數(shù)字信號處理的內(nèi)容廣泛、理論復(fù)雜，廣大讀者迫切需要一本適應(yīng)學(xué)科發(fā)展并能和LabVIEW的工程實際相結(jié)合的教科書。本書力求在詳盡論述數(shù)字信號處理基礎(chǔ)理論的同時，更多地通過專門設(shè)計的LabVIEW課程實驗來幫助讀者了解和掌握數(shù)字信號處理的基礎(chǔ)概念和原理，并解決基本的數(shù)字信號處理工程問題。全書分為10章，包括緒論、離散時間信號與系統(tǒng)的時域分析、離散時間信號與系統(tǒng)的z域分析和頻域分析、離散傅里葉變換、離散傅里葉變換的快速算法及其他變換、數(shù)字濾波器的實現(xiàn)結(jié)構(gòu)、IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計方法、FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計方法、LabVIEW編程簡介、基于LabVIEW的數(shù)字信號處理實
邢冀川，1992年北京理工大學(xué)光學(xué)工程系學(xué)士，2003年北京理工大學(xué)信息學(xué)院碩士，2006年北京理工大學(xué)信息學(xué)院博士。現(xiàn)為北京理工大學(xué)教師。已獲得7項發(fā)明專利授權(quán)和獲批6項發(fā)明專利申請，共發(fā)表十多篇SCI、EI論文。主要研究方向為光電信息處理、光電檢測和圖像處理。
目 錄
第0章 緒論 1
0.1 數(shù)字信號處理的簡述 1
0.1.1 信號 1
0.1.2 數(shù)字信號處理的理論基礎(chǔ) 2
0.2 數(shù)字信號處理的實現(xiàn) 3
0.3 數(shù)字信號處理的應(yīng)用 3
0.3.1 數(shù)字信號處理系統(tǒng)的突出優(yōu)點 3
0.3.2 數(shù)字信號處理的典型應(yīng)用 4
0.4 LabVIEW及其信號處理應(yīng)用介紹 7
本章小結(jié) 9
習(xí)題 9
第1章 離散時間信號與系統(tǒng)的時域分析 10
1.1 離散時間信號——序列 10
1.1.1 序列的定義 10 目 錄
第0章 緒論 1
0.1 數(shù)字信號處理的簡述 1
0.1.1 信號 1
0.1.2 數(shù)字信號處理的理論基礎(chǔ) 2
0.2 數(shù)字信號處理的實現(xiàn) 3
0.3 數(shù)字信號處理的應(yīng)用 3
0.3.1 數(shù)字信號處理系統(tǒng)的突出優(yōu)點 3
0.3.2 數(shù)字信號處理的典型應(yīng)用 4
0.4 LabVIEW及其信號處理應(yīng)用介紹 7
本章小結(jié) 9
習(xí)題 9
第1章 離散時間信號與系統(tǒng)的時域分析 10
1.1 離散時間信號——序列 10
1.1.1 序列的定義 10
1.1.2 序列的基本運算 10
1.1.3 常用典型序列 13
1.2 線性時不變系統(tǒng) 15
1.2.1 線性系統(tǒng) 16
1.2.2 時不變系統(tǒng) 17
1.2.3 線性時不變系統(tǒng)的輸入、輸出關(guān)系 18
1.2.4 線性時不變系統(tǒng)的性質(zhì) 19
1.2.5 因果系統(tǒng) 20
1.2.6 穩(wěn)定系統(tǒng) 21
1.3 常系數(shù)線性差分方程 23
1.3.1 常系數(shù)線性差分方程的定義 23
1.3.2 常系數(shù)線性差分方程的遞推解法 24
1.4 連續(xù)時間信號的抽樣 27
1.4.1 理想信號的抽樣 27
1.4.2 信號的重建 30
1.4.3 信號的實際抽樣 32
本章小結(jié) 33
習(xí)題 33
第2章 離散時間信號與系統(tǒng)的z域分析和頻域分析 35
2.1 Z變換的定義及收斂域 35
2.1.1 Z變換的定義 35
2.1.2 Z變換的收斂域 35
2.1.3 常用序列的Z變換 39
2.2 Z反變換 41
2.2.1 留數(shù)法 41
2.2.2 部分分式展開法 43
2.2.3 長除法 44
2.3 Z變換性質(zhì)和定理 45
2.3.1 Z變換基本性質(zhì) 45
2.3.2 Z變換定理 48
2.4 Z變換與其他變換之間的關(guān)系 53
2.4.1 Z變換與拉普拉斯變換的關(guān)系 53
2.4.2 Z變換與傅里葉變換的關(guān)系 54
