电子科大数字信号处理课件
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电子科技大学-数字信号处理研究生课程课件2008-3
... pM e jM ... dN e jN
Example It is wanted the DTFT of
Solution
1,0 n N 1
x[n] RN [n]
0,other n
X (e j
)
X
( )
N 1
e
jn
n0
1 e jNω 1 e jω
§3 Discrete-Time Signals In the Transform
Domain
§3.1 DTFT(Discrete Time Fourier Translation )
3.1.1 Definition x[n] X(e jω )
X(ejω )
x[n]e
jnω
n
x[n]
F (e j ) f [n]
11
2 1a
... n
2
0c
2
Usually, DTFT of signals has the form of
ratio higher order polynomials:
X (e j )
p(e j ) D(e j )
p0 p1e j d0 d1e j
.
Example IF f [n] an[n] ( a 1 ),
Its DTFT is wanted.
Solution
F(e jω )
a n e jnω
n0
1 1 ae jω
(
1 (1 acosω )
jasinω
)
F(e jω )
电子科技大学-数字通信课件整理版
同相分量 正交分量
18
2.1 带通与低通信号的表示
xl (t ) xi (t ) jxq (t )
ˆ(t )sin 2 f0t ] xi (t ) [ x(t )cos 2 f0t x
ˆ(t )cos 2 f0t x(t )sin 2 f0t ] xq (t ) [ x
其中:
2 rx (t ) xi2 (t ) xq (t )
代入 x(t ) Re rx (t )e j 2 f0t x ( t )
(t ) tan 1
xq (t ) xi (t )
19
x(t ) rx (t )cos[2 f0t x (t )]
极坐标表达式
本节目的:
希望将所有带通信号与系统简化为等效低通信号,这样可以 大大简化带通信号的处理。
14
2.1 带通与低通信号的表示
理论依据:
实信号x(t)的傅里叶变换特性:
X ( f ) X ( f )
*
X ( f ) X ( f )
X * ( f ) X ( f )
幅度偶对称 相位奇对称
低通变为带通 的处理过程 —— 调制
调制器
21
2.1 带通与低通信号的表示
ˆ(t )]e j 2 f0t xl (t ) x (t )e j 2 f0t [ x(t ) jx ˆ(t )sin 2 f0t ] j[ x ˆ(t )cos 2 f0t x(t )sin 2 f0t ] xl (t ) [ x(t )cos 2 f0t x
n sin2wt n / 2w s(t ) s 2w 2wt n / 2w n
Hartle数据) 结论: 当最大的信号幅度限于Amax,且幅度分辨率为Aδ时,存 在一个能在带限信道上可靠通信的最大数据速率。
18
2.1 带通与低通信号的表示
xl (t ) xi (t ) jxq (t )
ˆ(t )sin 2 f0t ] xi (t ) [ x(t )cos 2 f0t x
ˆ(t )cos 2 f0t x(t )sin 2 f0t ] xq (t ) [ x
其中:
2 rx (t ) xi2 (t ) xq (t )
代入 x(t ) Re rx (t )e j 2 f0t x ( t )
(t ) tan 1
xq (t ) xi (t )
19
x(t ) rx (t )cos[2 f0t x (t )]
极坐标表达式
本节目的:
希望将所有带通信号与系统简化为等效低通信号,这样可以 大大简化带通信号的处理。
14
2.1 带通与低通信号的表示
理论依据:
实信号x(t)的傅里叶变换特性:
X ( f ) X ( f )
*
X ( f ) X ( f )
X * ( f ) X ( f )
幅度偶对称 相位奇对称
低通变为带通 的处理过程 —— 调制
调制器
21
2.1 带通与低通信号的表示
ˆ(t )]e j 2 f0t xl (t ) x (t )e j 2 f0t [ x(t ) jx ˆ(t )sin 2 f0t ] j[ x ˆ(t )cos 2 f0t x(t )sin 2 f0t ] xl (t ) [ x(t )cos 2 f0t x
n sin2wt n / 2w s(t ) s 2w 2wt n / 2w n
Hartle数据) 结论: 当最大的信号幅度限于Amax,且幅度分辨率为Aδ时,存 在一个能在带限信道上可靠通信的最大数据速率。
课件:数字信号处理,第五章,电子科技大学
Example N-point DFT of x[n] cos nRN [n] 6 (N=12) is wanted.
