06 模拟信号数字处理.
上海海事数字信号处理2006试卷A参考答案
一、单项选择题(每小题2分，共20分)1.若一模拟信号为带限，且对其抽样满足奈奎斯特条件，则只要将抽样信号通过( A )即可完全不失真恢复原信号。
A、理想低通滤波器B、理想高通滤波器C、理想带通滤波器D、理想带阻滤波器2.若一线性时不变系统当输入为x(n)=δ(n)时输出为y(n)=R3(n)，则当输入为u(n)-u(n-2)时输出为( C )。
A、R3(n)B、R2(n)C、R3(n)+R3(n-1)D、R2(n)+R2(n-1)3.下列哪一个单位抽样响应所表示的系统不是因果系统?( D )A、h(n)=δ(n)B、h(n)=u(n)C、h(n)=u(n)-u(n-1)D、h(n)=u(n)-u(n+1)4.一个线性移不变系统稳定的充分必要条件是其系统函数的收敛域包括( A )。
A、单位圆B、原点C、实轴D、虚轴5.已知序列Z变换的收敛域为｜z｜<1，则该序列为( B )。
A、有限长序列B、右边序列C、左边序列D、双边序列6.实序列的离散时间傅里叶变换必是( D )。
A、共轭对称函数B、共轭反对称函数C、奇函数D、偶函数7. 用DFT近似分析模拟信号的频谱时，会在频谱分析中形成误差。
下来误差现象中( B )不属于此类误差。
A、混叠失真B、有限字长效应C、泄漏现象D、栅栏现象8.用按时间抽取FFT计算N点DFT所需的复数乘法次数与( B )成正比。
A、NB、N2C、N3D 、Nlog 2N9.以下对双线性变换的描述中不正确的是( D )。
A 、双线性变换是一种非线性变换B 、双线性变换可以用来进行数字频率与模拟频率间的变换C 、双线性变换把s 平面的左半平面单值映射到z 平面的单位圆内D 、以上说法都不对10.因果FIR 滤波器的系统函数H(z)的全部极点都在( A )处。
A 、z = 0 B 、z = 1 C 、z = j D 、z =∞11. T[x[n]]=x(n-n 0), n 0 < 0 ,该系统 (B) A. 因果稳定 B. 稳定非因果 C. 因果非稳定 D. 以上都不对.12. 用1kHz 的采样频率对下列信号进行采样,不会发生混叠现象的是(A) A 频率为300Hz 的信号 B 频率为600Hz 的信号 C 频率为1kHz 的信号 D 频率为1.3kHz 的信号13. 对1024 x 512的图像用5 x 5低通滤波器进行滤波,支掉受边界效应影响的像素点,滤波后的图像大小为(B ) A 1024 x 512 B 1020 x 508 C 1018 x 506 D 1016 x 50414. 下列关于卷积性质,说法不正确的一项是(D) A 时域卷积等效于频域乘积 B 频域卷积等效于时域乘积 C[][][][]k k h k x n k h n k x k ∞∞=-∞=-∞-=-∑∑D 以上都不对15. 下列传输函数中,( B ) 输出稳定最慢 A 1()(0.25)(0.82)H z z z =--B 1()(0.25)(0.92)H z z z =--C 1()(0.1)(0.52)H z z z =--D 1()(0.25)(0.62)H z z z =--16. 对于滤波器的描述,下列哪种说法是正确的(C) A 差分方程和传输函数是时域描述 B 频率响应和脉冲响应是频域描述 C 差分方程和脉冲响应是时域描述 D 脉冲响应和传输函数是频域描述17 对于IIR 及FIR 滤波器的描述,下列说法正确的是(A) A FIR 滤波器必定是稳定的 B IIR 滤波器必定是稳定的C 如果希望滤波器具有线形相位,应选择IIR 滤波器.D 双线形变换把S 平面的虚轴线性地映射到Z 平面的单位圆上 18. 