2.4.3 序列的傅里葉變換 55
2.5 傅里葉變換中的對稱性質(zhì) 56
2.5.1 共軛對稱序列與共軛反對稱序列 56
2.5.2 用共軛對稱序列與共軛反對稱序列表示任一序列 57
2.5.3 序列傅里葉變換的分解 57
2.5.4 兩個性質(zhì) 58
2.5.5 序列與傅里葉變換的對應(yīng)關(guān)系 58
2.5.6 實序列的虛實、奇偶特牲 59
2.6 離散系統(tǒng)z域的分析 60
2.6.1 系統(tǒng)函數(shù) 61
2.6.2 離散系統(tǒng)的因果性和穩(wěn)定性 61
2.6.3 系統(tǒng)的頻率響應(yīng) 63
2.6.4 頻率響應(yīng)的幾何確定法 63
本章小結(jié) 66
習(xí)題 66
第3章 離散傅里葉變換（DFT） 68
3.1 傅里葉變換的幾種可能形式 68
3.2 離散傅里葉級數(shù)（DFS） 70
3.3 離散傅里葉變換（DFT） 70
3.3.1 DFT的定義 71
3.3.2 DFT與其他變換之間的關(guān)系 72
3.4 離散傅里葉變換的性質(zhì) 73
3.4.1 DFT的隱含周期性 73
3.4.2 線性性質(zhì) 74
3.4.3 循環(huán)移位性質(zhì) 74
3.4.4 循環(huán)卷積定理 76
3.4.5 翻轉(zhuǎn)序列和復(fù)共軛序列的DFT 79
3.4.6 DFT形式下的帕塞瓦爾定理 79
3.4.7 DFT的共軛對稱性 80
3.5 頻域采樣定理 87
3.6 DFT的應(yīng)用舉例 90
3.6.1 用DFT計算線性卷積 91
3.6.2 用DFT對信號進(jìn)行譜分析 101
3.6.3 用DFT對雙音多頻信號進(jìn)行檢測 111
本章小結(jié) 114
習(xí)題 114
第4章 離散傅里葉變換的快速算法（FFT）及其他變換 123
4.1 提高DFT運算速度的主要方法 123
4.2 按時間抽取奇偶分解的基2-FFT算法 126
4.2.1 基2-DIT-FFT算法的基本原理 126
4.2.2 基2-DIT-FFT算法的運算量 131
4.2.3 基2-DIT-FFT算法的運算特點 133
4.3 按頻率抽取奇偶分解的基2-FFT算法 137
4.3.1 基2-DIF-FFT算法的基本原理 137
4.3.2 基2-DIF-FFT算法的特點 140
4.3.3 基2-DIT -FFT算法與基2-DIF-FFT算法的比較 141
4.4 離散傅里葉反變換（IDFT）的快速計算方法（IFFT） 142
4.4.1 稍微變動FFT參數(shù)的IFFT實現(xiàn)方法 142
4.4.2 直接利用FFT算法的IFFT實現(xiàn)方法 144
4.4.3 利用DFT的對稱定理的IFFT實現(xiàn)方法 144
4.5 進(jìn)一步減小運算量的方法 144
4.5.1 多類蝶形單元運算 145
4.5.2 旋轉(zhuǎn)因子的生成 146
4.5.3 實數(shù)序列的FFT 146
4.6 其他快速算法簡介 147
4.6.1 分裂基FFT算法 147
4.6.2 線性調(diào)頻Z變換 152
4.7 離散余弦變換簡介 157
4.7.1 離散余弦變換的定義 157
4.7.2 離散余弦變換DCT與離散傅里葉變換DFT之間的關(guān)系 159
4.8 FFT的實際應(yīng)用 161
4.8.1 線性卷積的快速計算 161
4.8.2 利用FFT算法計算線性相關(guān) 161
本章小結(jié) 162
習(xí)題 162
第5章 數(shù)字濾波器的實現(xiàn)結(jié)構(gòu) 166
5.1 數(shù)字濾波器結(jié)構(gòu)的表示方法及其分類 166
5.1.1 數(shù)字濾波器結(jié)構(gòu)的表示方法 166
5.1.2 數(shù)字濾波器的分類 167
5.2 無限長脈沖響應(yīng)（IIR）濾波器的實現(xiàn)結(jié)構(gòu) 168
5.2.1 直接型 168
5.2.2 級聯(lián)型 171
5.2.3 并聯(lián)型 173
5.3 有限長脈沖響應(yīng)（FIR）濾波器的實現(xiàn)結(jié)構(gòu) 174
5.3.1 直接型 175
5.3.2 級聯(lián)型 176
5.3.3 頻率采樣型 177
5.3.4 線性相位型 181
本章小結(jié) 184
習(xí)題 185
