chenc%f文件下載%f信號(hào)處理%f離散時(shí)間信號(hào)與系統(tǒng)第一章

數(shù)字信號(hào)處理陳普春

2011年2月23日

參考書[1]丁玉美，高西全.數(shù)字信號(hào)處理，西安電子科技大學(xué)出版社，2003年4月[2]門愛東.數(shù)字信號(hào)處理，人民郵電出版社，2003年4月[3]RichardG.Lyons.數(shù)字信號(hào)處理(英文影印版)，科學(xué)出版社，2003年3月[4]VinayK.Ingleetal.數(shù)字信號(hào)處理——應(yīng)用MATLAB，科學(xué)出版社，2003年3月[5]EmmanuelC.Ifeachoretal.數(shù)字信號(hào)處理實(shí)踐方法，電子工業(yè)出版社，2004年11月一.課程簡(jiǎn)介

數(shù)字信號(hào)處理是電子類專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。它的任務(wù)是使學(xué)生能掌握離散時(shí)間信號(hào)和系統(tǒng)的基本理論、基本分析方法以及FFT、數(shù)字濾波器等數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)。緒論1、本課程的性質(zhì)及作用2.本課程與其它課程的聯(lián)系《信號(hào)與系統(tǒng)》《復(fù)變函數(shù)與積分變換》《Matlab及應(yīng)用》3.課程內(nèi)容48學(xué)時(shí)授課＋8學(xué)時(shí)上機(jī)實(shí)驗(yàn)48學(xué)時(shí)授課：第1章離散時(shí)間信號(hào)與系統(tǒng)（4學(xué)時(shí)）第2章Z變換（4學(xué)時(shí)）第3章離散傅里葉變換（8學(xué)時(shí)）第4章快速傅里葉變換（8學(xué)時(shí)）第5章數(shù)字濾波器的基本結(jié)構(gòu)

（4學(xué)時(shí)）第6章IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法（8學(xué)時(shí)）第7章FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法

（6學(xué)時(shí)）習(xí)題課(6學(xué)時(shí))

8學(xué)時(shí)上機(jī)實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)一、信號(hào)、系統(tǒng)及系統(tǒng)響應(yīng)2學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)二、用FFT作譜分析2學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)三、用雙線性變換法設(shè)計(jì)IIR數(shù)字濾波器2學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)四、用窗函數(shù)法設(shè)計(jì)FIR數(shù)字濾波器2學(xué)時(shí)二、數(shù)字信號(hào)處理1、優(yōu)點(diǎn)：

1）精度高：10-6；

2）可靠性高：數(shù)字系統(tǒng)只有“0”和“1”兩個(gè)電平，受環(huán)境溫度及噪聲的影響??；

3）靈活：只需修改乘法器系數(shù)即可改變系統(tǒng)參數(shù)，比改變模擬系統(tǒng)方便得多；4）便于大規(guī)模集成化：由邏輯和記憶元件組成，高度規(guī)范。

5）時(shí)分復(fù)用：在同一時(shí)間段內(nèi)同時(shí)處理多路信號(hào)。

6）高性能：模擬頻譜儀只能分析10Hz以上的頻率，數(shù)字頻譜儀可分析10-3Hz的頻率；FIR濾波器可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的線性相位特性。

7）二維與多維信號(hào)處理：利用龐大的存儲(chǔ)單元可以存儲(chǔ)圖像信號(hào)。2、目的：濾除信號(hào)中的混雜的噪聲和干擾，方便信號(hào)特征參數(shù)的估計(jì)，或使其變成容易分析和辨識(shí)的形式。3、數(shù)字信號(hào)處理芯片

專用DSP

通用DSPTI(TexasInstruments)的TMS320系列AD(AdvanceDevice)的ADSP系列Lucent的DSP系列Motorola的DSP系列4、數(shù)字信號(hào)處理的應(yīng)用 濾波 消費(fèi)電子

