本書以MATLAB R2020a版本為基礎(chǔ)，系統(tǒng)地討論數(shù)字信號(hào)處理的基本理論、基本分析方法、基本算法和設(shè)計(jì)方法，是一本比較全面的MATLAB信號(hào)處理參考書。本書共10章，全面系統(tǒng)地闡述數(shù)字信號(hào)處理的相關(guān)知識(shí)，包括MATLAB基礎(chǔ)、離散時(shí)間信號(hào)與系統(tǒng)、Z變換、傅里葉變換、IIR濾波器的設(shè)計(jì)、FIR濾波器的設(shè)計(jì)、自適應(yīng)濾波器的設(shè)計(jì)、隨機(jī)信號(hào)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(hào)處理中的一些簡(jiǎn)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(jì)算機(jī)工程、信號(hào)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(xué)計(jì)算領(lǐng)域的高級(jí)語(yǔ)言，具有編程簡(jiǎn)便、計(jì)算功能強(qiáng)大、語(yǔ)言簡(jiǎn)單、運(yùn)行效率高等特性，同時(shí)擁有便捷強(qiáng)大的繪圖功能。目前，MATLAB已得到國(guó)際公認(rèn)，并被廣泛應(yīng)用于科學(xué)實(shí)踐與實(shí)際工程計(jì)算中。
MATLAB現(xiàn)在已經(jīng)用于數(shù)值分析、矩陣計(jì)算、符號(hào)運(yùn)算、圖形處理、圖像處理、動(dòng)態(tài)仿真、信號(hào)處理、聲音處理、系統(tǒng)建模等領(lǐng)域。隨著科學(xué)的發(fā)展MATLAB不斷地更新和改進(jìn)，在今后的科學(xué)研究和工程應(yīng)用中將會(huì)發(fā)揮越來(lái)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(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理的方法。
本書特點(diǎn)
由淺入深，循序漸進(jìn)：本書以初中級(jí)讀者為對(duì)象，從MATLAB的基礎(chǔ)知識(shí)講起，接著敘述數(shù)字信號(hào)處理的基本理論，并輔以MATLAB的實(shí)例分析，后介紹MATLAB的一些實(shí)際應(yīng)用。
內(nèi)容翔實(shí)，覆蓋面廣：本書涉及數(shù)字信號(hào)處理的各個(gè)方面，在講解的過程中，合理安排章節(jié)，既注重理論，又強(qiáng)調(diào)在實(shí)際中的應(yīng)用，使讀者能快速掌握MATLAB信號(hào)處理技術(shù)。
實(shí)例經(jīng)典，輕松易學(xué)：學(xué)習(xí)實(shí)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(gè)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(shí)，以及它在數(shù)字信號(hào)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(jì)
第2章 離散時(shí)間信號(hào)與系統(tǒng)第7章 其他濾波器
第3章 Z變換第8章 隨機(jī)信號(hào)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(jì) 第10章 信號(hào)處理中的應(yīng)用
讀者對(duì)象
本書適合MATLAB初學(xué)者和希望提高數(shù)字信號(hào)處理能力的讀者，具體如下：
( 從事信號(hào)處理工作的從業(yè)人員( 初學(xué)MATLAB的技術(shù)人員
( 大中專院校的教師和學(xué)生( 相關(guān)培訓(xùn)機(jī)構(gòu)的教師和學(xué)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(zhǔn)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(jìn)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(xué)習(xí)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(huì)盡快給予解答。讀者也可以訪問“算法仿真在線”公眾號(hào)，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(yǔ)言的特點(diǎn)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(dāng)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(yǔ)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(shí)間信號(hào)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(shí)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(hào)的產(chǎn)生20
2.2.1 方波函數(shù)21
2.2.2 隨機(jī)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(hào)的運(yùn)算27
2.3.1 信號(hào)的時(shí)移、反折和尺度變換27
2.3.2 信號(hào)的加法和乘法運(yùn)算29
2.3.3 信號(hào)的奇偶分解31
2.3.4 信號(hào)的積分和微分32
2.4 連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的時(shí)域分析33
2.4.1 連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)求解33
2.4.2 連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)數(shù)值求解34
2.4.3 連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)符號(hào)求解36
2.4.4 連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)卷積求解37
2.5 離散時(shí)間信號(hào)的運(yùn)算38
2.5.1 離散時(shí)間系統(tǒng)響應(yīng)38
2.5.2 離散時(shí)間系統(tǒng)的沖激響應(yīng)和階躍響應(yīng)39
2.5.3 離散時(shí)間信號(hào)的卷積和運(yùn)算40
2.6 離散時(shí)間系統(tǒng)43
2.6.1 離散時(shí)間系統(tǒng)概述43
2.6.2 離散時(shí)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(diǎn)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(jí)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(zhǎng)序列的線性卷積和圓周卷積75
4.2.4 有限長(zhǎng)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(jí)數(shù)和傅里葉變換77
4.3.2 離散傅里葉級(jí)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(shí)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(shí)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(jì)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(jì)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(jì)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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