模拟信号数字处理课件.ppt

第四章 模拟信号数字处理;作业;本章内容： ;4.1 模拟信号数字处理原理方框图;4.2 模拟信号与数字信号的相互转换;图4.2.1 对模拟信号进行采样;单位冲激串: 理想采样信号: ;它们的频域表示:;频域表示变换如下图:;采样原信号的恢复过程;采样信号频谱中的频谱混叠现象; 采样定理总结如下:;表 一些典型的数字信号处理系统;4.2.2 由模拟信号到时域离散信号采样频率的确定;对理想采样信号 进行傅里叶变换: ; 采样序列信号　　　　的傅里叶变换： 理想采样信号频谱和采样序列频谱之间的关系： 此式即为采样序列频谱和模拟信号频谱之间的关系式; 结论： 　 从模拟信号到时域离散信号的采样频率仍要按照理想采样定理确定，即采样频率必须大于等于模拟信号最高频率的２倍以上。;4.2.3 带通信号采样;图1 ， 时，带通信号的采样频谱 ; 图2 不是整数时对带通信号的采样 ;4.2.4 A/D变换器;得到的采样序列;4.2.5 将数字信号转换成模拟信号 1.理想恢复 理想低通滤波器 理想采样信号输出用 表示为： ;化简得: 因满足采样定理,故得插值公式 即通过插值函数 把 和 联系起来. ;内插函数 波形;理想恢复具体过程 ;2．D/A变换器;插值可恢复成模拟信号。 插值方法有很多种，最简单的是常数插值，它的实现用零阶保持器：;通过与理想恢复比较，得出零阶保持器的问题： 1）在 区域，幅度不够平坦，会造成信号的失真，影响在一些高保真系统中的应用。 2） 的区域增加了很多的高频分量，表现在时域上，就是恢复出的模拟信号是台阶形的。 ; 针对问题的措施： 在D/A变换器以前，增加一个数字滤波器（起提升高频幅度的作用），这样再经过零阶保持器（保持幅度不下降），就可以满足高保真的要求。 平滑滤波器--滤出多余的高频分量 ;4.3 对数字信号处理部分的设计考虑;例4.1：下图表示的是在钢琴上敲击若干键，得到的声音的 频谱曲线，频率范围为250～2500 Hz。其中C, E和G表示的 是敲击中央C, E和G键时发出声音的基本频率分量。试将C, E, G三个基本音提出来，并将G键的基本音衰???0.707倍， 使这三个琴键的声音基本平衡。;预 滤 波 器;3dB截止频率为 C，E和G键的模拟频率为262, 330和392 Hz，相应的数字 频率分别为 和 。要求在 频带内 幅度平稳，在 频带幅度单调下降，在 处下 降-3dB，在 处下降 -40dB。 （4）D/A变换器：选择8位，采样频率为912 Hz以上。 （5）平滑滤波器：这也是一个模拟低通滤波器，最高截止 频率决定于数字信号处理后的信号最高频率。该例题应该 选择截止频率为456 Hz。 ;4.4 线性模拟系统的数字模拟;分析 和 之间的关系：;低通带截至频率为 ，因此得到 则等效模拟滤波器的传输函数为 式中 所以 数字系统的单位脉冲响应和模拟系统的单位冲激响应的关系为;结论： 模拟系统的传输函数或单位冲激响应 数字系统的传输函数或者单位脉冲响应 设计方法： 脉冲响应不变法 其缺点： 想用数字滤波器模拟一个模拟高通滤波器，则无论用多 高的采样频率，都会因为频谱混叠而无法进行模拟。 ;本节主要讲述：;4.5.1 公式推导及参数选择 一、利用DFT计算连续信号的频谱分析过程; 从图中可以看出，这是一次次的近似过程，首先，用离散采样信号的 DTFT 来近似连续信号 的傅立叶变换 ，其次，将x(n) 截短，这一过程等效于用一矩形序列RN(n)与x(n)相乘，其DTFT为 最后，再对截短的信号作DFT ;1）将 的持续观察时间为Tp,它的傅立叶变换为;模拟信号进行频谱分析时，有几个重要的参数要选择， 采样频率 信号的最高截止频率 频率分辨率F 频率的采样间隔，是用DFT分析频率时，能够分辨的两个频率分量最小的间隔，频率分辨率 频谱分析范围 采样点N 与对信号的观测时间 有关 参考公式： ;例4.2 对模拟信号进行频谱分析,要求谱分辩率 信号最高频率 。试计算最小的记录时间 最大的采样间隔 ,最少的采样点数 及谱分析范 围.如果信号的最高频率不变,采样频率不能降低，如 何改变参数将谱分辨率提高1倍。 解：利用上页公式,