Solution
X [k ] x[n]W
n 0
N 1
kn N
1 [e n 0 2
11
j
2 n 12
e
j
2 n 12
]e
j
2 kn 12
6, k 1, 11 { 0, orthers
Solution 2 Using (B), we get
1 j 12 n j 12 kn 1 j 12 n j 12 kn X [k ] [ e e e e ] 2 n 0 2
~ 11 2 2 2 2
1 11 j 12 ( k 1) n 1 11 j 12 ( k 11) n e e 2 n 0 2 n 0
• Making use of the identity
( k r ) n W N n 0 N 1
N , for k r N , l an integer 0, otherwise
we get
N / 2, G[k ] N / 2, 0, for k r for k N r otherwise
k
Example x[n] cos n 6 has DFS, the coefficients are wanted. Solution 1
1 x[n] e 2
~ 2 j n 12
~
1 e 2
2 j n 12
1 e 2
j
2 n 12
1 e 2
j
2 (11) n 12
《数字信号处理技术》PPT课件
为便于数学处理,对截断信号做周期延拓,得到虚拟的 无限长信号。
§14.4 信号的截断、能量泄露
周期延拓后的信号与真实信号是不同的,下面从数学的角 度来看这种处理带来的误差情况。
设有余弦信号x(t),用矩形窗函数w(t)与其相乘,得到截 断信号:y(t) =x(t)w(t)
将截断信号谱 XT(ω)与原始信号谱X(ω)相比较可知,它已 不是原来的两条谱线,而是两段振荡的连续谱. 原来集中在f0处
a) 多种多样的工业用计算机。
§14.1 数字信号处理概述
2) 计算机软硬件技术发展的有力推动
b) 灵活、方便的计算机虚拟仪器开发系统
§14.1 数字信号处理概述
案例:铁路机车FSK信号检测与分析
京广线计划提速到200公里/小时 合作任务:机车状态信号识别(频率解调)
§14.2 模数(A/D)和数模(D/A)
§14.3 采样定理
2 采样定理
A/D采样前的抗混迭滤波:
对象
物理信号
传 感 器
电信号
放 大 调 制
电信号
A/D 转换
数字信号
展开
放大
低通滤波 (0~Fs/2)
§14.3 采样定理
用计算机进行测试信号处理时,不可能对无限长的 信号进行测量和运算,而是取其有限的时间片段进行分析, 这个过程称信号截断。
1、数字信号处理的主要研究内容
数字信号处理主要研究用数字序列来表示测试信号,并 用数学公式和运算来对这些数字序列进行处理。内容包括数字 波形分析、幅值分析、频谱分析和数字滤波。
A
X(0)
X(1)
0
t
X(2)
E
1 N
X
i
X(3)
X(4)
§14.4 信号的截断、能量泄露
周期延拓后的信号与真实信号是不同的,下面从数学的角 度来看这种处理带来的误差情况。
设有余弦信号x(t),用矩形窗函数w(t)与其相乘,得到截 断信号:y(t) =x(t)w(t)
将截断信号谱 XT(ω)与原始信号谱X(ω)相比较可知,它已 不是原来的两条谱线,而是两段振荡的连续谱. 原来集中在f0处
a) 多种多样的工业用计算机。
§14.1 数字信号处理概述
2) 计算机软硬件技术发展的有力推动
b) 灵活、方便的计算机虚拟仪器开发系统
§14.1 数字信号处理概述
案例:铁路机车FSK信号检测与分析
京广线计划提速到200公里/小时 合作任务:机车状态信号识别(频率解调)
§14.2 模数(A/D)和数模(D/A)
§14.3 采样定理
2 采样定理
A/D采样前的抗混迭滤波:
对象
物理信号
传 感 器
电信号
放 大 调 制
电信号
A/D 转换
数字信号
展开
放大
低通滤波 (0~Fs/2)