采样频率为2500s f Hz =, 当要求DFT 的频率分辨率达到1Hz 时,DFT 的长度N 至少应该为多少点? (B) A. 1000 B. 2500 C. 5000 D. 750019. 设计一个高通线性相位FIR 滤波器,要求()(0)h n n N ≤<满足(B) A. h(n)偶对称,N 为偶数 B. h(n)偶对称,N 为奇数 C. h(n)奇对称,N 为偶数 D. h(n)奇对称,N 为奇数20. 一个采样频率为s f 的N 点序列,其N 点DFT 结果X(1)对应的频率为(A) A. fs/N B 2fs/N C. fs/2N D. fs/3N二、简答题（每题5分，共10分）1、对正弦信号进行采样得到的正弦序列仍然是周期序列吗？请简要说明理由。
模拟信号处理技术及其应用
模拟信号处理技术及其应用进入数字时代以来，数字信号处理技术不断发展，已成为不可或缺的技术领域，影响和改变着人们的日常生活。
但实际上，模拟信号处理技术在某些领域中还是非常值得关注的。
模拟信号处理技术何时被使用？它有什么特点和应用？一、模拟信号处理技术的特点首先，我们要了解模拟信号处理技术具有的特点。
1.较高的精度：由于在处理信号的时候，模拟信号处理技术不需要在信号中进行采样，因而避免了数字信号处理中的抽样误差和量化噪声，能够在一定程度上提高信号处理的精度。
2.较大的相关带宽：与数字信号处理技术不同，模拟信号处理技术可以同时对整个频率范围内的信号进行处理，具有较大的相关带宽。
3.快速的实时处理：在对信号进行处理时，模拟处理技术无需进行数据转换，能够立即对信号进行处理，具有快速的实时处理能力。
二、模拟信号处理技术的应用模拟信号处理技术可以应用在许多领域，包括通信、音频、视频等。
1.通信领域在通信领域，模拟信号处理技术主要应用在调制解调器中，用于模拟信号和数字信号的转换。
例如，在调制解调器中，使用模拟信号处理技术将数字信号转换为模拟信号，然后在传输过程中对模拟信号进行调制，使其在传输过程中能够更好地抵抗噪声的影响。
在接收端，再通过模拟信号处理技术将模拟信号转换为数字信号进行解调。
2.音频领域在音频领域，模拟信号处理技术被广泛应用于音频处理器中，用于声音的增强、平衡、滤波等处理。
例如，可以利用模拟信号处理技术将信号进行降噪、去除回声等处理，使其更加清晰、误差更少。
3.视频领域在视频领域，模拟信号处理技术可以用于视频信号的处理。
例如，可以通过模拟信号处理技术对图像进行增强、平滑、去噪等处理，提高图像的清晰度和质量。
三、模拟信号处理技术的发展趋势尽管数字信号处理技术已经成为主流，但在一些场景下，模拟信号处理技术仍然有其独特的优势和不可替代性。
未来，随着科技发展，模拟信号处理技术也将得到进一步的改进和提升。
1.降低能耗：为了满足节能环保的要求，未来模拟信号处理器将趋向于高效能、低功耗。
数字信号处理知到章节答案智慧树2023年西安工程大学
数字信号处理知到章节测试答案智慧树2023年最新西安工程大学绪论单元测试1.请判断下面说法是否正确：为了有效地传播和利用信息，常常需要将信息转换成信号，因此信号是信息的载体，通过信号传递信息。
（）参考答案:对2.请判断下面说法是否正确：模拟信号预处理的主要作用是滤除输入模拟信号中的无用频率成分和噪声，避免采样后发生频谱混叠失真。
（）参考答案:对3.下列关于信号分类方式的选项正确的是（）。
参考答案:按信号幅度的统计特性分类;按信号的维数分类;按信号自变量与参量的连续性分类4.下列不属于数字信号处理软件处理方法特点的选项是（）。
参考答案:处理速度快5.下列关于数字系统处理精度描述正确的选项是（）。
参考答案:精度由系统字长与算法决定第一章测试1.请判断下面说法是否正确：时域离散信号通过量化编码转换为数字信号，是一种无损变换。
