详解MATLAB数字信号处理

第1章 matlab概述 1

1.1 matlab简单介绍 1

1.1.1 matlab的发展史及影响 1

1.1.2 matlab的功能特点 2

1.1.3 matlab r2009a的新特点 3

1.2 matlab的用户界面 4

1.2.1 matlab命令窗口 4

1.2.2 matlab命令历史窗口 5

1.2.3 matlab工作内存浏览器窗口 5

1.2.4 matlab的当前目录窗口 6

1.2.5 matlab的m编辑窗口 8

1.3 变量及赋值 9

1.3.1 标识符与数据格式 9

1.3.2 矩阵及其元素的赋值 9

1.4 matlab的矩阵运算 15

1.4.1 矩阵的加减法 15

1.4.2 矩阵的乘除 16

1.4.3 matlab索引或引用 17

1.4.4 数组操作和矩阵操作 19

1.4.5 布尔数组操作 19

.1.5 m文件的类型 21

1.5.1 数据文件 21

1.5.2 m文件 21

1.6 matlab程序结构流 24

1.6.1 顺序结构流 24

1.6.2 选择结构流 25

1.6.3 循环结构流 28

1.7 matlab的数据结构 30

1.8 matlab的帮助系统 35

1.8.1 联机帮助系统介绍 35

1.8.2 命令帮助系统介绍 36

第2章 信号的分析基础 39

2.1 时间信号及采样定理 39

2.1.1 时间信号 39

2.1.2 采样定理 41

2.2 信号的产生 44

2.3 连续时间信号在matlab中的运算 52

2.3.1 信号的时移、反折和尺度变换 52

2.3.2 连续时间信号的微分与积分运算 53

2.3.3 信号的相加与相乘运算 54

2.3.4 信号的奇偶分解 55

2.4 连续时间lti系统的时域分析 57

2.4.1 连续时间系统零输入响应和零状态响应的符号求解分析 57

2.4.2 连续时间系统零状态响应的数值求解分析 58

2.4.3 连续时间系统冲激响应和阶跃响应分析 60

2.4.4 利用卷积积分法求系统的零状态响应 61

2.5 离散时间信号在matlab中的运算 63

2.5.1 离散时间信号的基本运算 63

2.5.2 离散时间系统的响应 64

2.5.3 离散时间系统的单位取样响应 65

2.5.4 离散时间信号的卷积和运算 68

2.6 信号抽样及抽样定理 70

2.6.1 信号抽样分析 70

2.6.2 抽样定理分析 72

2.6.3 信号重建分析 73

第3章 系统模型及数据采集分析 77

3.1 系统数学模型 77

3.2 系统的状态变量分析 85

3.2.1 状态方程与系统函数之间的转换 85

3.2.2 状态方程的变换域符号求解分析 88

3.2.3 状态方程的时域符号求解分析 92

3.2.4 系统方程的数值求解分析 93

3.3 数据采集过程 95

3.3.1 创建一个设备对象 95

3.3.2 获取或输出数据 97

3.4 函数参考 100

3.4.1 创建设备对象 100

3.4.2 获取并设置属性 101

3.4.3 处理数据 104

3.4.4 获取信息和帮助 105

3.4.5 综合应用 109

第4章 信号的变换 114

4.1 z变换 114

4.1.1 z变换定义 114

4.1.2 z变换的性质 114

4.1.3 z的反变换 115

4.1.4 z变换的matlab实现 116

4.2 离散傅里叶变换 118

4.2.1 周期序列和傅里叶级数 118

4.2.2 离散傅里叶变换相关介绍 118

4.2.3 离散傅里叶的性质 120

4.2.4 dft参数对频率分辨率的影响 127

4.3 快速傅里叶变换 129

4.3.1 快速傅里叶变换的性质 129

4.3.2 快速傅里叶变换及其应用 137

4.3.3 运用快速傅里叶变换进行简单滤波 141

4.4 离散余弦变换 143

4.5 chirp z变换 145

4.6 离散希尔伯特变换 146

第5章 模拟滤波器 149

5.1 模拟滤波器的基本概念 149

5.2 模拟滤波器的原型设计 151

5.2.1 巴特沃思滤波器 151

5.2.2 切比雪夫型滤波器 153

5.2.3 贝塞尔滤波器 157

5.2.4 椭圆滤波器 158

5.3 频率变换 160

5.4 模拟滤波器离散化分析 165

5.4.1 冲激响应不变法分析 165

5.4.2 双线性变换法分析 167

5.5 模拟滤波器的最小阶数选择 168

5.5.1 巴特沃思模拟滤波器阶数选择函数 168

5.5.2 切比雪夫ⅰ型模拟滤波器阶数选择函数 169

