内容简介
《数字信号处理及应用》着眼于数字信号处理过程中的实际应用，详细介绍了有限冲激响应数字滤波器、数字频率合成、信号调谐、数字锁相环、信道滤波器、数字自动增益控制等。另外，书末还附加了C/C++语言编写的FORTRAN程序。
目录
出版者的话
译者序
前言
致谢
第1章 数字频率概述1
1.1 定义1
1.2 数字频率的定义1
1.3 数字频率的数学表示5
1.4 归一化频率7
1.5 数字频率的表征7
第2章 复变量概述9
2.1 复数的直角坐标形式10
2.2 复数的极坐标形式11
2.3 复数的根13
2.4 复数的绝对值16
2.5 复数的指数形式17
2.6 复变量z的图形化表示18
2.7 极限18
2.8 解析函数19
2.9 奇点19
2.10 整函数19
2.11 复数∞20
2.12 复数微分20
2.13 柯西黎曼方程21
2.14 单连通区域23
2.15 围线23
2.16 线积分24
2.17 实线积分25
2.18 复线积分38
2.19 柯西定理43
2.20 常用积分表48
2.21 柯西积分49
2.22 留数定理54
2.23 参考文献57
第3章 傅里叶变换概述58
3.1 傅里叶级数简述58
3.2 傅里叶变换简述73
3.3 离散傅里叶变换概述88
3.4 DFT处理增益129
3.5 DFT信号处理应用举例133
3.6 离散时间傅里叶变换135
3.7 快速傅里叶变换137
3.8 参考文献138
第4章 z变换概述139
4.1 复数表示139
4.2 z变换的原理140
4.3 左边z变换142
4.4 右边z变换142
4.5 双边z变换142
4.6 z变换的收敛条件142
4.7 系统稳定性147
4.8 z变换的性质149
4.9 常见z变换对154
4.10 反z变换156
4.11 零极点标准形式168
4.12 z变换的应用177
4.13 重要公式的总结193
4.14 参考文献194
第5章 FIR数字滤波器195
5.1 数字滤波器的回顾195
5.2 FIR滤波器设计的Parks-McClellan法199
5.3 半带滤波器的PM实现221
5.4 参考文献225
第6章 多速率FIR滤波器设计226
6.1 多相滤波器226
6.2 半带滤波器243
6.3 级联的积分梳状滤波器245
6.4 参考文献280
第7章 复信号到实信号的转换281
7.1 一个典型的数字信号处理系统282
7.2 复信号到实信号的转换285
7.3 复信号到实信号的仿真结果295
7.4 参考文献304
第8章 数字频率合成305
8.1 NCO305
8.2 增强的NCO相位累加器323
8.3 NCO合成输出的频率误差327
8.4 对NCO输出加入一个可编程的相位偏移331
8.5 设计一个行业级的NCO335
8.6 NCO的相位抖动342
8.7 参考文献344
第9章 信号调谐345
9.1 连续时间（模拟）傅里叶变换345
9.2 离散时间（数字）傅里叶变换365
9.3 重要公式401
9.4 参考文献403
第10章 弹性存储器404
10.1 弹性存储器的应用举例404
10.2 PCM多路复用分层结构405
10.3 DS-1C多路复用器设计概述409
10.4 弹性存储器的设计412
10.5 弹性存储器的硬件实现423
10.6 DS-1C多路复用器的总体设计框图429
10.7 附加信息431
10.8 参考资料431
第11章 数字化的数据锁定环432
11.1 数字化的数据锁定设计432
11.2 数字化的数据锁定的稳态表现445
11.3 数字化的数据锁定的瞬态表现447
11.4 数据锁定环比特级仿真452
11.5 工程上的注意事项466
11.6 重要公式的总结466
11.7 参考文献467
第12章 信道化滤波器组468
12.1 概述468
12.2 信道化器功能概述470
12.3 信道化器详细设计的概念494
12.4 信道化器的软件仿真结果519
12.5 信道化器的硬件设计实例523
12.6 重要公式的总结526
12.7 参考文献526
第13章 数字自动增益控制527
13.1 设计Ⅰ型RMS AGC电路529
13.2 设计Ⅱ型RMS AGC电路566
13.3 参考文献568
索引569
前言/序言
我从事数字硬件设计工作已30多年了，期间也自学了一些简单的软件设计。我软件方面的工作主要是为了验证硬件设计的正确性，包括位级仿真、微码生成、汇编代码、FORTRAN、C/C++以及编写了基于微软Windows的面向图形的测试平台，这些软件设计都是用来验证我设计的数字产品操作的合理性。