§14.3 采样定理
用计算机进行测试信号处理时,不可能对无限长的 信号进行测量和运算,而是取其有限的时间片段进行分析, 这个过程称信号截断。
1、数字信号处理的主要研究内容
数字信号处理主要研究用数字序列来表示测试信号,并 用数学公式和运算来对这些数字序列进行处理。内容包括数字 波形分析、幅值分析、频谱分析和数字滤波。
A
X(0)
X(1)
0
t
X(2)
E
1 N
X
i
X(3)
X(4)
电子科大《数字信号处理(DSP)》第6章 数字滤波器
jω jω jω
理想滤波器
让某些频率的信号完全通过—增益为1 让某些频率的信号完全通过—增益为1; 完全滤除其他频率的信号—增益为0 完全滤除其他频率的信号—增益为0;
1 for some ω H (ω ) = 0 for others
通带 阻带
典型理想滤波器
低通 高通 通带 阻带
带通
带阻
20 log10 ( H (ωc ) ) = −3
H (ωc )
2
1 = 2
根据能量通过的状态来区分通带和阻带 !
数字滤波器的设计
设计最简单的数字滤波器来满足指定 的技术指标; 的技术指标; 需要建立系统函数与系统频率响应的 对应关系。 对应关系。
系统函数与频率响应的关系
对比z变换和DTFT的定义式 对比z变换和DTFT的定义式 DTFT
截止频率 带宽
理想低通滤波器的表达
1 ω ≤ ωc sin ωc n DTFT jω hd [n ] = ← → H d e = π n 0 ωc < ω ≤ π
( )
冲激响应
频率响应
利用低通滤波器构建其他滤波器
利用低通滤波器构建其他滤波器
设理想低通滤波器的频率响应和冲激响应为
H ω c e jω
H ( z ) = ∑ h[n]z − n
n =0 ∞
He
( ) = ∑ h[n]e
jω ∞ n =0
− jnω
可以得出
He
( ) = H (z )
jω
z = e jω
频率响应是系统函数在单位圆上的表现
系统函数与频率响应的关系
(1 − z z )⋅ (1 − z z )... = k (z − z )(z − z )... H (z ) = k ⋅ (1 − p z )⋅ (1 − p z )... (z − p )(z − p )...
理想滤波器
让某些频率的信号完全通过—增益为1 让某些频率的信号完全通过—增益为1; 完全滤除其他频率的信号—增益为0 完全滤除其他频率的信号—增益为0;
1 for some ω H (ω ) = 0 for others
通带 阻带
典型理想滤波器
低通 高通 通带 阻带
带通
带阻
20 log10 ( H (ωc ) ) = −3
H (ωc )
2
1 = 2
根据能量通过的状态来区分通带和阻带 !
数字滤波器的设计
设计最简单的数字滤波器来满足指定 的技术指标; 的技术指标; 需要建立系统函数与系统频率响应的 对应关系。 对应关系。
系统函数与频率响应的关系
对比z变换和DTFT的定义式 对比z变换和DTFT的定义式 DTFT
截止频率 带宽
理想低通滤波器的表达
1 ω ≤ ωc sin ωc n DTFT jω hd [n ] = ← → H d e = π n 0 ωc < ω ≤ π
( )
冲激响应
频率响应
利用低通滤波器构建其他滤波器
利用低通滤波器构建其他滤波器
设理想低通滤波器的频率响应和冲激响应为
H ω c e jω
H ( z ) = ∑ h[n]z − n
n =0 ∞
He
( ) = ∑ h[n]e
jω ∞ n =0
− jnω
可以得出
He
( ) = H (z )
jω
z = e jω
频率响应是系统函数在单位圆上的表现
系统函数与频率响应的关系
(1 − z z )⋅ (1 − z z )... = k (z − z )(z − z )... H (z ) = k ⋅ (1 − p z )⋅ (1 − p z )... (z − p )(z − p )...
