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ディジタル信号処理シリーズ 【シリーズ一覧へ】

無償ソフトウェアScilabで試してビジュアルに学ぶ

アナログ・フィルタ 理論&設計入門

三谷 政昭 著
B5変型判 216ページ
CD-ROM付き
定価3,024円(税込)
JAN9784789830973

2009年1月1日発行

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 信号処理技術は,アナログ,ディジタルを問わず,通信や音声処理,画像処理,制御,計測など,多彩な分野で当たり前のように使われている要素技術であるため,今こそ,この技術をしっかりと使いこなすことができる専門家が求められています.
 さて,『Scilabで学ぶディジタル信号処理』を発刊してからニ年余りを経過し,「フィルタ設計の基本的な原理や手順を体系的にまとめた解説書があれば助かるのになあ」という読者の方の要望に応える形で,本書を出版することになりました.自筆のCQ出版社の発行雑誌『Interface』2006年9月号の特集記事『アナログ&ディジタル・フィルタ設計入門』を発展させた内容にして,アナログとディジタルとを相互に関連づけながら,フィルタ理論と設計を懇切丁寧に解説しています.
 信号処理の中核に位置するアナログ・フィルタおよびディジタル・フィルタの基本を体系的にまとめ,その原理から徹底してわかりやすく,しかも理解が容易なように,互いの関連性を強く意識して解説することにしました.


目次

はじめに

第1章 フィルタ設計のためのScilab入門
 1.1 Scilabとは
 1.2 Scilabの基本コマンドによる処理
  1.2.1 入力,出力表示
  1.2.2 特別な定数
  1.2.3 演算記号の表記と比較演算の表記
  1.2.4 音,画像の信号データ
  1.2.5 信号データの抽出
  1.2.6 信号データの行列演算
  1.2.7 信号データの操作
  1.2.8 信号データの要素演算
  1.2.9 特殊な信号データ
  1.2.10 信号波形のグラフ表示
 1.3 Scilabプログラムの作成から実行まで
 1.4 Scilabにおける多項式のプログラム記述
  1.4.1 多項式の定義と根の計算
  1.4.2 多項式の加減乗除,微分(導関数)の計算
  1.4.3 多項式の代入計算
  1.4.4 有理関数のプログラム記述の基本
 1.5 関数定義と便利なフィルタ解析ツール・ライブラリ
 コラム1 入力時に知っておくと便利な機能
 コラム2 通常のプロンプトでない状態からの復帰処理
 コラム3 Scilabのリセット

第2章 アナログ・フィルタとディジタル・フィルタ
 2.1 フィルタリングと周波数特性(利得,位相)
 2.2 アナログ・フィルタの考え方
  2.2.1 RC回路によるフィルタリング
  2.2.2 積分フィルタ
  2.2.3 微分フィルタ
 2.3 ディジタル・フィルタの考え方
  2.3.1 四則計算と入出力関係
  2.3.2 移動平均フィルタ
  2.3.3 移動差分フィルタ

第3章 フィルタのいろいろな特性とその分類
 3.1 周波数特性による分類
  3.1.1 フィルタのもつ周波数選択性
  3.1.2 フィルタの分類
 3.2 利得特性による分類
  3.2.1 フィルタ処理における利得と周波数特性
  3.2.2 フィルタ設計の目標と特性カーブ
 3.3 位相特性による分類
  3.3.1 フィルタ処理における位相特性
  3.3.2 オールパス・フィルタの位相特性
  3.3.3 線形位相と非線形位相のプログラム例
 3.4 構成方式による分類
  3.4.1 パッシブ・フィルタ(LCRフィルタ,受動フィルタ)
  3.4.2 アクティブ・フィルタ(能動フィルタ)
  3.4.3 ディジタル・フィルタ
 コラム4 dB(デジベル)の定義
 コラム5 プログラム実行時における異常状態の強制終了

第4章 アナログ・フィルタの特性解析に便利なツール
 4.1 特性解析の基本は複素数のフェーザ表示(極座標)
 4.2 周波数特性の数式による表現
  4.2.1 直交座標と極座標
  4.2.2 利得特性
  4.2.3 位相特性
 4.3 アナログ信号とラプラス変換
 4.4 信号の入出力と微積分方程式
 4.5 伝達関数とインパルス応答
  4.5.1 インパルス応答
 4.6 いろいろな入力に対する出力応答
  4.6.1 ステップ応答
  4.6.2 正弦波応答
  4.6.3 方形波応答
 4.7 伝達関数と周波数特性
 4.8 電子回路シミュレータ“サーキット・ビューワ(CircuitViewer)”

第5章 アナログ・フィルタの基本的な伝達関数とその性質
 5.1 アナログ・フィルタの伝達関数
  5.1.1 1次のLPF(ローパス・フィルタ)
  5.1.2 1次のHPF(ハイパス・フィルタ)
  5.1.3 1次のAPF(オールパス・フィルタ)
  5.1.4 2次のLPF(ローパス・フィルタ)
  5.1.5 2次のHPF(ハイパス・フィルタ)
  5.1.6 2次のBPF(バンドパス・フィルタ)
  5.1.7 2次のBEF(バンド・エリミネート・フィルタ)
  5.1.8 2次のAPF(オールパス・フィルタ)
 5.2 極,零点のもつ物理的な意味
  5.2.1 極についての制約(アナログ・フィルタの安定性)
  5.2.2 零点の性質
  5.2.3 極および零点と周波数特性
 5.3 アナログ・フィルタ実験室

第6章 各種プロトタイプ・フィルタ
 6.1 バタワース形フィルタ
 6.2 チェビシェフ形フィルタ
 6.3 逆チェビシェフ形フィルタ
 6.4 連立チェビシェフ形フィルタ

第7章 周波数変換による各種アナログ・フィルタの導出
 7.1 プロトタイプ(基準)・ローパス・フィルタ
 7.2 ローパスからローパスへの変換
 7.3 ローパスからハイパスへの変換
 7.4 ローパスからバンドパスへの変換
 7.5 ローパスからバンド・エリミネートへの変換

第8章 アナログ・フィルタの伝達関数設計
 8.1 ローパス・フィルタ(LPF)の伝達関数設計
  8.1.1 バタワース形LPF(ローパス・フィルタ)
  8.1.2 チェビシェフ形LPF(ローパス・フィルタ)
  8.1.3 逆チェビシェフ形LPF(ローパス・フィルタ)
  8.1.4 連立チェビシェフ形LPF(ローパス・フィルタ)
  8.1.5 各フィルタ特性の所要次数の相互比較
  8.1.6 ローパス⇒ローパスの周波数変換による設計
 8.2 HPF(ハイパス・フィルタ)の伝達関数設計
 8.3 BPF(バンドパス・フィルタ)の伝達関数設計
 8.4 BEF(バンド・エリミネート・フィルタ)の伝達関数設計
 8.5 各種アナログ・フィルタの設計プログラム

付録 Scilabのインストールから実行準備まで



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