
本教材是普通高等教育“十五”国家级规划教材,是教育部“面向21世纪电气信息类专业人才培养方案及教学内容体系改革的研究与实践”项目的成果,是在原面向21世纪课程教材和普通高等教育机电类规划教材《信号分析与处理》的基础上修订而成。修订后的第二版较好地克服了原教材的一些缺陷,各章节内容更合理、流畅。 本教材以系统介绍信号分析、处理的基本概念、原理、技术、方法为主线,与《自动控制理论》有明确的分工和很好的衔接,使二者相辅相成,共同构成关于信号与系统的完整的工程科学基础。本教材还兼顾电气工程与自动化类专业的特点,介绍有关的信号领域知识以及随机信号分析与处理的基础知识和有关新技术。全书分为六章,内容包括:绪论、连续信号分析(时域、频域、复频域)、离散信号分析(时域、频域、复频域)、信号处理基础、模拟和数字滤波器、随机信号分析与处理基础。附录还介绍了基于MATLAB的信号分析与处理基础。每章内容都力求简单扼要,叙述深入浅出,并尽量体现物理意义和工程背景,克服冗长的数学推导。 本书可作为电气工程及其自动化、自动化、电子信息工程等电气信息类专业的“信号分析与处理”课程教材,特别适用于同时开设有“自动控制理论”课程的有关专业学习信号领域知识之用,并可作为其它上种类专业的本科生、研究生及从事电气工程、自动化等领域工作的科技工作卉的参考书。
本教材的第1版出版已有4年多时间,在这期间我们注意到:①以信号分析与处理为基础的信息学科及技术在人们的经济活动、社会生活等各个方面所产生的影响力越来越大,有关信号的知识已经成为大家的所需;②各高等学校电气工程与自动化类专业越来越重视信号分析与处理课程的建设,许多学校正在把它安排为学校或学院平台课,还有更多的学校正在开设或者准备开设这门课程。因此,一本能体现信号分析、处理基础概念、原理和方法,反映电气工程与自动化类专业特点的好的教材已经为广大师生所求。但是由于各种原因,本教材的第1版距离大家的要求有相当大的距离,特别是当时交流不够,各章的内容连贯性、统一性较差,为此我们在原教材的基础上,广泛提取反馈意见,对本教材做了较详细的修订,现在出版的第2版被列入“普通高等教育‘十五’国家级规划教材”出版计划。与第1版相比较,它有如下特点: 1.仍保持了原教材的基本框架,紧紧抓住信号这条主线,重点介绍信号分析、处理的基本原理和方法,尽量避开与《自动控制理论》重叠的内容,并兼顾到电气工程与自动化类专业的特点和信号分析、处理的新方法、新技术。 2.按与连续时间信号分析相对应的思路重新编写了第三章离散时间信号分析的内容,使原本比较繁杂的离散时间信号分析的内容(包括离散傅里叶级数DFS、离散时间傅里叶变换DTFT、离散傅里叶变换D盯、快速傅里叶变换FFT等)更易理解和应用。 3.从原理和应用出发,大幅度地修订了第五章滤波器的内容。 4.将第六章随机信号分析与处理基础的内容作了适当修改,使之更易于理解和贴近工程应用。 5.作为附录,增加了基于MATLAB的信号与处理基础,使广大读者学习了基本概念、方法以后能在计算机上对信号的分析、处理进行仿真。作为课程实验的一种好的方法,通过MATLAB仿真,一方面能加深对已学概念、原理的理解,另一方面也为对信号分析方法的研究、信号处理系统的设计打下良好基础。 教材内容的修订过程中,齐冬莲副教授主要完成了第五章和附录的编写以及第六章部分内容的修订工作,刘妹琴副教授参与了第三章的编写工作。这次修订工作及本教材第2版的出版力图克服第1版教材的缺陷,使全书内容更合理、更流畅,但由于作者各方面条件所限,书中难免还有不少不妥甚至错误之处,恳请读者批评指正。
第一章 绪论
第一节 信号及其分类
一、信号的概念
二、信号的分类
第二节 信号的分析与处理概述
第三节 自动控制系统中的信号分析与处理
习题
第二章 连续信号的分析
第一节 连续信号的时域描述和分析
一、连续信号的时域描述
二、连续信号的时域运算
三、信号的分解
习题
第二节 连续信号的频域分析
一、周期信号的频谱分析
二、非周期信号的频谱分析
三、傅里叶变换的性质
习题
第三节 连续信号的复频域分析
一、信号的拉普拉斯变换
二、信号的复频域分析
习题
第四节 信号的相关分析
一、相关系数
二、相关函数
二、相关定理
习题
第三章 离散信号的分析
第一节 离散信号的时域描述和分析
一、信号的采样和恢复
二、时域采样定理
三、频域采样定理
四、离散信号的描述
五、离散信号的时域运算
第二节 离散信号的频域分析
一、周期信号的频域分析
二、非周期信号的频域分析
三、离散傅里叶变换(FFT)
第三节 快速傅里叫—变换(FFT)
一、快速傅里叶变换的基本思路
二、基2FFT算法
三、FFT的应用
第四节 离散信号的z域分析
一、离散信号的z变换
二、Z变换与其它变换之间的关系
第五节 关于信号分析的小结
习题
第四章 信号处理基础
第一节 系统及其性质
一、系统的描述
二、系统的性质
第二节 信号的线性系统处理
一、时域法分析
二、频域法分析
三、复频域分析
第三节 解卷积(逆滤波和系统辨识)
一、系统辨识问题
二、逆滤波问题
三、同态系统解卷积
第四节 数字信号处理技术
一、数字信号处理的特点
二、数字信号处理的实现
三、有限字长对实现数字信号处理的影响
习题
第五章滤波器
第一节 滤波器概述
一、滤波及滤波器的基本原理
二、滤波器的分类
三、滤波器的技术要求
第二节 模拟滤波器
一、概述
二、巴特沃思(Butterwoth)低通滤波器
三、切比雪夫(Chebyshev)低通滤波器
四、模拟滤波器的频率变换
五、RC有源滤波器
习题
第三节 数字滤波器
一、概述
二、无限冲激响应(IIR)数字滤波器
三、有限冲激响应(FIR)数字滤波器
习题
第六章 随机信号分析与处理基础
第一节 随机信号的描述
一、随机信号及其概率结构
二、随机信号在时域的数字特征
三、随机信号的频域描述
第二节 随机信号通过线性系统的分析
一、平稳随机信号通过连续系统
二、平稳随机信号通过离散系统
三、过渡过程分析
第三节 最优线性滤波
一、维纳滤波
二、卡尔曼滤波
第四节 近代信号分析与处理简介
一、参数模型及功率谱估计
二、自适应信号处理
三、信号的时-频域分析
四、信号的小波分析
习题
附录 基于MATLAB的信号分析与
处理基础
第一节 MATLAB快速入门
一、MATLAB简介
二、MATLAB的命令窗口、图形窗口、在线帮助
三、M文件编程
四、Simulink简介
第二节 基于MATLAB的信号分析与处理
一、连续时间信号分析
二、离散时间信号分析
三、连续时间系统分析
四、离散时间系统分析
五、模拟滤波器的设计
六、数字滤波器的设计
参考文献