( )参考答案:错2.下列信号是周期信号的有（）。
参考答案:;;3.信号的最小周期是（）。
参考答案:24.请判断下面说法是否正确：线性时不变时域离散系统具有线性性质和时不变特性。
（）参考答案:对5.以下序列是系统的单位脉冲响应h(n)，则是稳定系统的有（）。
参考答案:;第二章测试1.请判断下面说法是否正确：时域离散信号和系统分析可以通过傅里叶变换和Z变换两种数学工具（）。
参考答案:对2.请判断下面说法是否正确：周期序列的傅里叶变换以为周期，而且一个周期内只有N个冲激函数表示的谱线（）。
参考答案:错3.实序列的傅里叶变换具有（）。
参考答案:共轭对称性质4.已知序列，其Z变换和收敛域为（）。
参考答案:;5.序列，其傅里叶变换为（）。
参考答案:第三章测试1.在变换区间0≤n≤N-1内，序列的N点DFT在k=0的值为（）。
参考答案:N2.在变换区间0≤n≤N-1内，序列的N点DFT的值为（）参考答案:13.已知，求=（）参考答案:1/N4.已知，求=（）参考答案:5.已知，求=（）参考答案:第四章测试1.请判断下面说法是否正确：模拟信号数字处理中，模拟信号与数字信号之间的相互转换中要求不能丢失有用信息（）。
通信原理第6章 模拟信号的数字传输
可见：量化电平增加一倍，即编码位数每增加一位， 量化信噪比提高6分贝。
2020/1/25
第6章 模拟信号的数字传输
11
6.1.2 量化
对于正弦信号，大信号出现概率大，故量化信噪比近
似为
Sq Nq
dB
6k
2
(dB）
对于语音信号，小信号出现概率大，故量化信噪比近 似为
取样定理描述：一个频带限制在 0 ~ f H内的连续信
号
m(t ) ，如果取样速率
fs
2
f
，则可以由离散样值
H
序列ms (t)无失真地重建原模拟信号 m(t) 。
取样定理证明：
ms (t) m(t) Ts (t)
M s ( f ) M ( f ) Ts ( f )
Ts ( f )
第６章 模拟信号的数字传输
1、数字通信有许多优点:
抗干扰能力强，远距离传输时可消除噪声积累 差错可控，利用信道编码可使误码率降低。 易于和各种数字终端接口中； 易于集成化，使通信设备小型化和微型化 易于加密处理等。
2、实际中有待传输的许多信号是模拟信号
语音信号； 图像信号； 温度、压力等传感器的输出信号。
于前一个时刻的值上升一个台阶；每收到一个代码 “0”就下降一个台阶。 编码和译码器
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第6章 模拟信号的数字传输
25
6.2.2 △Ｍ系统中的噪声
采用△Ｍ实现模拟信号数字传输的系统称为△Ｍ系统
△Ｍ系统中引起输出与输入不同的主要原因是：量化 误差和数字通信系统误码引起的误码噪声。
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第6章 模拟信号的数字传输
数字信号处理—原理、实现及应用(第4版)第4章 模拟信号数字处理 学习要点及习题答案
·78· 第4章 模拟信号数字处理4.1 引 言模拟信号数字处理是采用数字信号处理的方法完成模拟信号要处理的问题，这样可以充分利用数字信号处理的优点，本章也是数字信号处理的重要内容。
4.2 本章学习要点(1) 模拟信号数字处理原理框图包括预滤波、模数转换、数字信号处理、数模转换以及平滑滤波；预滤波是为了防止频率混叠，模数转换和数模转换起信号类型匹配转换作用，数字信号处理则完成对信号的处理，平滑滤波完成对数模转换后的模拟信号的进一步平滑作用。
(2) 时域采样定理是模拟信号转换成数字信号的重要定理，它确定了对模拟信号进行采样的最低采样频率应是信号最高频率的两倍，否则会产生频谱混叠现象。
