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1、数字信号处理实训(论文)明 作者： 日期：编号： 数字信号处理实训(论文)说明书题 目： 信号处理综合实训 院 （系）： 专 业： 电子信息工程 学生姓名： 学 号： 指导教师： 2011年 6月30日课 程（实训）设 计 任 务 书年级： 08级项目名称：信号处理综合实训项目类型硬件和软件特殊要求无承担学生姓名及学号 专业 电子信息工程联系电话13507732289项目设计要求：项目设计要求：（含如下内容）本实训分为两部分完成。1 通过运放实现模拟带通滤波器，要求：1） 实现滤波器至少二阶或者二阶以上。2） 中心频率为10KHz，品质因数为1.3。2 用MATLAB实现循环卷积。要求：1）
2、实现任意两序列的循环卷积；2） 通过MATLAB GUI设计实现循环卷积界面；3） 输出两序列的波形；4） 输出循环卷积后序列的波形。参考资料：1 程佩青 .数字信号处理教程。北京:清华大学出版社,20002 薛年喜.MATLAB在数字信号处理中的应用M.北京:清华大学出版社,2003 3 刘树棠.数字信号处理使用MATLABM.西安：西安交通大学出版社，20024 徐亚宁 .信号与系统M.电子工业出版社，2007。完成形式：（1）硬件设计现场检测；（2）软件设计可供实际检测；（3）完成实训设计报告。项目设计进度要求： 2011年6月20日： 选题，定题； 2011年6月21日24日：制作硬件
3、部分，分析实训任务，为程序编写作好准备 2011年6月25日：硬件调试、检测；程序编写与调试； 2011年6月2730日：撰写实训论文 2011年7月1日：上交作品及实训论文（上交电子稿及打印稿）；项目验收方式： 1、在实训期间进行验收，验收时同时交设计报告。2、设计报告要符合桂林电子科技大学实训论文统一格式。项目开始时间：2010-6-20项目结束时间：2010-7-1任务下达：摘 要本次实训分为两个部分：硬件和软件。在硬件部分上，我们设计并制作一个模拟带通滤波器实物；在软件部分，我们运用MATLAB软件处理信号数据，并学会用GUI设计人机交互界面。本次的实训中硬件的制作中我做的是二阶有源带
4、通滤波器，利用模拟电路和数字电路有关的知识，根据设定中心频率，采用集成运算放大器设计滤波器。制作过程是相对简单的，但在调试硬件上需要花费许多的时间才能使硬件达到所需特性要求。在软件设计部分，我利用MATLAB软件实现循环卷积计算，并学会运用MATLAB GUI设计人机交互界面，能过直观的看到结果。在实际工作中，两序列卷积是最基本的运算，在很多计算及项目中都会用到，因此必须利用MATLAB进行快速的计算来提高工作效率。关键词：带通滤波器；MATLAB GUI；数字信号处理。AbstractThe real lesson is divided into two parts ： hardware a
5、nd software. in the hardware parts, we design and make a mock with the filter ； in the software portion, we make use of matlab software and data processing signals in gui interfaces. interaction design man-machineWith the firm in hardware for me to do a second source with the filter, the use of simu
6、lation and digital circuit of the circuit, according to the centre frequency, the use of integrated operations of an amplifier filter. during the design was relatively simple, but in the hardware cost a lot of time to get the hardware needed. to achieve qualityIn software design, i used to roll up t
7、he circulation of matlab software the using matlab and learn to interaction design man-machine gui interfaces, to be straightforward see results. in actual work, and two rolls, a sequence of the most basic operation, in many of the project will be used to, so it must be using matlab quickly calculat
