数字信号处理 (1).ppt

1.数字信号处理的基本概念凡是利用数字计算机或专用数字硬件、对数字信号所进行的一切变换或按预定规则所进行的一切加工处理运算。例如：滤波、检测、参数提取、频谱分析等。或者说：数字信号处理是用数值计算的方法，完成对信号的处理。因此处理的实质是“运算”，运算的基本单元是延时器、乘法器和加法器。2.数字信号处理基本学科分支DSP:狭义理解可为DigitalSignalProcessor——数字信号处理器广义理解可为DigitalSignalProcessing——数字信号处理技术在此我们讨论的DSP的概念是指广义的理解。DSP的经典内容：*数字信号滤波——分为经典滤波和现代滤波经典滤波为本科阶段学。主要为FIR和IIR滤波器*数字信号频谱分析——FFT谱分析3.讲授内容绪论1.离散时间信号与系统的时域分析2.离散时间信号与系统的频域分析3.离散傅里叶变换DFT4.快速傅里叶变换FFT5.IIRDF的设计6.FIRDF的设计7.数字滤波器结构重点内容：①DFT及其频谱分析（3、4）；②数字滤波器的设计（5～7章）；基础部分：①离散时间信号和系统、线性时不变系统理论（1章）；②Z变换、序列的傅里叶变换（2章）；第一部分：数字滤波器的设计第5章IIR滤波器的设计一、滤波器的基本概念1.什么是滤波器、数字滤波器？滤波器，是指能够使输入信号中某些频率分量充分地衰减，同时保留那些需要的频率分量的一类系统。数字滤波器——把输入序列通过一定的运算变换成所要求的输出序列，实质上就是一个离散时间系统。2.分类（1）经典滤波器和现代滤波器（2）IIR和FIR滤波器（3）低通、高通、带通、带阻滤波器注意：所谓低、高、带、带阻都是针对ω从0～π一段的幅度特性而言的,也就是说，数字滤波器处理的信号频率应该小于fs/2；数字滤波器的频响是周期的，且在每一周期内，幅频特性具有对称性；理想滤波器都是非因果系统。3.性能指标描述其中，称为幅频响应，称为相频响应。掌握描述滤波器性能指标的参数及其含义。——通带截止频率——阻带截止频率——通带（允许的）最大衰减——阻带（应达到的）最小衰减4.设计方法设计一个数字滤波器一般包括三个基本步骤：1.确定所设计滤波器的技术指标。2.设计一个H(z)，使3.用一个有限精度的算法去实现这个系统函数。二、模拟滤波器的设计1.为什么要设计模拟滤波器2.了解常用的模拟滤波器及其特点（1）巴特沃斯（Butterworth）滤波器通带具有最大平坦度，但从通带到阻带衰减较慢。（2）切比雪夫（Chebyshev）滤波器能迅速衰减，但通带或阻带有波纹。（3）椭圆（Ellipse）滤波器通带和阻带等波纹。（4）贝塞尔（Bessel）滤波器着重相频响应，通带内有较好的线性相位。三、脉冲响应不变法了解设计思路，掌握映射关系和优缺点，能从1.变换原理2.s平面与z平面的映射关系（z=esT）3.频率混叠效应了解频率混叠效应产生的原因，如何减小？4.优缺点1）数字滤波器的单位脉冲响应完全模仿模拟滤波器的冲激响应，所以时域逼近良好。2）频率变化是线性关系ω=ΩT。3）会产生频率混叠现象。只适合带限滤波器（如低通、带通滤波器）的设计，不适合高通、带阻滤波器的设计。四、双线性变换法2.优缺点（1）消除了频率混叠现象，可适用于低通、高通、带通或带阻等各种类型数字滤波器的设计。（2）ω与Ω呈非线性关系，引入了非线性频率失真。