5.5.3 切比雪夫ⅱ型模拟滤波器阶数选择函数 170

5.6 模拟滤波器的性能测试 171

5.7 模拟滤波器的设计 175

5.7.1 模拟滤波器设计步骤 175

5.7.2 模拟滤波器设计函数 176

第6章 iir滤波器设计 184

6.1 iir滤波结构 184

6.1.1 直接型 184

6.1.2 级联结构与并联结构 186

6.2 常用模拟低通滤波器特性 195

6.2.1 振幅平方函数 195

6.2.2 模拟滤波器原型 195

6.3 从模拟滤波器设计iir滤波器 205

6.3.1 脉冲响应不变法 205

6.3.2 双线性变换法 208

6.4 iir滤波器的设计方法 211

6.4.1 经典设计法 211

6.4.2 直接设计法 214

6.5 高通滤波器的设计 216

6.5.1 模拟低通—数字高通变换 216

6.5.2 数字低通—数字高通 218

第7章 fir滤波器 219

7.1 fir滤波器的结构 219

7.1.1 直接型结构 219

7.1.2 级联型结构 219

7.1.3 频率抽样型结构 220

7.1.4 快速卷积型结构 224

7.2 线性相位fir数字滤波器的特性 224

7.2.1 线性相位fir滤波器幅度特性 225

7.2.2 线性相位fir滤波器零点特性 230

7.3 基本窗函数法的fir滤波器设计 231

7.3.1 窗函数的原理 231

7.3.2 矩形窗 233

7.3.3 汉宁窗 234

7.3.4 海明窗 235

7.3.5 布莱克曼窗 237

7.3.6 凯赛窗 238

7.4 频率取样的fir滤波器设计 241

7.4.1 约束条件 241

7.4.2 设计误差 241

7.5 最优的fir滤波器设计 246

7.5.1 一般最优滤波器 246

7.5.2 加权最优滤波器 248

7.5.3 反对称fir滤波器 249

7.5.4 微分fir滤波器 250

7.6 iir与fir数字滤波器的比较 252

第8章 其他滤波器 253

8.1 自适应滤波器 253

8.1.1 自适应滤波器设计原理 253

8.1.2 自适应滤波器在matlab中的应用 254

8.2 格型滤波器 257

8.2.1 全零点格型滤波器 257

8.2.2 全极点格型滤波器 259

8.2.3 零极点的lattice结构 260

8.3 线性预测滤波器 261

8.3.1 线性预测滤波器模型 261

8.3.2 线性预测滤波器设计 263

第9章 随机信号及参数建模 267

9.1 随机信号基本处理 267

9.1.1 随机信号的基本定义 267

9.1.2 离散随机过程的时域统计描述 267

9.1.3 离散随机过程的域频统计描述 271

9.2 功率谱估计 272

9.2.1 经典功率谱估计法 272

9.2.2 改进的直接法估计 277

9.2.3 ar模型功率谱估计 284

9.2.4 部分现代谱估计的非参数方法 290

9.3 music法功率谱估计 294

9.4 相干函数分析 297

9.5 参数建模 298

9.5.1 参数建模的基本概念 298

9.5.2 频率域建模 299

第10章 信号在小波分析与处理中的应用 302

10.1 小波的信号中变换 302

10.1.1 信号的连续小波变换 302

10.1.2 信号离散小波变换 305

10.1.3 信号的小波包 310

10.2 信号重构 312

10.2.1 信号的小波重构 312

10.2.2 信号的小波包重构 316

10.3 信号分析 318

10.3.1 分离信号的不同成分 318

10.3.2 识别某一频率上的信号 321

10.3.3 识别信号的发展趋势 323

10.4 信号去噪 324

10.4.1 信号阈值去噪相关 324

10.4.2 信号阈值去噪应用 327

10.5 提升小波变换用于信号处理 329

10.5.1 提升小波变换概述 329

10.5.2 提升小波 330

10.5.3 提升小波在信号处理中的应用 335

第11章 matlab在数字信号中的应用 337

11.1 雷达信号的产生 337

11.1.1 脉冲幅度调制 337

11.1.2 线性调频信号 338

11.1.3 相位编码信号 340

11.1.4 相位编码脉内线性调频混合调制信号 341

11.2 噪声和杂波的产生 342

11.2.1 随机热噪声 343

11.2.2 杂波的模拟与实现 347

11.3 小波在语音信号处理中的应用 352

11.3.1 小波在语音信号增加中的应用 352

11.3.2 小波在语音信号压缩中的应用 354

参考文献 357