电子科技大学数字信号处理复习提纲ppt课件
N 1
X (k) DFT[x(n)]N x(n)WNkn n0
k=0, 1, …, N-1
x(n)
IDFT[ X (k)]N
1 N
N 1
X (k)WNkn
k0
2) 隐含周期性
k=0, 1, …, N-1
N 1
N 1
X (k mN ) x(n)WN(kmN)n x(n)WNkn X (k)
y(n) x(m)h(n m) x(n) * h(n) m
• (2) x(n)=x(n)*δ(n) ;x(n-n0)=x(n)*δ(n-n0) • (3)
Xˆ n ( j )
1 T
Xa
k
( j
jks )
2
第2章 时域离散信号和系统的频域分析
• 学习要点 • (1)Z变换的正变换和逆变换定义, 以及收敛域与序列特性之间的
Y (e j ) X (e j )H (e j )
• (5)频域卷积定理
若y(n)=x(n)h(n), 则
Y (e j ) 1 H (e j ) X (e j ) 2π
5
第2章 时域离散信号和系统的频域分析
• (6)共轭对称序列和共轭反对称序列
xe (n)
1 [x(n) 2
x (n)]
xo (n)
3
第2章 时域离散信号和系统的频域分析
• 重要公式
• (1)傅里叶变换的正变换和逆变换的公式
X (e j )
x(n)e jn
n
x(n) 1 π X (e j )e jnd
2 -π
• (2)周期序列的离散傅里叶级数变换对
X~
(k
)
DFS[~x (n)]
电子科大《数字信号处理DSP》第2章信号的数字化.ppt
欠采样导致的问题
s N
原始频谱与镜像频谱混叠,高频信号被混叠到 低频区域,产生混叠失真,信号不可恢复!
实际采样系统:抗混叠处理 在采样系统前设置抗混叠滤波器,为信 号设定最高频率:
c / Ts
实际数字信号处理系统的构成
数字化过程: 抗混叠滤波—采样保持—量化编码
数字信号处理过程: 滤波、调制、存储、传输
模拟信号的作图表达
例:执行结果
模拟信号的作图表达
例:利用时间窗口截取连续信号
t=[-1.5:0.01:1.5];ul=(t>=-1);%阶跃信号,从-1开始; u0=(t>=0); uh=(t>=1);x1=ul-uh; x2=(t+1).*(ul-u0)+(1-t).*(u0-uh); x3=sin(12*t).*(ul-uh);x4=exp(-1.*t).*(ul-uh); subplot(2,2,1),plot(t,x1);axis([-1.5,1.5,-0.2,1.2]); title('矩形脉冲'); subplot(2,2,2),plot(t,x2);axis([-1.5,1.5,-0.2,1.2]);title('三角脉冲'); subplot(2,2,3),plot(t,x3);axis([-1.5,1.5,-1.2,1.2]);title('正弦信号'); subplot(2,2,4),plot(t,x4);axis([-1.5,1.5,-0.2,3]);title('指数衰减信 号');
信号值的数值范围
为了在运算中保持数据总线宽度和数据精 度不变,通常将模拟电压范围对应到(0,1) 的数值表达区域内。
数字信号处理Chapter_4(第三版教材)
Digital Processing of ContinuousTime Signals
Complete block-diagram
Antialiasing filter
S/H
A/D
DSP
D/A
Reconstruction filter
• Since both the anti-aliasing filter and the reconstruction filter are analog lowpass filters, we review first the theory behind the design of such filters • Also, the most widely used IIR digitae conversion of an analog lowpass prototype