第6章 IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計方法 190
6.1 數(shù)字濾波器的基本概念 190
6.1.1 數(shù)字濾波器的分類 191
6.1.2 數(shù)字濾波器的性能指標(biāo) 192
6.1.3 數(shù)字濾波器的設(shè)計方法 193
6.2 模擬濾波器的設(shè)計 194
6.2.1 模擬濾波器的技術(shù)指標(biāo) 195
6.2.2 巴特沃思低通濾波器的設(shè)計 196
6.2.3 切比雪夫濾波器的設(shè)計方法 200
6.3 頻率變換 203
6.3.1 低通變換 203
6.3.2 高通變換 204
6.3.3 帶通變換 205
6.3.4 帶阻變換 207
6.4 脈沖響應(yīng)不變法 209
6.5 雙線性變換法 214
6.6 其他類型數(shù)字濾波器的設(shè)計 222
本章小結(jié) 227
習(xí)題 227
第7章 FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計方法 231
7.1 線性相位FIR數(shù)字濾波器的特點 231
7.1.1 線性相位條件 232
7.1.2 線性相位FIR 濾波器幅度特性Hg(ω)的特點 234
7.1.3 線性相位FIR 濾波器的零點分布特點 238
7.2 窗函數(shù)設(shè)計法 239
7.2.1 窗函數(shù)法的設(shè)計思想 240
7.2.2 常用窗函數(shù) 244
7.2.3 窗函數(shù)法的設(shè)計步驟 246
7.3 頻率采樣設(shè)計法 250
7.3.1 頻率采樣法的基本原理 251
7.3.2 頻率采樣法的線性相位條件 251
7.3.3 逼近誤差分析及改進(jìn)措施 253
7.3.4 頻率采樣法的設(shè)計步驟 254
7.4 IIR和FIR數(shù)字濾波器的比較 255
本章小結(jié) 256
習(xí)題 257
第8章 LabVIEW編程簡介 263
8.1 LabVIEW基本開發(fā)環(huán)境簡介 263
8.1.1 LabVIEW軟件的安裝和啟動 263
8.1.2 前面板 264
8.1.3 程序框圖 266
8.1.4 LabVIEW程序的運行與調(diào)試 269
8.1.5 理解LabVIEW的數(shù)據(jù)流 270
8.2 LabVIEW中的條件結(jié)構(gòu)與循環(huán)結(jié)構(gòu) 271
8.2.1 條件結(jié)構(gòu) 271
8.2.2 循環(huán)結(jié)構(gòu) 272
8.3 數(shù)組與簇 274
8.3.1 數(shù)組 274
8.3.2 簇 276
8.3.3 錯誤簇 278
8.4 波形顯示控件 278
8.4.1 波形數(shù)據(jù) 279
8.4.2 波形圖表 280
8.4.3 波形圖 282
8.4.4 XY圖 283
8.5 子VI 284
習(xí)題 286
第9章 基于LabVIEW的數(shù)字信號處理實驗 288
9.1 信號序列生成 288
9.2 信號時域分析 294
9.3 離散時間序列信號的卷積 297
9.4 信號頻域分析 301
9.5 數(shù)字濾波器設(shè)計與應(yīng)用 309
9.6 數(shù)字濾波器的系數(shù)量化誤差 316
9.7 信號的內(nèi)插與抽取 320
9.8 高級數(shù)字信號處理技術(shù)的應(yīng)用* 323
9.9 結(jié)合數(shù)據(jù)采集（DAQ）硬件的信號處理實驗 331
9.9.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAQ）與實驗平臺簡介 332
9.9.2 基于NI ELVIS（或NI myDAQ）的波形信號采集 335
9.9.3 對真實信號的實時采集和頻譜分析 344
9.9.4 信號的濾波、合成與輸出 347
9.10 在嵌入式硬件上實現(xiàn)信號處理算法 355
9.10.1 用于信號處理應(yīng)用的嵌入式硬件平臺 355
9.10.2 基于LabVIEW的嵌入式應(yīng)用開發(fā)與應(yīng)用 355
參考文獻(xiàn) 362
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