在数字信号处理（DSP）尚处于萌芽期，我就开始了我的数字设计生涯。在那些日子里，所有的数字设计均以小规模集成（SSI）电路形式实现，它们不比4位的加法器和8到1位的多路复用器复杂多少。我毕业后就职的第一家公司就主要从事DSP早期阶段的工作。
DSP算法主要依赖重复的乘加运算。我见过的第一个数字乘法器需要整个设备底盘来完成一次16×16的乘法。这个乘法器耗费了太多的硬件，因此为了提高效率，它与其他处理独立任务的硬件分时复用。这个设备的传输延时也非常大，以至于当时构建出的硬件系统能工作在5MHz的系统时钟下都被视为是高科技的。
当时“硅谷”这一术语尚未创建，可见那时的技术发展水平。也正是在那段时间，一家名为Intel的不知名的小公司，正在加利福尼亚山景城米德菲尔路365号一幢非常小的办公楼内运转。Intel研发出了世界上第一块微处理器，它是一台4位机，称为4004微计算机。这枚处理器是为日本东京的Nippon Calculating Machine Corporation（NCMC）设计的。随着4004的引入，数字时代也随之改变。数字技术迅猛发展，硬件设计几乎每年都在更新。
项目计划需求总要用到正在开发的技术，设计工程师经常面临用现有的技术实现未来的设计任务。这种矛盾很大程度上促进了业界不断制造出更低功耗、更快及更复杂的设备和系统。再回头看看，似乎DSP总是走在发展的前沿。硅谷几乎每天都有初创企业诞生。
随着集成电路生产商不断制造出更高速和更低功耗的处理器，DSP技术不断壮大并成熟。熔线连接可编程逻辑器件问世，很快发展成为可重复编程的逻辑器件，并进一步发展为现场可编程逻辑阵列（FPGA）、复杂可编程逻辑器件（CPLD）和面向应用的集成电路（ASIC），它们现在仍在使用中。另外一些公司开始致力于生产超高速的砷化镓和磷化铟集成电路，他们会教工程师如何用他们的流程进行设计和制造出面向应用的设计。
支持这些复杂器件的编程和测试的设计工具，也已发展成了一流的软件应用。FPGA公司甚至不惜承受巨大的挑战，为DSP设计提供一个称为“核（core）”的DSP电路库，只需通过简单的按键操作就可以使其进入到FPGA设计中，而无需设计者知道这个电路是如何工作的。
在30年的从业生涯中，我翻阅了大量的DSP参考书。这些书的内容几乎都相同，不同的作者用自己不同的方式诠释了相同的主题。通过阅读不同的作者对相同问题的处理方法，让我从不同的角度审视了DSP处理技术，同时也填充了我对这个问题在理解上的诸多空白。这些书由业界的资深人士撰写，为我们在DSP设计方面提供了良好的技术基础。
然而，市面上却缺少关于专门处理日常应用中DSP问题和算法的参考书。通常来说，这些应用的DSP算法常常是来自于口述、设计指导以及设计经验。随着时间的推移，所有的设计工程师都会（在他们的头脑中）积累一个包含电路、设计过程、算法和技术等的工具库，这些都是他们付出时间、汗水以及经历了成功、失败、演算和无数次碰壁之后获得的经验。遗憾的是，这些工具库并未被记载下来，所以其他工程师无法访问到工具库中的这些珍贵信息。绝大部分的工程师都是涉密人员，所以在他们求职时，大都不愿意公开自己宝贵的商业机密。
在DSP设计中，有许多在我熟悉的工程参考书里并未详细记载的灰色区域。这些灰色区域通常不会触及这样的问题，比如我该如何设计能实现这样或那样DSP关键功能的电路。
例如，我所熟悉的DSP参考书中，并没有详细讨论过类似复数字信号的使用、实或复数字信号的频谱、复到实信号的转换、数字信号的转化或数字频率合成的概念等应用。
我也从没有看到过一篇关于如何设计一个用于数字调谐应用中的数控振荡器（NCO）的详细文献、如何设计用于脉冲编码调制（PCM）复用应用中的弹性存储器、数字锁定环（DLL）或数字自动增益控制（dAGC）的文献。
在如今市面上各种各样的DSP书籍中，很少有对面向应用问题的详细讨论，包括多相滤波器（PPF）、级联的积分梳状（CIC）滤波器以及数字信道器（有时又称传输复用器）的应用。这些多功能电路，在很多应用中都可能看到，比如频分多路（FDM）到时分多路（TDM）的转换、混合控制、宽带扫描仪以及无线天文学中的宽带拦截处理等，这里仅仅举这几个例子。所有这些问题都可以归结为一个问题“数字信号处理中的实际应用”。
本书的编写目的 本书旨在将我个人工具库中的部分内容与大家共享，旨在填充DSP灰色区域的一部分。我希望能为实际的设计应用提供一些有用的信息和DSP设计技术。
在DSP设计界，有许多DSP参考书可以被视为“圣经”。其中的很多书，以及