8、ions to improve efficiency.Keywords: With the filter , MATLAB GUI, Figures signal processing.目 录引言11 带通滤波器设计任务和要求11.1 设计任务11.2 设计要求12 带通滤波器设计原理依据和元器件的选择12.1 滤波器的介绍12.2 滤波器的设计22.3 NE5532运算放大器32.3 制作PCB板的流程42.4 注意事项43 调板以及测试分析43.1 测试仪器表43.2 电路板调整和测试43.3 测试结果和幅频图分析54 软件设计要求及任务65 卷积65.1 用DFT计算卷积65.1.1离散
9、时间序列f1(k)和f2(k)的卷积和定义：65.1.2在离散信号与系统分析中有两个与卷积和相关的重要结论：65.1.3调用函数：conv（）75.1.4连续卷积和离散卷积的关系：75.2 用DFT计算卷积85.2.1离散傅里叶变换(DFT)的推导85.2.2DFT及IDFT的定义102.2.3离散谱的性质112.2.4DFT总结122.2.5DFT性质125.3 使用FFT计算卷积145.4 循环卷积计算157 程序设计167.1程序设计流程图167.2循环卷积主程序177.3演示效果188 心得总结19谢 辞20参考文献21引言通过这个学期的数字信号处理课程学习，我对数字信号处理有了一个基
10、本的了解，并且已经学会了一些基本的应用。这次信号处理实训让我运用在课堂上学到的知识进行一个实战设计，以加深和巩固对数字信号处理的认识，并且让我们能够在实际工作中能够通过MATLAB灵活地帮助我们解决很多复杂的计算问题。因此我对这次实训抱着充分重视地态度并且积极准备，我知道数字信号处理涉及到很多方面的知识，并且其中往往蕴涵着很复杂的数学计算，因此在我们平时进行对数字电路的信号处理及分析时造成了很大的计算量，必然会大大增加我们的工作量并且会降低我们的工作效率。因此我们可以采用MATLAB建立一个个数学模型并加以求解，从而大大加快我们对很多复杂运算的计算速度以提高我们的工作效率。这次实训我选择的题目
11、是运用MATLAB计算两序列的循环卷积，而计算卷积的方法有很多种，我对各种方法进行比较和设计，并且在实际应用中体现几种方法的不同。相信通过这次实训我对MATLAB的运用一定会更加得心应手。1 带通滤波器设计任务和要求1.1 设计任务设计一个二阶有源带通滤波器。1.2 设计要求(1)中心频率：fc=13KHZ;(2)品质因数：Q=1.32 带通滤波器设计原理依据和元器件的选择2.1 滤波器的介绍滤波器是一种能是有用信号通过，滤除信号中的无用频率，既抑制无用信号的电子装置。有源滤波器时间上是一种具有特定频率响应的放大器。带通滤波器是一个可以通过特定频率而阻止其他频率通过的部件。理想的带通滤波器电路
12、的频响在通带内具有一定幅值和线性相移，其他区域内幅值应为零。但实际滤波器不能达到理想的要求。滤波器的阶数越高，幅频特性衰减的速率越快，但RC网络节数越多，元件参数计算越繁琐，电路调试越困难。任何高阶滤波器都可以由一阶和二阶滤波器级联而成。对于N为偶数的高阶滤波器，可以由N/2节二阶滤波器级联而成；而N为奇数的高阶滤波器可以由(N-1)/2节二阶滤波器和一个一阶滤波器级联而成，因此一阶滤波器和二阶滤波器是高阶滤波器的基础。2.2 滤波器的设计图2.1所示是一个多路负反馈二阶有源带通滤波器 ，它使用单个通用运算放大器（通用运放）接成单电源供电模式，易于实现。它的上限截止频率和下限截止频率可以非常近
13、，具有非常很强的频率选择性。令C1=C2=C，Req是R1和R2并联的值。品质因数Q等于中心频率除以带宽，Q = fc/BW。由式可以看出可以通过让R3的值远大于Req来获得大的Q值图2.1 多路负反馈二阶有源带通滤波器原理图Q值越大，频率选择性越好，带宽越小。反之则反。令中心频率为fc，则计算公式如下：其中通过计算可得出电容电阻值，并可列出元器件清单表1：表1 元器件清单电路元器件值R13.4KR21.5KR36.8KR410KR510KC14700pfC24700pfC31uf2.3 NE5532运算放大器NE5532是一个双运算放大器芯片，图2.2为NE5532的管教图。图2.2 NE5
14、532管脚图第1管脚是第一级放大器的输出端；第2管脚是第一级放大器的反相端输入端；第3管脚是第一级放大器的同相端输入端；第4和第8管脚分别为负直流源和正直流源输入端；第7管教为第二级放大器的输出端；第6管脚为第二级放大器的正相输入端；第5管教为第二级放大器的反相输入端。2.3 制作PCB板的流程 设计好原理图sch改变封装绘制PCB板布线布局打印PCB图纸印制铜板腐蚀铜板钻孔焊接元器件测板修改电路测试（直符合设计要求）。2.4 注意事项(1) 电阻的标称值应该尽可能接近设计值，则可以适当选用几个电阻并联；尽可能采用金属膜电阻电容及容差小于10%的电容，影响滤波器性能的主要因素是Req、R3、C1、C2及运放的功能。(2) 在测试过程
