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詳細書籍分類

數字信號處理原理及其LabVIEW實現

( 簡體 字)
作者:黃夫海類別:1. -> 程式設計 -> Labview
譯者:
出版社:電子工業出版社數字信號處理原理及其LabVIEW實現 3dWoo書號: 41696
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NT售價: 145

出版日:5/1/2015
頁數:160
光碟數:0
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印刷:黑白印刷語系: ( 簡體 版 )
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ISBN:9787121259890
作者序 | 譯者序 | 前言 | 內容簡介 | 目錄 | 
作者序:

譯者序:

前言:

隨著數字化與信息化的迅速發展,數字信號處理技術備受關注。大規模集成電路和專用數字信號處理器(DSP)的高速發展,使得數字信號處理在工程實現上有了實質性突破,其應用迅速擴展到科學技術、工業與工程、國防以及大量的消費類產品。可以毫不夸張地說,數字信號處理技術影響著經濟和國防建設,人們的工作、生活習慣,甚至思維方式。數字信號處理技術的發展與廣泛應用,決定了其在電子信息類專業課程體系中的重要地位。國內外的許多大學都將其列為電子信息類專業的專業必修基礎課。本書系統地討論了數字信號處理的基本理論和基本方法。以離散傅里葉變換和數字濾波器為重點,強調離散時間信號和系統的基本理論和分析方法,強調理論與實踐、原理與應用相結合。
自1976年以來,NI(National Instruments,美國國家儀器)公司通過將傳統的獨立儀器分成兩個基本部分為儀器帶入了一種新的觀念,這兩個部分是:對信號進行數字化所需的硬件和分析顯示結果所需的軟件。將軟件作為儀器,儀器就可以擴展到測試、控制和設計中。
相對于傳統的獨立儀器而言,虛擬儀器的優點與數字信號處理相對于模擬信號處理而言的優點是相似的。例如,模擬濾波器通常使用運算放大器、電容和電阻等模擬電子元器件實現,相對于使用浮點或定點機器實現的數字濾波器而言,其靈活性十分有限。盡管模擬濾波器比較便宜、易于建立,但模擬濾波器的標定和維護十分困難,要對設計進行修改也難以實現。例如,如果后來發現需要一個更高階的濾波器,就必須改動硬件進行新的設計。由于數字濾波器是用軟件建立的,并沒有這個問題,從而在單一硬件上提供了可以實現多種應用的靈活平臺。
虛擬儀器和數字信號處理都發揮了基于軟件平臺的優點,虛擬儀器通過利用圖形化編程開發環境NI LabVIEW使得易用性的優點得到進一步的發展,它能夠讓更多人參與軟件開發和儀器設計。LabVIEW不僅提供了與傳統的基于文本的編程語言完全不同的圖形化編程方式,使得編程過程變得更加直觀和方便,同時還通過自帶的MathScript兼容了文本的編程語言,使得用戶可以兼容已有的算法,或者根據實際應用來選擇合適的編程方式。從而大大節省了需要熟悉編程環境和語法所需要的大量時間。
本書講解了數字信號處理的原理,并用LabVIEW程序實現其功能。本書內容分為以下四部分:離散時間信號與系統分析、離散傅里葉變換及其快速算法、數字濾波器的結構與設計、數字信號處理的LabVIEW實現。第一部分包括第1∼3章,這是本書的基礎,通過第一部分的學習,希望讀者能對數字信號處理有一個大概的了解,建立起離散時間信號與系統的基本概念,并初步掌握時域與頻域的基本分析方法,同時介紹了LabVIEW的基本使用方法。第二部分包括第4∼5章,介紹了數字信號處理中典型的變換工具——離散傅里葉變換及其快速算法和Z變換,通過學習能進一步認識運算效率在數字信號處理中的地位。第三部分包括了第6∼9章,介紹了數字濾波器的各種結構和設計方法,是離散時間系統設計的基礎知識,其中第7章介紹了有關模擬濾波器設計的基礎,為數字濾波器的設計提供理論支持。第四部分安排在每個章節中,有針對性地設置了數字信號處理的LabVIEW實例,介紹了使用LabVIEW解決數字信號處理中的典型問題。LabVIEW具有圖形化界面,很容易入手,沒有LabVIEW基礎的讀者也可以使用本教材。
由于作者水平有限,不妥及錯誤之處在所難免,希望讀者給予批評指正。
內容簡介:

本書系統地講解了數字信號處理的基本理論和方法,并與LabVIEW的工程實際相結合,使用LabVIEW闡述問題并進行計算。全書分為9章,包括緒論、虛擬儀器及LabVIEW簡介、時域離散信號和時域離散系統、離散時間傅里葉變換和Z變換、離散傅里葉變換(DFT)及其快速算法(FFT)、數字濾波網絡、濾波器設計原理、IIR數字濾波器的設計、FIR數字濾波器的設計。

目錄:

