本書根據高等學校人才培養目標編寫，既適合理論教學，又加強實驗環節，注重技術創新。全書共8章，主要內容包括：時域離散信號和系統、離散系統的變換域分析與系統結構、離散傅里葉變換（DFT）、快速傅里葉變換（FFT）、無限長單位脈沖響應（IIR）數字濾波器的設計、有限長單位脈沖響應（FIR）數字濾波器的設計、數字信號處理中的有限字長效應和MATLAB仿真實驗。本書包含大量應用實例及MATLAB仿真，另外配套電子課件、仿真程序代碼和習題參考答案。
王春民，1976年畢業于長春地質學院儀器系（本科），1981年-1982年在北京郵電大學進修一年，1991年碩士研究生畢業。1976年以來分別在長春地質學院、長春科技大學、吉林大學和長春理工大學光電信息學院任教。一直從事教學科研工作（本科、研究生教學、指導研究生和科研工作），現任系主任。
目 錄
緒論 1
第1章 時域離散信號和系統 5
1.1 引言 5
1.2 時域離散信號與序列運算 5
1.2.1 時域離散信號及其表示 5
1.2.2 序列的運算 6
1.2.3 序列的能量、周期性及常用典型序列 18
1.3 時域離散系統 23
1.3.1 線性系統 24
1.3.2 移不變系統 25
1.3.3 線性移不變系統 26
1.3.4 系統的因果性和穩定性 28
1.4 模擬信號數字處理方法 30
1.4.1 采樣定理及A/D轉換器 30
1.4.2 采樣信號的恢復 32
1.5 本章小結 34
習題1 35
第2章 離散系統的變換域分析與系統結構 38
2.1 引言 38
2.2 序列Z變換的定義和收斂域 38
2.3 Z變換的基本性質和定理 43
2.4 Z反變換 44
2.5 非周期序列的傅里葉變換及其性質 49
2.5.1 非周期序列的傅里葉變換 49
2.5.2 非周期序列傅里葉變換的性質 51
2.6 序列的傅里葉變換、Z變換和拉普拉斯變換的關系 55
2.6.1 序列x(n)的傅里葉變換與序列x(n)的Z變換之間的關系 55
2.6.2 序列的Z變換與拉普拉斯變換之間的關系 55
2.6.3 連續信號xa(t)的傅里葉變換Xa(jΩ)與序列x(n)的Z變換X(z)之間的關系 56
2.7 離散系統的系統函數和變換域分析 56
2.7.1 頻率響應和系統函數 57
2.7.2 系統函數、頻率響應和差分方程的關系 57
2.7.3 系統函數與系統穩定因果性的關系 59
2.8 離散系統的基本網絡結構 60
2.8.1 離散系統的方框圖表示 60
2.8.2 無限長單位脈沖響應（IIR）濾波器基本網絡結構 61
2.8.3 有限長單位脈沖響應（FIR）濾波器基本網絡結構 64
2.9 本章小結 66
習題2 67
第3章 離散傅里葉變換（DFT） 72
3.1 周期序列的離散傅里葉級數 72
3.2 離散傅里葉變換 74
3.2.1 離散傅里葉變換的定義式 74
3.2.2 DFT與ZT、FT之間的關系 75
3.3 離散傅里葉變換的性質 77
3.3.1 隱含周期性 77
3.3.2 線性性質 78
3.3.3 循環移位性質 78
3.3.4 循環卷積性質 79
3.3.5 共軛對稱性 82
3.4 頻率域采樣理論 83
3.5 應用實例 84
3.5.1 利用DFT求卷積和 84
3.5.2 利用DFT對信號進行近似譜分析 84
3.6 本章小結 88
習題3 88
第4章 快速傅里葉變換（FFT） 91
4.1 引言 91
4.2 基-2 FFT算法 91
4.2.1 直接計算DFT的特點及減少運算量的基本途徑 91
4.2.2 按時間抽取的基-2 FFT的基本原理 93
4.2.3 DIT-FFT算法特點與運算量 97
4.2.4 按頻域抽取的基-2 FFT的基本原理 98
4.2.5 IDFT的高效算法 101
4.3 應用實例 102
4.4 MATLAB仿真 103
4.4.1 利用 FFT求圓周卷積和線性卷積 103
4.4.2 利用FFT進行頻譜分析 104
4.5 本章小結 106
習題4 107
第5章 無限長單位脈沖響應（IIR）數字濾波器的設計 109
5.1 引言 109
5.2 濾波器性能指標與設計步驟 109
5.2.1 濾波器概述 109
5.2.2 數字濾波器的性能指標 112
5.2.3 常用模擬濾波器設計方法 114
5.3 沖激響應不變法 120
5.3.1 變換原理 120
5.3.2 模擬濾波器的數字化方法 121
5.3.3 用沖激響應不變法實現IIR數字濾波器 122
5.3.4 沖激響應不變法的優點和缺點 123
5.4 雙線性變換法 127
5.4.1 變換原理 127
5.4.2 模擬濾波器的數字化方法 128
5.4.3 用雙線性變換法實現IIR數字濾波器 130
5.5 用模擬低通濾波器設計IIR數字濾波器 132
5.5.1 模擬低通濾波器轉換成數字低通濾波器 133
5.5.2 模擬低通濾波器轉換成數字帶通濾波器 136
5.5.3 模擬低通濾波器轉換成IIR數字高通濾波器 141
5.5.4 模擬低通濾波器轉換成IIR數字帶阻濾波器 145
5.5.5 數字域的頻率變換法設計 150
5.5.6 IIR數字濾波器綜合設計舉例 160
5.6 本章小結 170
習題5 171
第6章 有限長單位脈沖響應（FIR）數字濾波器的設計 173
6.1 線性相位FIR濾波器的含義與特點 173
6.1.1 線性相位系統的時域特點 173
6.1.2 線性相位系統的幅度特點 174
6.1.3 線性相位FIR數字濾波器零點分布的特點 176
6.2 FIR數字濾波器的線性相位結構 176
6.3 用窗函數法設計FIR數字濾波器 178
6.4 IIR濾波器與FIR濾波器的對比 190
6.5 本章小結 190
習題6 191
第7章 數字信號處理中的有限字長效應 195
7.1 引言 195
7.2 二進制數的表示及A/D轉換的量化效應 195
7.2.1 二進制數的表示 195
7.2.2 定點制的量化誤差 197
7.2.3 A/D轉換的量化效應 200
7.3 數字濾波器的系數量化效應 202
7.3.1 系數量化對濾波器零、極點位置的影響 202
7.3.2 IIR數字濾波器的有限字長效應 204
7.3.3 FIR數字濾波器的有限字長效應 205
7.4 FFT算法的有限字長效應 206
7.4.1 定點FFT計算中的有限字長效應 206
7.4.2 系數量化對FFT的影響 208
7.5 本章小結 209
習題7 209
第8章 MATLAB仿真實驗 211
實驗一 離散系統的時域分析 211
實驗二 離散系統的時域特性 214
實驗三 時域采樣 218
實驗四 頻域采樣 221
實驗五 離散系統的復頻域分析 223
實驗六 DFT/FFT頻譜分析及應用 227
實驗七 IIR數字濾波器的設計 232
實驗八 FIR數字濾波器的設計 236
附錄A 巴特沃斯低通濾波器系統函數分母多項式系數和特征方程的根（極點） 240
附錄B 切比雪夫低通濾波器設計 241
附錄C 等比級數前N項和公式及其應用舉例 246
附錄D MATLAB簡介 247
參考文獻 255
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