-<n<
with T being the sampling period • The reciprocal of T is called the sampling frequency FT, i.e., FT =1/T
Sampling of Continuous-time Signals
• Now, the frequency-domain representation of ga(t) is given by its continuos-time Fourier transform (CTFT):
• gp(t) is a continuous-time signal consisting of a train of uniformly spaced impulses with the impulse at t = nT weighted by the sampled value ga(nT) of ga(t) at that instant t=nT
《数字信号处理基础》课件
信号压缩等。
Z变换
Z变换的定义
Z变换是一种将离散时间信号转换为复数域信号的方法,通过将离 散时间信号转换为复数域中的函数,可以更好地分析信号的特性。
Z变换的性质
Z变换具有线性、时移、频域平移、复共轭等性质,这些性质在信 号处理中有着广泛的应用。
Z变换的应用
Z变换在信号处理中有着广泛的应用,如离散控制系统分析、数字滤 波器设计等。
自适应滤波器应用场景
广泛应用于噪声消除、回声消除、信 号预测等领域。
05 数字信号处理应用
音频处理
音频压缩
通过降低音频数据的冗余度,实 现音频文件的压缩,便于存储和
传输。
音频增强
利用数字信号处理技术,改善音频 质量,如降低噪音、增强语音等。
音频分析
对音频信号进行特征提取和分类, 用于语音识别、音乐信息检索等领 域。
IIR滤波器应用场景
广泛应用于语音处理、图像处理等领 域。
FIR滤波器设计
FIR滤波器定义
FIR滤波器特点
FIR滤波器,即有限冲激响应滤波器,是一 种离散时间滤波器,其冲激响应有限长。
FIR滤波器具有线性相位、设计灵活、计算 量大等特性。
FIR滤波器设计方法
FIR滤波器应用场景
通过窗函数法、频率采样法等进行设计, 常用的设计方法有汉明窗法、凯泽窗法等 。
课程目标
掌握数字信号处理的基本概念、原理和方法。
学会使用数字信号处理软件进行信号处理和分析 。
了解数字信号处理在通信、图像处理、音频处理 等领域的应用。
02 基础知识
信号与系统
信号定义与分类
信号是信息传输的载体,可以是离散 的或连续的,也可以是时间的函数。 信号分类包括周期信号、非周期信号 、确定信号、随机信号等。
数字信号处理第一章-PPT文档资料
xa(t)
前置预 滤波器 A/D 转换器
x(n)
数字 信号 处理器
y(n)
D/A 转换器 模拟 滤波器
ya(t)
14
xa(t) 前置预 滤波器
x(n)
A/D 转换器
数字 信号 处理器
y(n)
D/A 转换器
模拟 滤波器
ya(t)
15
DSP系统的实现方法
- 软件实现法 - 硬件实现法 - 软/硬结合法
1、散时间信号与系统 2、离散系统的变换域分析(Z域) 3、离散系统的频域分析--傅里叶变换 4、数字滤波器的基本结构 5、快速傅立叶变换 6、IIR滤波器的设计方法 7、FIR滤波器的设计方法 8、离散信号处理系统设计分析及有限 字长效应
3
参考书目
1、高等教育出版社A.V.奥本海姆,R.W. 谢弗著,黄建国等译, 离散时间信号处 理,科学出版社,2000. 2、S.K.Mitra,Digital signal processing –a computerbased approach,second edition,Copyright 2019 by McGraw-Hill 3、丁玉美等,数字信号处理,西安电子 科大,(第2版) 4、吴镇扬,数字信号的原理与实现,东 南大学,2019.