第1章 緒論 1
1.1 信號的特征與分類 1
1.2 數字信號處理 2
1.3 數字信號處理的應用 4
第2章 虛擬儀器及LabVIEW簡介 5
2.1 虛擬儀器 5
2.2 LabVIEW簡介 6
2.2.1 LabVIEW啟動 6
2.2.2 LabVIEW應用程序的構成 7
2.2.3 控件和函數 8
2.3 LabVIEW與MATLAB 8
第3章 時域離散信號和時域離散系統 10
3.1 時域離散信號 10
3.1.1 常用的典型序列 11
3.1.2 序列運算和常用關系式 13
3.2 時域離散系統 16
3.2.1 線性系統 16
3.2.2 時不變系統 17
3.2.3 線性時不變系統輸入與輸出之間的關系 17
3.2.4 系統的因果性和穩定性 19
3.2.5 系統的差分方程描述 20
3.3 模擬信號的采樣與恢復 21
3.3.1 理想采樣 21
3.3.2 理想采樣信號的頻譜 23
3.3.3 采樣的恢復 25
3.3.4 由采樣信號序列重構帶限信號 25
3.4 實例解析 26
第4章 離散時間傅里葉變換和Z變換 32
4.1 離散時間傅里葉變換(DTFT) 32
4.1.1 離散時間傅里葉變換的定義 32
4.1.2 離散時間傅里葉變換的性質 32
4.2 線性時不變系統的頻率響應 34
4.3 周期序列的離散傅里葉級數 36
4.3.1 周期序列的離散傅里葉級數 36
4.3.2 周期序列的傅里葉變換表示式 37
4.4 時域離散傅里葉變換與模擬信號傅里葉變換之間的關系 39
4.5 序列的Z變換 40
4.5.1 Z變換的定義及收斂域 40
4.5.2 序列特性對收斂域的影響 41
4.5.3 Z變換的主要性質 45
4.5.4 Z反變換 46
4.5.5 利用Z變換解差分方程 49
4.5.6 利用Z變換分析信號和系統的頻域特性 50
4.6 實例解析 54
第5章 離散傅里葉變換(DFT)及其快速算法(FFT) 59
5.1 離散傅里葉變換的定義 59
5.1.1 DFT的定義 59
5.1.2 DFT和Z變換的關系 60
5.1.3 DFT的隱含周期性 60
5.2 離散傅里葉變換的基本性質 62
5.2.1 線性性質 62
5.2.2 循環移位性質 62
5.2.3 循環卷積定理 63
5.2.4 復共軛序列的DFT 65
5.2.5 DFT的共軛對稱性 66
5.3 頻率域采樣 68
5.4 DFT的應用舉例 70
5.5 快速傅里葉變換(FFT) 73
5.5.1 直接計算DFT算法存在的問題及改進途徑 74
5.5.2 時間抽取法——基2FFT算法 76
5.5.3 頻率抽取法FFT(DIF-FFT) 80
5.5.4 IDFT的高效算法 82
5.6 實例解析 83
第6章 數字濾波網絡 86
6.1 數字濾波器的表示方法 86
6.2 IIR數字濾波器的基本網絡結構 86
6.2.1 直接型 86
6.2.2 級聯型 88
6.2.3 并聯型 89
6.3 FIR數字濾波器的基本網絡結構 90
6.3.1 直接型 90
6.3.2 級聯型 90
6.3.3 線性相位型 91
第7章 濾波器設計原理 92
7.1 濾波器的基本概念 92
7.1.1 濾波原理 92
7.1.2 濾波器的種類 92
7.1.3 對濾波器的技術要求 94
7.1.4 濾波器的設計過程 95
7.2 模擬低通濾波器的設計 95
7.2.1 巴特沃斯(Butterworth)逼近 96
7.2.2 切比雪夫(Chebyshev)逼近 100
7.3 模擬高通、帶通及帶阻濾波器的設計 106
7.3.1 模擬高通濾波器的設計 106
7.3.2 模擬帶通濾波器的設計 107
7.3.3 模擬帶阻濾波器的設計 109
第8章 IIR數字濾波器的設計 112
8.1 用脈沖響應不變法設計IIR數字濾波器 112
8.1.1 設計的基本思想 112
8.1.2 模擬與數字濾波器的轉換關系 112
8.2 用雙線性法設計IIR數字濾波器 115
8.2.1 雙線性變換 115
8.2.2 數字低通IIR濾波器的設計 117
8.3 數字高通、帶通及帶阻IIR濾波器的設計 118
8.3.1 模擬—數字—數字變換法 119
8.3.2 模擬—模擬—數字變換法 121
8.4 實例解析 124
第9章 FIR數字濾波器的設計 126
9.1 線性相位FIR數字濾波器的基本特性 126
9.1.1 線性相位條件 126
9.1.2 線性相位條件對h(n)的要求 127
9.1.3 線性相位FIR濾波器的頻率特性 128
9.1.4 線性相位FIR濾波器的零點分布 132
9.2 窗函數加權設計FIR濾波器 133
9.2.1 設計的基本思想 133
9.2.2 窗函數的功能與選擇 134
9.2.3 窗函數加權設計方法 138
9.3 頻率采樣法設計FIR濾波器 142
9.3.1 設計的基本思想 142
9.3.2 線性相位約束條件 142
9.3.3 濾波器的頻率響應 143
9.4 IIR與FIR數字濾波器的比較 145
9.5 實例解析 146
參考文獻 148
序: