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信号分析与处理

2020-08-01 00:00:00

信号分析与处理本书特色《信号分析与处理》按照确知信号分析、线性系统分析、系统对信号的处理、典型系统设计与实现、信号处理技术在实际应用的顺序进行讲解，系统介绍信号分析与处理的基本概念、理论、分析和设计方法。本书条理清楚，深入浅出，理论与实际应用紧密结合，可作为大专院校尤其是民航院校通信工程、电子信息工程、自动控制工程等专业的教材，也可作为在民航通信与电子技术等相关领域从事信号处理的科技工作者的参考书。信号分析与处理内容简介中国民航大学电子信息工程专业根据CDIO大纲和标准制定了新的培养计划，将“信号与系统”“数字信号处理”“随机信号分析”三门信号类课程进行课程间的整合、课程内容的更新和调整，整合为一门新的课程——“信号分析与处理”。该课程对应的教材具有以下特点：(1) 经过多年的教学实践，教学内容不断完善与更新，形成了较为系统的课程体系与教学内容。 (2) 内容按照信号分析、系统分析、系统对信号的处理、系统设计与实现方法的顺序讲解。 (3) 每一部分内容均采用连续与离散对比的方式讲解，便于学生理解和比较，并节省学时。 (4)侧重分析方法和物理概念的讲解，并配有多个实际应用案例，特别是在民航通信与电子领域的应用案例。 (5)通过一个“信号采集、分析与处理”的综合设计项目贯穿全书知识点。 (6) 配套资源丰富，包括教学大纲、教学课件、习题答案等，便于教学和自学。信号分析与处理目录目录 *部分确定性信号分析与处理第1章绪论 1.1信号分析与处理 1.1.1信号的概念 1.1.2信号分析 1.1.3信号处理 1.2信号的描述和分类 1.2.1信号的描述 1.2.2信号的分类第二部分确定性信号分析基础第2章确定性信号的时域分析 2.1典型的连续时间信号与离散时间信号 2.1.1典型的连续时间信号 2.1.2典型的离散时间信号 2.2信号的基本运算 2.2.1连续信号的基本运算 2.2.2离散时间信号的运算 2.3信号的分解 2.4相关的MATLAB函数习题上机习题第3章信号的频域分析 3.1引言 3.2连续周期信号的频谱分析 ——傅里叶级数 3.2.1连续周期信号的单边谱分析——三角形式的傅里叶级数 3.2.2连续周期信号的双边谱分析——指数形式的傅里叶级数 3.2.3周期信号功率特性的频域描述 3.2.4信号波形的对称性与傅里叶系数的关系 3.2.5实际应用中的傅里叶级数有限项逼近 3.3连续非周期信号的频谱分析 ——傅里叶变换 3.3.1傅里叶正变换和逆变换 3.3.2典型非周期信号的频谱 3.3.3傅里叶变换的性质 3.3.4周期信号的傅里叶变换（频谱密度函数） 3.4抽样信号的频谱 3.4.1信号的时域抽样 3.4.2时域抽样定理 3.4.3信号的频域抽样与频域抽样定理 3.5离散时间信号频谱分析 3.5.1非周期离散时间信号频谱分析——离散时间傅里叶变换 3.5.2离散时间傅里叶变换的性质 3.5.3典型离散时间序列 ——窗函数及其频谱 3.6周期离散时间信号的频谱分析——离散傅里叶级数 3.6.1离散傅里叶级数变换 3.6.2离散傅里叶级数的性质 3.7离散时间信号频谱的离散化和非周期化——离散傅里叶变换 3.7.1离散傅里叶变换 3.7.2离散傅里叶变换的性质 3.7.3离散傅里叶变换在实际应用中需注意的问题——混叠、泄漏与栅栏效应 3.8离散傅里叶变换的快速算法 ——快速傅里叶变换 3.8.1引言 3.8.2按时间抽取的快速傅里叶变换算法DIT?FFT（库利? 图基法） 3.8.3按频率抽取的快速傅里叶变换算法（桑德?图基法） 3.8.4快速傅里叶变换的应用实例 3.9无线电频率划分及典型信号的频率范围 3.10民航飞机通信、导航、监视信号频谱及系统工作频段 3.11相关的MATLAB函数习题上机习题第4章信号的复频域分析 4.1连续信号的复频域分析 4.1.1拉普拉斯变换 4.1.2常用信号的拉普拉斯变换 4.1.3拉普拉斯变换性质 4.1.4拉普拉斯逆变换 4.2离散时间信号的复频域分析 ——z变换 4.2.1z变换的定义及收敛域 4.2.2常用序列的z变换 4.2.3逆z变换 4.2.4z变换的性质 4.3相关的MATLAB函数习题上机习题第三部分线性系统分析基础第5章线性系统的时域分析 5.1系统的概念、描述及分类 5.1.1系统的概念 5.1.2系统的分类 5.2线性时不变系统的描述 5.2.1连续时间系统的数学模型与结构框图描述 5.2.2离散时间系统的数学模型与结构框图表示 5.2.3线性时不变系统的特性 5.3连续时间系统的时域分析 5.3.1系统响应的经典求解方法 5.3.2线性时不变系统零状态响应的近代解法—— 卷积积分 5.3.3利用h(t)分析连续系统因果性和稳定性 5.4线性时不变离散时间系统的时域分析 5.4.1差分方程的时域解法 5.4.2LTI离散系统的零输入响应和零状态响应 5.4.3离散系统的时域特性 ——单位样值响应 5.4.4离散系统零状态响应的近代解法——卷积和 5.4.5用h(n)分析离散系统的因果性和稳定性 5.5相关的MATLAB函数习题上机习题第6章线性系统的频域分析 6.1系统的频率响应特性(H(jω) 与H(ejω)) 6.1.1连续系统的频率响应及求解方法 6.1.2离散系统的频率响应及求解方法 6.1.3典型系统的频率特性 6.2系统零状态响应的频域求解方法 6.2.1连续系统零状态响应的频域求解方法 6.2.2离散系统零状态响应的频域求解方法 6.2.3频域分析在通信系统中的应用 6.2.4从抽样信号恢复连续时间信号 6.3相关的MATLAB函数习题上机习题第7章线性系统的复频域分析 7.1系统的复频域特性—— 系统函数 7.1.1连续与离散系统的复频域特性——系统函数 7.1.2系统的零极点与零极图 7.2系统函数零极点分布与系统时域特性的关系 7.2.1连续系统的零极点分布与系统时域特性的关系 7.2.2离散系统的零极点分布与系统时域特性关系 7.3零极点分布与系统频域特性关系 7.3.1连续系统的零极点分布与频率特性关系 7.3.2离散系统的零极点分布与频率特性的关系 7.4零极点分布与系统稳定性的关系 7.4.1用零极点分布判断连续系统的稳定性 7.4.2离散系统稳定性的判定 7.5几种典型系统的零极点分布 7.5.1连续全通系统、小相移系统和大相移系统 7.5.2离散小相移系统、大相移系统和全通系统 7.6系统的时域特性、频域特性与复频域特性之间的关系 7.6.1连续系统H（t）、H（jω）和 H(s)之间的关系 7.6.2离散系统h(n)、H(ejω)和 H(z)之间的关系 7.7系统响应的复频域求解 7.7.1连续时间系统响应的复频域求解方法 7.7.2离散时间系统响应的复频域求解方法 7.8相关的MATLAB函数习题上机习题第8章滤波器的设计 8.1引言 8.2基于幅度平方响应的模拟滤波器的设计 8.3几种常用的模拟低通滤波器 8.3.1巴特沃斯低通滤波器 8.3.2切比雪夫低通滤波器 8.4模拟低通滤波器设计举例 8.5数字滤波器设计 8.6无限长冲激响应数字滤波器设计 8.6.1脉冲响应不变变换法 8.6.2双线性变换法 8.6.3由模拟低通IIR滤波器设计数字高通、带通和带阻滤波器 