唐向宏 编著
1
《数字信号处理》课程简介
1、课程地位
本课程是各高等院校电子信息工 程、通信工程、自动化等专业的一门 重要的主干课程。该课程也是通信与 信息系统以及信号与信息处理等专业 研究生入学考试的考试课程。
2、课时安排、成绩评定及教 学内容结构
课时分配:48学时(课堂) +8学时(实验)
2
教学内容
4
绪 论
前置预 滤波器 A/D 转换器
x(n)
数字 信号 处理器
y(n)
D/A 转换器 模拟 滤波器
ya(t)
14
xa(t) 前置预 滤波器
x(n)
A/D 转换器
数字 信号 处理器
y(n)
D/A 转换器
模拟 滤波器
ya(t)
15
DSP系统的实现方法
- 软件实现法 - 硬件实现法 - 软/硬结合法
1、散时间信号与系统 2、离散系统的变换域分析(Z域) 3、离散系统的频域分析--傅里叶变换 4、数字滤波器的基本结构 5、快速傅立叶变换 6、IIR滤波器的设计方法 7、FIR滤波器的设计方法 8、离散信号处理系统设计分析及有限 字长效应
3
参考书目
1、高等教育出版社A.V.奥本海姆,R.W. 谢弗著,黄建国等译, 离散时间信号处 理,科学出版社,2000. 2、S.K.Mitra,Digital signal processing –a computerbased approach,second edition,Copyright 2019 by McGraw-Hill 3、丁玉美等,数字信号处理,西安电子 科大,(第2版) 4、吴镇扬,数字信号的原理与实现,东 南大学,2019.
唐向宏 编著
1
《数字信号处理》课程简介
1、课程地位
本课程是各高等院校电子信息工 程、通信工程、自动化等专业的一门 重要的主干课程。该课程也是通信与 信息系统以及信号与信息处理等专业 研究生入学考试的考试课程。
2、课时安排、成绩评定及教 学内容结构
课时分配:48学时(课堂) +8学时(实验)
2
教学内容
4
绪 论
《数字信号处理》课件
05
数字信号处理中的窗函 数
窗函数概述
窗函数定义
窗函数是一种在一定时间 范围内取值的函数,其取 值范围通常在0到1之间。
窗函数作用
在数字信号处理中,窗函 数常被用于截取信号的某 一部分,以便于分析信号 的局部特性。
窗函数特点
窗函数具有紧支撑性,即 其取值范围有限,且在时 间轴上覆盖整个分析区间 。
离散信号与系统
离散信号的定义与表示
离散信号是时间或空间上取值离散的信号,通常用序列表示。
离散系统的定义与分类
离散系统是指系统中的状态变量或输出变量在离散时间点上变化的 系统,分类包括线性时不变系统和线性时变系统等。
离散系统的描述方法
离散系统可以用差分方程、状态方程、传递函数等数学模型进行描 述。
Z变换与离散时间傅里叶变换(DTFT)
1 2 3
Z变换的定义与性质
Z变换是离散信号的一种数学处理方法,通过对 序列进行数学变换,可以分析信号的频域特性。
DTFT的定义与性质
DTFT是离散时间信号的频域表示,通过DTFT可 以分析信号的频域特性,了解信号在不同频率下 的表现。
Z变换与DTFT的关系
Z变换和DTFT在某些情况下可以相互转换,它们 在分析离散信号的频域特性方面具有重要作用。
窗函数的类型与性质
矩形窗
矩形窗在时间轴上均匀取值,频域表现为 sinc函数。
汉宁窗
汉宁窗在时间轴上呈锯齿波形状,频域表现 为双曲线函数。
高斯窗
高斯窗在时间轴上呈高斯分布,频域表现为 高斯函数。
海明窗
海明窗在时间轴上呈三角波形状,频域表现 为三角函数。
窗函数在数字信号处理中的应用
信号截断
通过使用窗函数对信号进行截 断,可以分析信号的局部特性
电子科大《数字信号处理(DSP)》第11章 量化效应与系统结构
在级联结构中,对各子系统系数进行统一 的归一化处理(使乘法器系数不大于1), 则系统成本不高于直接结构。
FIR系统结构与量化噪声分析
设计6阶remez低通滤波器:
N=6;d=[1,1,0,0];f=[0,1.14/pi,1.425/pi,1];h=remez(N,f,d); [H,w]=freqz(h,1,5000);subplot(1,2,1),plot(w,abs(H),'r');
Hz
1
r pz 1
1
r* p * z1
b0 b1z1 1 a1z1 a2 z2
IIR系统的噪声分析:并联型 对于二阶子系统,产生的噪声为:
2 2 2 Asp
Asp
rpn r * p *n
n0
r2 1 p2
r *2 1 p *2
r2
1
p2
IIR系统的噪声分析:并联型 对于N阶系统,N/2个子系统并联:
IIR系统系数的量化效应
并联型
Hz
b1 b2 z1 1 p1z1
b3z2 1 p2 z2
... ...