通信 儀器 語音 工業(yè)控制與自動(dòng)化

圖像

醫(yī)療

軍事通信—移動(dòng)通信通信信—IP電話話消費(fèi)費(fèi)電電子子消費(fèi)費(fèi)電電子子工業(yè)業(yè)控控制制與與自自動(dòng)動(dòng)化化—Robot工業(yè)業(yè)控控制制與與自自動(dòng)動(dòng)化化醫(yī)療療圖像像軍事事—雷達(dá)達(dá)軍事事—數(shù)字字化化戰(zhàn)戰(zhàn)爭(zhēng)爭(zhēng)軍事事—偵察察衛(wèi)衛(wèi)星星連續(xù)續(xù)信信號(hào)號(hào)離散散信信號(hào)號(hào)抽樣樣插值值§1.1抽樣樣和和插插值值一、、抽抽樣樣：：第一一章章離離散散時(shí)時(shí)間間信信號(hào)號(hào)與與系系統(tǒng)統(tǒng)離散散時(shí)時(shí)間間系系統(tǒng)統(tǒng)：：輸輸入入、、輸輸出出均均為為離離散散信信號(hào)號(hào)的的系系統(tǒng)統(tǒng)。。連續(xù)續(xù)信信號(hào)號(hào)的的頻頻譜譜理想想抽抽樣樣信信號(hào)號(hào)的的頻頻譜譜二、、內(nèi)內(nèi)插插：：理想想低低通通理想想低低通通濾濾波波器器的的頻頻率率響響應(yīng)應(yīng)曲曲線線理想想低低通通：：~連續(xù)續(xù)信信號(hào)號(hào)可可由由離離散散信信號(hào)號(hào)插插值值得得到到例題題：：求連連續(xù)續(xù)信信號(hào)號(hào)及及其其對(duì)對(duì)應(yīng)應(yīng)的的離離散散信信號(hào)號(hào)的的頻頻譜譜，，觀觀察察采采用用不不同同的的抽抽樣樣頻頻率率對(duì)對(duì)函函數(shù)數(shù)的頻頻譜譜的的影影響響。。（1）以以對(duì)對(duì)抽抽樣樣得得到到，，求求；；（2）以以對(duì)對(duì)抽抽樣樣得得到到，，求求。。解：：連連續(xù)續(xù)信信號(hào)號(hào)的的頻頻譜譜：：離散散信信號(hào)號(hào)的的頻頻譜譜：：用MATLAB語言言編編程程繪繪出出連連續(xù)續(xù)信信號(hào)號(hào)和和離離散散信信號(hào)號(hào)的的頻頻譜譜并并驗(yàn)驗(yàn)證證抽抽樣樣定定理理的的正正確確性性。。方法法一一：：%本本程程序序繪繪出出連連續(xù)續(xù)信信號(hào)號(hào)及及其其對(duì)對(duì)應(yīng)應(yīng)的的離離散散信信號(hào)號(hào)的的頻頻譜譜，，%以以說說明明Shannon抽樣樣定定理理的的正正確確性性。。%chouyang.mfs=5000;T=1/fs;n=-25:25;xa=exp(-1000*abs(n*T));%抽樣信號(hào)號(hào)W=-7000:0.01:7000;Xa=2000./(1000^2+W.^2);subplot(321)plot(1000*n*T,xa)%繪連續(xù)信信號(hào)xlabel('tinmsec')%時(shí)間以毫毫秒為單單位ylabel('x_a(t)')subplot(322)plot(W,Xa)xlabel('\Omega')ylabel('X_a(\Omega)')title('連續(xù)信號(hào)號(hào)頻譜')axis([-1e41e402.2e-3])x1=xa;subplot(323)stem(n*T*1000,x1)xlabel('tinmsec')ylabel('x_1(n)')w=W*T;X1=(1-exp(-2000*T))./(1-2*cos(w)*exp(-1000*T)+exp(-2000*T));subplot(324)plot(W,T*X1)xlabel('\Omega')ylabel('X_1(\Omega)')title('離散信號(hào)號(hào)頻譜(f_s=5000Hz)')axis([-1e41e402.2e-3])fs=1000;T=1/fs;n=-5:5;x2=exp(-1000*abs(n*T));w=W*T;X2=(1-exp(-2000*T))./(1-2*cos(w)*exp(-1000*T)+exp(-2000*T));subplot(325)stem(n*T*1000,x2)xlabel('tinmsec')ylabel('x_2(n)')subplot(326)plot(W,T*X2)xlabel('\Omega')ylabel('X_2(\Omega)')title('離散信號(hào)號(hào)頻譜(f_s=1000Hz)')程序運(yùn)行行結(jié)果為為：方法二：：%jiaocai2d1.m%本程序完完成門愛愛東著《數(shù)字信號(hào)號(hào)處理》P.13頁%例2-1fs=5000;T=1/fs;n=-25:25;xa=exp(-1000*abs(n*T));%抽樣信號(hào)號(hào)W=-7000:0.1:7000;Xa=2000./(1000^2+W.