8.7有限长冲激响应数字滤波器设计 8.7.1具有线性相位的FIR数字滤波器 8.7.2FIR数字滤波器的窗函数设计法 8.7.3频率取样设计法 8.8相关的MATLAB函数习题上机习题第9章数字滤波器实现 9.1IIR数字滤波器的各种典型实现结构 9.1.1直接Ⅰ型结构 9.1.2直接Ⅱ型结构 9.1.3级联型结构 9.1.4并联型结构 9.1.5IIR数字滤波器各种典型结构的应用实例 9.2FIR数字滤波器的各种典型实现结构 9.2.1直接型结构 9.2.2级联型结构 9.2.3线性相位型结构 9.2.4频率取样型结构 9.2.5FIR数字滤波器各种典型结构的应用实例习题第10章数字信号处理技术应用 10.1数字音响效果 10.1.1回声信号产生器 10.1.2音乐信号均衡器 10.2信号的去噪与增强 10.2.1直流信号提取 10.2.2高频信号提取 10.2.3周期噪声信号的滤除 10.2.4周期有用信号的提取 10.3数字滤波器在雷达信号处理中的应用 10.3.1FIR数字滤波器的应用 10.3.2IIR数字滤波器的应用 10.4数字滤波器在通信信号处理中的应用 10.5相关的MATLAB函数第11章随机信号的时频域分析 11.1随机过程的基本概念 11.1.1随机过程的定义 11.1.2随机过程的分类 11.2随机过程的统计特性 11.2.1随机过程的概率分布 11.2.2随机过程的数字特征 11.3平稳随机过程 11.3.1严平稳随机过程 11.3.2宽平稳随机过程 11.3.3平稳随机过程的相关系数和相关时间 11.4各态历经过程 11.5高斯随机过程 11.5.1高斯过程的概念 11.5.2高斯过程的重要性质 11.6随机过程的频域分析 11.6.1实随机过程的功率谱密度 11.6.2维纳?辛钦定理 11.6.3功率谱密度的性质第12章随机信号通过线性系统的分析 12.1随机信号通过线性系统 12.1.1冲激响应法 12.1.2物理可实现系统输出的统计特性 12.1.3频域法 12.2白噪声通过线性系统的分析 12.2.1白噪声 12.2.2白噪声通过线性系统 12.2.3等效噪声带宽 12.2.4白噪声通过理想线性系统 12.3佳接收理论 12.3.1匹配滤波理论 12.3.2维纳滤波理论第13章窄带随机过程 13.1希尔伯特变换及性质 13.1.1希尔伯特变换 13.1.2希尔伯特变换的性质 13.2随机过程的解析形式及性质 13.2.1解析信号 13.2.2复随机变量 13.2.3复随机过程 13.2.4随机过程的解析形式 13.3窄带随机过程 13.3.1窄带随机过程的表达式 13.3.2窄带随机过程的统计分析 13.4窄带高斯过程包络与相位的分布 13.4.1窄带高斯过程的包络和相位的一维概率分布 13.4.2窄带高斯过程包络和相位的二维概率分布 13.5窄带高斯过程包络平方的概率分布附录习题答案参考文献信号分析与处理作者简介韩萍：博士，教授，硕士生导师，中国民航大学电子信息工程学院院长。天津市教学名师，通信工程专业天津市优秀教学团队带头人，“数字信号处理”天津市级精品课负责人。天津市普通高校教学质量专家督导委员会成员，天津市电子学会信号处理分会秘书长。长期从事电子信息类专业基础课“信号与系统”、“数字信号处理”的教学工作，曾获“天津市教学楷模”，天津市“八.五”立功奖章，全国先进女职工，校“优秀教师标兵”等荣誉称号。获天津市级教学成果奖1项，获中国民用航空协会科学技术奖一等奖和天津市自然科学奖二等奖各1项。主要研究方向：合成孔径雷达图像处理与目标识别。

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