k
r1 1 p1z1
1
r2 p2 z2
...
对分解系数和极点进行量化,极点漂移可 以直接控制,零点漂移难以控制。
IIR系统系数的量化效应
级联型
H
z
b0 1 z1z1 1 z2z1 ... 1 p1z1 1 p2z2 ...
采用补码表达符号数,可以自动消除溢出 误差。
溢出误差及对策
系统乘法器系数产生溢出: 将溢出的乘法器系数乘2-N,乘法结果
左移N位。
截断误差(量化误差)分析
直接截断 emax 2m 舍入截断 emax 2m1
FIR系统结构与量化噪声分析
设计6阶remez低通滤波器:
N=6;d=[1,1,0,0];f=[0,1.14/pi,1.425/pi,1];h=remez(N,f,d); [H,w]=freqz(h,1,5000);subplot(1,2,1),plot(w,abs(H),'r');
Hz
1
r pz 1
1
r* p * z1
b0 b1z1 1 a1z1 a2 z2
IIR系统的噪声分析:并联型 对于二阶子系统,产生的噪声为:
2 2 2 Asp
Asp
rpn r * p *n
n0
r2 1 p2
r *2 1 p *2
r2
1
p2
IIR系统的噪声分析:并联型 对于N阶系统,N/2个子系统并联:
IIR系统系数的量化效应
并联型
Hz
b1 b2 z1 1 p1z1
b3z2 1 p2 z2
... ...
k
r1 1 p1z1
1
r2 p2 z2
...
对分解系数和极点进行量化,极点漂移可 以直接控制,零点漂移难以控制。
IIR系统系数的量化效应
级联型
H
z
b0 1 z1z1 1 z2z1 ... 1 p1z1 1 p2z2 ...
采用补码表达符号数,可以自动消除溢出 误差。
溢出误差及对策
系统乘法器系数产生溢出: 将溢出的乘法器系数乘2-N,乘法结果
左移N位。
截断误差(量化误差)分析
直接截断 emax 2m 舍入截断 emax 2m1
数字信号处理 【西安电子科技大学出版社】PPT文档79页
END
数字信号处理 【西安电子科技大学出 版社】
41、俯仰终宇宙,不乐复何如。 42、夏日长抱饥,寒夜无被眠。 43、不戚戚于贫贱,不汲汲于富贵。 44、欲言无予和,挥杯劝孤影。 45、盛年不重来,一日难再晨。及时 当勉励 ,岁月 不待人 。
16、业余生活要有意义,不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰,也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人,而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着,就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书,莫被书掌握;要为生而读,莫为读而生。——布尔沃
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- () called the principal value.
19
20
The DTFTs of some sequences exhibit discontinuities of 2 in their phase responses. An alternate type of phase function that is a continuous function of is often used. It is derived from the original phase function by removing the discontinuities of 2.