^2);%連續(xù)信號(hào)號(hào)的頻譜譜subplot(321)plot(1000*n*T,xa)%繪連續(xù)信信號(hào)xlabel(‘tinmsec’)%時(shí)間以毫毫秒為單單位ylabel('x_a(t)')subplot(322)plot(W,Xa)%繪連續(xù)信信號(hào)的頻頻譜xlabel(‘\Omega’)%橫坐標(biāo)為為模擬角角頻率ylabel('X_a(\Omega)')text(3000,1.5e-3,‘f_m=2000Hz’)%fm為最大信信號(hào)頻率率fs=5000;T=1/fs;n=-25:25;x1=exp(-1000*abs(n*T));%抽樣信號(hào)號(hào)X1=x1*exp(-j*n'*W*T);%求離散序序列的頻頻譜subplot(323)stem(n*T*1000,x1)xlabel('tinmsec')ylabel('x_1(n)')subplot(324)plot(W,T*abs(X1))%由抽樣信信號(hào)頻譜譜插值得得到連續(xù)續(xù)信號(hào)的的頻譜xlabel('\Omega')ylabel('X_1(\Omega)')text(3000,1.5e-3,'f_s=5000Hz')fs=1000;T=1/fs;n=-5:5;x2=exp(-1000*abs(n*T));X2=x2*exp(-j*n'*W*T);subplot(325)stem(n*T*1000,x2)xlabel('tinmsec')ylabel('x_2(n)')subplot(326)plot(W,T*abs(X2))xlabel('\Omega')ylabel('X_2(\Omega)')text(2000,1.5e-3,'f_s=1000Hz')說明：的的編程程實(shí)現(xiàn)思思路：上機(jī)作業(yè)業(yè)：求連續(xù)信信號(hào)的的頻譜，，觀察采采用不同同的取樣樣頻率對(duì)對(duì)函數(shù)頻頻譜的影影響。（1）以對(duì)對(duì)取取樣樣得到，，求；；（2）以對(duì)對(duì)取取樣樣得到，，求。。比較和和及及，，說明抽抽樣信號(hào)號(hào)信息不失失真的條條件?！?.2離散時(shí)間間信號(hào)序序列一、單位位抽樣序序列：產(chǎn)生的的MATLAB函數(shù)：function[x,n]=impseq(n0,n1,n2)%Generatesx(n)=delta(n-n0);n1<=n,n0<=n2if((n0<n1)|(n0>n2)|(n1>n2))error('Argumentsmustsatisfyn1<=n0<=n2')endn=[n1:n2];x=[(n-n0)==0];例題：繪繪出。。解：n0=3;n1=-10;n2=10;[x,n]=impseq(n0,n1,n2);stem(n,x)xlabel('n')ylabel('\delta(n-3)')title('單位取樣序序列')運(yùn)行結(jié)果：：二、單位階階躍序列：：產(chǎn)生的的MATLAB函數(shù)：function[x,n]=stepseq(n0,n1,n2)%Generatesx(n)=u(n-n0);n1<=n,n0<=n2if((n0<n1)|(n0>n2)|(n1>n2))error('Argumentsmustsatisfyn1<=n0<=n2')endn=[n1:n2];x=[(n-n0)>=0];例題：繪出出。。解：n0=3;n1=-10;n2=10;[x,n]=stepseq(n0,n1,n2);stem(n,x)xlabel('n')ylabel('u(n)')title('單位階躍序序列')三、矩形序序列：例題：編程程繪出序列列的的圖形形。解：n0=0;m0=4;n1=-10;n2=10;[x,n]=stepseq(n0,n1,n2);[y,n]=stepseq(m0,n1,n2);stem(n,x-y)xlabel('n')ylabel('R_N(n)')title('矩形序列')上機(jī)作業(yè)：在指定區(qū)間間上編程繪繪制下列序序列的圖形形：1、2、§1.3線性移不變變系統(tǒng)一、線性：：思考：系統(tǒng)統(tǒng)y(n)=4x(n)為線性系統(tǒng)統(tǒng)嗎？y(n)=4x(n)+6呢？二、移不變變性：線性移不變變系統(tǒng)：思考：y(n)=4x(n)+6是移不變系系統(tǒng)嗎？y(n)=nx(n)呢？線性卷積和和例題：給定兩個(gè)個(gè)序列：求：線性卷卷積和。。