( 初學MATLAB的技術(shù)人員
( 大中專院校的教師和學生( 相關(guān)培訓(xùn)機構(gòu)的教師和學員
本書編者
本書主要由李欣編寫，參與編寫的還有張櫻枝、張君慧等。雖然編者在本書的編寫過程中力求敘述準確、完善，但由于水平所限，疏漏之處在所難免，希望廣大讀者和同人不吝指正，共同促進本書質(zhì)量的提高。
讀者服務(wù)
為了方便解決本書的疑難問題，讀者在學習過程中遇到與本書有關(guān)的技術(shù)問題，可以發(fā)送郵件到郵箱book_hai@126.com，編者會盡快給予解答。讀者也可以訪問“算法仿真在線”公眾號，在相關(guān)欄目下留言獲取幫助。
編 者
2021年6月
前言
第1章 MATLAB基礎(chǔ)1
1.1 MATLAB概述1
1.1.1 什么是MATLAB1
1.1.2 MATLAB語言的特點2
1.1.3 MATLAB系統(tǒng)4
1.2 MATLAB的基本操作與應(yīng)用5
1.2.1 操作界面概述5
1.2.2 命令行窗口5
1.2.3 當前文件夾窗口和路徑管理6
1.2.4 工作區(qū)窗口和數(shù)組編輯器6
1.2.5 變量的編輯命令7
1.2.6 繪圖命令8
1.2.7 MATLAB程序的控制流語句9
1.2.8 M文件10
1.3 MATLAB幫助系統(tǒng)11
1.3.1 純文本幫助信息11
1.3.2 幫助導(dǎo)航11
1.3.3 示例幫助12
1.4 本章小結(jié)12
第2章 離散時間信號與系統(tǒng)13
2.1 離散序列13
2.1.1 單位采樣序列13
2.1.2 單位階躍序列15
2.1.3 矩形序列16
2.1.4 正弦序列16
2.1.5 實指數(shù)序列17
2.1.6 復(fù)指數(shù)序列18
2.1.7 周期序列19
2.2 信號的產(chǎn)生20
2.2.1 方波函數(shù)21
2.2.2 隨機函數(shù)21
2.2.3 三角波函數(shù)22
2.2.4 sinc函數(shù)23
2.2.5 線性調(diào)頻函數(shù)23
2.2.6 diric函數(shù)24
2.2.7 rectpuls函數(shù)25
2.2.8 tripuls函數(shù)25
2.2.9 pulstran函數(shù)26
2.2.10 gauspuls函數(shù)27
2.3 信號的運算27
2.3.1 信號的時移、反折和尺度變換27
2.3.2 信號的加法和乘法運算29
2.3.3 信號的奇偶分解31
2.3.4 信號的積分和微分32
2.4 連續(xù)時間系統(tǒng)的時域分析33
2.4.1 連續(xù)時間系統(tǒng)求解33
2.4.2 連續(xù)時間系統(tǒng)數(shù)值求解34
2.4.3 連續(xù)時間系統(tǒng)符號求解36
2.4.4 連續(xù)時間系統(tǒng)卷積求解37
2.5 離散時間信號的運算38
2.5.1 離散時間系統(tǒng)響應(yīng)38
2.5.2 離散時間系統(tǒng)的沖激響應(yīng)和階躍響應(yīng)39
2.5.3 離散時間信號的卷積和運算40
2.6 離散時間系統(tǒng)43
2.6.1 離散時間系統(tǒng)概述43
2.6.2 離散時間系統(tǒng)的描述方法44
2.6.3 采樣定理45
2.7 本章小結(jié)50
第3章 Z變換51
3.1 Z變換概述51
3.1.1 Z變換的定義51
3.1.2 Z變換的收斂域52
3.2 Z反變換53
3.3 Z變換的性質(zhì)55
3.4 Z變換在離散系統(tǒng)中的應(yīng)用59
3.4.1 Z域系統(tǒng)函數(shù)零點分析59
3.4.2 Z域系統(tǒng)函數(shù)頻域分析64
3.4.3 Z域系統(tǒng)差分函數(shù)求解67
3.5 本章小結(jié)70
第4章 傅里葉變換71
4.1 傅里葉變換的形式71
4.2 序列的傅里葉變換72
4.2.1 周期序列的離散傅里葉級數(shù)72
4.2.2 非周期序列和周期序列的關(guān)系73
4.2.3 有限長序列的線性卷積和圓周卷積75
4.2.4 有限長序列的傅里葉表示75
4.3 離散傅里葉變換77
4.3.1 傅里葉級數(shù)和傅里葉變換77
4.3.2 離散傅里葉級數(shù)的性質(zhì)80
4.3.3 離散傅里葉變換的性質(zhì)82
4.3.4 頻率采樣82
4.4 快速傅里葉變換86
4.4.1 按時間抽取的FFT算法86
4.4.2 按頻率抽取的FFT算法89
4.4.3 快速傅里葉變換的MATLAB實現(xiàn)90
4.5 Chirp-Z變換94
4.6 傅里葉變換的應(yīng)用96
4.6.1 離散傅里葉反變換96
4.6.2 線性卷積的FFT求法102
4.6.3 相關(guān)系數(shù)的快速求法103
4.7 離散余弦變換104
4.8 Gabor函數(shù)105
4.8.1 Gabor函數(shù)定義106
4.8.2 Gabor函數(shù)的一般求法107
4.8.3 Gabor變換的解析理論107
4.9 本章小結(jié)110
第5章 IIR濾波器的設(shè)計111
5.1 數(shù)字濾波器概述111
5.1.1 濾波器的分類111
5.1.2 濾波器設(shè)計步驟124
5.2 常用的模擬低通濾波器的特性125
5.2.1 振幅平方函數(shù)125
5.2.2 模擬濾波器原型126
5.3 根據(jù)模擬濾波器設(shè)計IIR濾波器143
5.3.1 脈沖響應(yīng)不變法143
5.3.2 雙線性變換法148
5.4 從模擬濾波器低通模型到數(shù)字濾波器151
5.4.1 低通變換152
5.4.2 高通變換153
5.4.3 帶通變換154
5.4.4 帶阻變換155
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