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1、数字信号处理与Simulink仿真林谦 任何一个信号都可以用两种方式来表达 一个定义在时域 或空域 上 一个定义在频域上 看起来的样子通常截然不同 但是殊途同归地描述着同一个信号 在数学上 这种翻译过程被称为 傅立叶变换 一个在时域或空域上看起来很复杂的信号通常在频域上的表达会很简单 如图是一张人脸和它对应的傅立叶变换 可以看出 所有的频域信号差不多都分布在中心周围 而大部分周边区域都是黑色的 即零 傅里叶变换的物理意义 从数字波形上了解信号的时域和频域 4 直流分量 10Hz 100Hz 5 直流分量 10Hz 100Hz 已知输入序列x n 单位脉冲相应h n 经过理想滤波器 系统时域和频
2、域的输出如下 时域 频谱 0 0 0 为什么要在频域处理信号 1 时域可以直观的观测到信号的形状 但是 不能用有限的参数对信号进行准确的描述 2 频域分析可以将复杂信号分解为简单的信号 正弦信号 的叠加 可以更加精确的了解信号的 构造 对于图像 二维信号 低频部分时指图像中变化缓慢的部分 高频部分对于边缘或突变部分 高频噪声滤除 图像处理和信号传输都需要利用滤波器 对于高速传输信号 传输线对高频信号衰减更厉害 为什么选择数字滤波器 数字滤波器由数字乘法器 加法器和延时单元组成的一种算法或装置 数字滤波器的功能是对输入离散信号的数字代码进行运算处理 以达到改变信号频谱的目的 数字滤波器可用计算机
3、软件实现模拟滤波器有有源和无源的 有源滤波器主要是有运放 或者跨到运放 及电阻 电容构成 无源的滤波器主要是R L C构成 模拟滤波器会有电压漂移 温度漂移和噪声等问题 而数字滤波器不存在这些问题 因而可以达到很高的稳定度和精度 从实现手段上看 模拟滤波器一般用电容 电感这些模拟器件搭建的 数字滤波器可以通过软件或者数字芯片来实现 模拟滤波器参数改变时要更换电容 电感 很麻烦 数字滤波器参数改变时有时只需要修改一下系数就可以做到从技术指标上看 举个例子模拟滤波器要达到 60dB就非常困难了 而数字滤波器可以比较容易地达到这个指标 分别是通带和阻带的容限 具体指标常用通带允许的最大衰减阻带应达到
4、的最小衰减 滤波器指标 数字滤波器是由一系列滤波器系数定义的 只需要简单改变滤波器系数就可以完成滤波器特性的修改 数字滤波器系数与滤波器指标的换算 数字滤波器的分类 FIR数字滤波器窗函数法 理想低通滤波器频域 理想低通滤波器时域 下标d表示理想低通 IIR数字低通滤波器设计 1 确定数字滤波器的技术指标将数字滤波器指标转换为模拟滤波器指标设计模拟低通滤波器 4 模拟低通滤波器转换为数字低通滤波器 数字滤波器的FDATOOL设计方法 滤波器的仿真 三个信号叠加 滤波后的结果 OriginalData AfterChannel SignalPassChannelmodel Tx Channel LEQ Tape0 Sum Amp IIRFilter DFESimulinkmodel Z s Z s Z s TAP0 LE LE一共有3级IIR滤波器 通过零点和极点设计滤波器 下表的pole zero代入后matlab模拟的结果 LEQ如何补偿高频部分 THEEND 此课件下载可自行编辑修改 此课件供参考 部分内容来源于网络 如有侵权请与我联系删除