解：方法1方法2：3456810+91215310222215方法3：345×123912156810+345310222215x(n)h(n)y(n)求卷積的MATLAB函數(shù)：function[y,ny]=myconv(x,nx,h,nh)%Modifiedconvolutionroutineforsignalprocessing%---------------------------------------------------%[y,ny]=myconv(x,nx,h,nh)%[y,ny]=convolutionresult%[x,nx]=firstsignal%[h,nh]=secondsignal%function[y,ny]=myconv(x,nx,h,nh)h=h';lx=length(x);lh=length(h);y=zeros(lh,lx+lh-1);y1=h*x;%矩陣乘法fori=1:lhy(i,i:i+lx-1)=y1(i,:);%把矩陣乘法法得到的矩矩陣元素向向右錯(cuò)位endy=sum(y);%把每一列元元素值相加加，得到線線性卷積和和值ny=[nx(1)+nh(1):nx(end)+nh(end)];%得到線性卷卷積和的自自變量解本題的MATLAB程序如下：：x=[345];nx=[-1:1];h=[123];nh=[-1:1];[y,ny]=myconv(x,nx,h,nh)subplot(221)stem(nx,x)xlabel('n')ylabel('x(n)')title('第一一個(gè)個(gè)序序列列')subplot(223)stem(nh,h)xlabel('n')ylabel('h(n)')title('第二二個(gè)個(gè)序序列列')subplot(222)stem(ny,y)xlabel('n')ylabel('y(n)')title('卷積積和和序序列列')上機(jī)機(jī)作作業(yè)業(yè)：：給給出出兩兩個(gè)個(gè)序序列列：：求線線性性卷卷積積：：。。答案案：：三、、因因果果性性：：某某時(shí)時(shí)刻刻的的輸輸出出只只取取決決于于該該時(shí)時(shí)刻刻及及其其以以前前的的輸輸入入。。四、、穩(wěn)穩(wěn)定定性性：：有有界界輸輸入入產(chǎn)產(chǎn)生生有有界界輸輸出出。。例題題：：一一個(gè)個(gè)線線性性時(shí)時(shí)不不變變系系統(tǒng)統(tǒng)的的單單位位脈脈沖沖響響應(yīng)應(yīng)為為：：求當(dāng)當(dāng)輸輸入入信信號(hào)號(hào)為為矩矩形形序序列列時(shí)時(shí)的的輸出出。。解：：作業(yè)業(yè)：：P.42289、靜夜四無鄰鄰，荒居舊業(yè)業(yè)貧。。12月-2212月-22Tuesday,December20,202210、雨中黃葉樹樹，燈下白頭頭人。。17:11:2617:11:2617:1112/20/20225:11:26PM11、以我獨(dú)沈久久，愧君相見見頻。。12月-2217:11:2617:11Dec-2220-Dec-2212、故故人人江江海海別別，，幾幾度度隔隔山山川川。。。。17:11:2617:11:2617:11Tuesday,December20,202213、乍乍見見翻翻疑疑夢(mèng)夢(mèng)，，相相悲悲各各問問年年。。。。12月月-2212月月-2217:11:2617:11:26December20,202214、他他鄉(xiāng)鄉(xiāng)生生白白發(fā)發(fā)，，舊舊國(guó)國(guó)見見青青山山。。。。20十十二二月月20225:11:26下下午午17:11:2612月月-2215、比不了得得就不比，，得不到的的就不要。。。。十二月225:11下下午12月-2217:11December20,202216、行動(dòng)出出成果，，工作出出財(cái)富。。。2022/12/2017:11:2617:11:2620December202217、做前，，能夠環(huán)環(huán)視四周周；做時(shí)時(shí)，你只只能或者者最好沿沿著以腳腳為起點(diǎn)點(diǎn)的射線線向前。。。5:11:26下午午5:11下午午17:11:2612月-229、沒有失失敗，只只有暫時(shí)時(shí)停止成成功！。。12月-2212月-22Tuesday,December20,202210、很多事事情努力力了未必必有結(jié)果果，但是是不努力力卻什么么改變也也沒有。。。17:11:2617:11:2617:1112/20/20225:11:26PM11、成功功就是是日復(fù)復(fù)一日日那一一點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)小小小努力力的積積累。。。12月月-2217:11:2617:11Dec-2220-Dec-2212、世世間間成成事事，，不不求求其其絕絕對(duì)對(duì)圓圓滿滿，，留留一一份份不不足足，，可可得得無無限限完完美美。。。。17:11:2617:11:2617:11Tuesday,December20,202213、不知香積積寺，數(shù)里里入云峰。。。12月-2212月-2217:11:2617:11:26December20,202214、意志堅(jiān)強(qiáng)強(qiáng)的人能把把世界放在在手中像泥泥塊一樣任任意揉捏。。20十二二月20225:11:26下下午17:11:2612月-2215、楚塞三湘湘接，荊門門九派通。。。。十二月225:11下下午12月-2217:11December20,202216、少少年年十十五五二二十十時(shí)時(shí)，，步步行行奪奪得得胡胡馬馬騎騎。。。。2022/12/2017:11:26