X a ( j) X a ( j) e ja ( )
9
3.1.2 Energy Density Spectrum
The total energy x of a finite-energy continuous-time complex signal xa (t ) is given by: 2 x xa (t ) dt
Time-domain k a k [n k ] (a weighted linear combination of delayed unit sample sequences.)
Transform-domain a. frequency domain b. Z domain (a sequence in terms of complex exponential sequences of the form{ e jn } and { z n }.
Applying the CTFT to both sides, we have:
Ya ( j) H a ( j) X a ( j)
12
3.2 The Discrete-Time Fourier Transform
It’s an useful tool to represent a discretetime signal in frequency-domain. It briefly called DTFT. The relationship between it’s time and frequency is: discrete and non-periodic in time-domain, continuous and periodic in frequency-domain.
2
Several Forms of FT
FT-continuous in time,continuous in frequency
X ( j) x(t )e jt dt
1 x(t ) 2
x(t)
x( j)e jt d
X ( j )
t
3
Result:
21
The DTFT X(ej) of a sequence x[n] is a continuous function of It is also a periodic function of with a period 2:
16
3.2.2 Basic Properties
In general, X(ej) is a complex function of the real variable and can be written as:
X(ej) = Xre(ej) + j Xim(ej) Where,Xre(ej) and Xim(ej) are, respectively, the real and imaginary parts of X(ej) , and are real functions of . X(ej) can alternately be expressed as: X(ej) = | X(ej) |ej() where () = arg{X(ej) } 17
15
So: X(ejω)is a periodic function of , and the DTFT definition equation is the Fourier series expansion of the periodic function X(ejω) , x[n] are the coefficients of the Fourier series.
Continuous function in time domain will cause non-periodicity in frequency domain,whereas the non-periodicity in time domain will cause Continuous function in frequency domain.
7
3.1.1 The Definition
The definition of CTFT is:
X a ( j) xa (t )e
jt
dt
The CTFT often is referred to as the Fourier spectrum. The I-CTFT(inverse CTFT) is:
X ( jk 0 )
2 0 T0
5
T0
Result:
Continuous function in time domain will cause non-periodicity in frequency domain,whereas the periodicity in time domain will cause discrete frequency spectrum.
11
3.1.4 The Frequency Response of an LTI Continuous-Time System
The output response ya (t ) for an initially relaxed linear, time-invariant continuoustime system characterized by an impulse response ha (t ) for an input signal xa (t ) is given by : ya (t ) ha (t ) xa ( )d
An ideal band-limited signal has a spectrum as:
0, 0 a , X a ( j) 0, b .
In practice, for a band-limited signal outside the specified frequency range, the signal energy is arbitrarily small. The bandwidth of a band-limited signal. Lowpass, highpass, bandpass.
| X(ej) | is called the magnitude function. () is called the phase function. Both quantities are real functions of . In many applications, the DTFT is called the Fourier spectrum. Likewise, | X(ej) | and () are called the magnitude and phase spectra. For a real sequence x[n], | X(ej) | and Xre(ej) are even functions of , whereas, () and Xim(ej) are odd functions of .
1 xa (t ) 2
X a ( j)e jt d
8
We denote the CTFT pair of above two equations as: CTFT xa (t ) X a ( j)
The CTFT is a complex function of in the range . It can be expressed in polar form as
Chapter 3 Discrete-Time Fourier Transform
The Definition The Theorems The FrLTI DTS Phase and Group Delays
1
How to Represent the DiscreteTime Signal?
13
3.2.1 Definition
The discrete-time Fourier transform of a sequence x[n] is defined by X (e j ) :
X (e )
j
n
x[n]e
j n
It’s inverse transform process: 1 j j n x[n] X (e )e d 2
14
The convergence condition of above series is:
n
x[n]e
j n
n
x[ n]
Result:Discrete time will cause periodicity in frequency,and the non-periodicity in time domain will cause continuous function in frequency domain.
4
FS-continuous in time,discrete in frequency