《数字信号处理》实验指南：MATLAB实战与关键理论

《数字信号处理》实验指导书是一本针对信号与系统领域的教材，由温浩、吕秋霞和李继容三位作者编写，专为五邑大学的学生设计。本书旨在通过实验教学，帮助学生深入理解和掌握数字信号处理的基本理论和实践技能，特别是利用MATLAB这一强大的工具进行信号的表示、运算、分析和滤波器设计。 第一章介绍了MATLAB软件在信号处理中的应用，包括软件环境的配置、基本运算的使用、二维图形绘制以及M文件（MATLAB脚本）的编写。这部分内容为后续章节的学习奠定了基础，让学生熟悉MATLAB的界面和操作方式。 第二章至第六章主要关注离散时间信号的处理。第二章讲解了离散时间信号的表示和基本运算，如加减乘除，以及如何在MATLAB中进行模拟和分析。第三章讨论了离散时间LTI系统的时域分析，涉及系统响应、单位取样响应和卷积等概念。第四章则深入到z变换，涵盖了z正反变换、零极点分析和频率特性分析，通过编程练习让学生实际操作。 第五章聚焦于离散傅立叶变换及其快速算法（FFT），这是信号频域分析的核心工具，包括不同形式的傅立叶变换、FFT的原理、应用和IFFT（逆变换）。这章的实验旨在培养学生的信号频域分析能力。 第六章和第七章着重于数字滤波器的设计与实现，分为IIR（无限 impulse response）滤波器和FIR（finite impulse response）滤波器两部分。IIR滤波器的传递函数、设计方法（直接设计、冲激响应不变法和双线性变换法）被详细讲解，而FIR滤波器则以窗函数法为例，介绍其设计原理和编程实践。 第八章扩展到离散时间随机信号，涉及随机变量的描述和功率谱密度的计算，这为理解噪声和信号的统计特性提供了关键知识。 整个实验指导书通过理论与实践相结合的方式，使学生能够在数字信号处理的各个环节上得到全面的训练，增强他们在实际工程问题中的应用能力。通过完成书中的实验和练习，学生不仅能掌握MATLAB技术，还能提升数字信号处理的理论素养和动手能力。