由采样得到的采样信号的频谱和原模拟信号频谱之间的关系式是模拟信号数字处理重要的公式。
对带通模拟信号进行采样，在一定条件下可以按照带宽两倍以上的频率进行采样。
(3) 数字信号转换成模拟信号有两种方法，一种是用理想滤波器进行的理想恢复，虽不能实现，但没有失真，可作为实际恢复的逼近方向。
另一种是用D/A 变换器，一般用的是零阶保持器，虽有误差，但简单实用。
(4) 如果一个时域离散信号是由模拟信号采样得来的，且采样满足采样定理，该时域离 散信号的数字频率和模拟信号的模拟频率之间的关系为T ωΩ=，或者s /F ωΩ=。
(5) 用数字网络从外部对连续系统进行模拟，数字网络的系统函数和连续系统传输函数 之间的关系为j a /(e )(j )T H H ωΩωΩ==，≤ωπ。
数字系统的单位脉冲响应和模拟系统的单位冲激响应关系应为 a a ()()()t nTh n h t h nT === (6) 用DFT （FFT ）对模拟信号进行频谱分析（包括周期信号），应根据时域采样定理选择采样频率，按照要求的分辨率选择观测时间和采样点数。
要注意一般模拟信号（非周期）的频谱是连续谱，周期信号是离散谱。
用DFT （FFT ）对模拟信号进行频谱分析是一种近似频谱分析，但在允许的误差范围内，仍是很重要也是常用的一种分析方法。
数字信号和模拟信号处理
数字信号处理：适用于需要精确控制的场景，如计算机、通信等
模拟信号处理：适用于需要连续变化的场景，如音频、视频等
数字信号处理：适用于需要大规模并行处理的场景，如大数据、人工智能等
模拟信号处理：适用于需要实时处理的场景，如控制系统、机器人等
技术发展前景比较
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汇报人：XX
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数字信号和模拟信号处理
/目录
目录
02
模拟信号处理
01
数字信号处理
03
数字信号与模拟信号处理的比较
05
模拟信号处理技术的局限性及改进方向
04
数字信号处理技术的发展趋势
06
实际应用案例分析
1
数字信号处理
数字信号处理概述
2
模拟信号处理
模拟信号处理概述
Байду номын сангаас
模拟信号：连续变化的信号，如声音、图像等
模拟信号处理的挑战：噪声、干扰、失真等问题
模拟信号处理的应用：通信、广播、雷达、医疗等领域
模拟信号处理：对模拟信号进行放大、滤波、调制等处理的过程
模拟信号处理的方法和技术
滤波：去除信号中的噪声和干扰
调制：将数字信号转换为适合传输的形式
工业控制领域：如温度、压力、流量等信号的采集和处理
军事领域：如雷达、声纳等信号的采集和处理
3
数字信号与模拟信号处理的比较
信号处理效果比较
数字信号处理：适用于大规模、高速度、高精度的信号处理
数字信号处理：精度高，抗干扰能力强，处理速度快
模拟信号处理：处理速度慢，抗干扰能力弱，精度低
通信原理教程模拟信号的数字化课件
数字信号的复原方法
由于数字信号的采样样本是离散的，因此复原出的信号可能会有一定的失真或误差，尤其是在采样率较低或信号频率较高时。
数字信号复原的准确性
数字信号的复原
数字信号误差的来源
数字信号的误差主要来源于采样过程中的量化误差、传输过程中的误码以及解码过程中的失真等。
将图像信号数字化，便于存储、传输和编辑。
将电视信号数字化，提高图像质量和传输效率。
数字通信
数字音频
数字图像
数字电视
02
CHAPTER
采样定理与采样
采样定理公式
采样定理的公式是 f_s >= 2f_max，其中 f_s 是采样频率，f_max 是信号的最高频率。
采样定理定义
采样定理是关于模拟信号数字化的基本理论，它确定了采样频率与信号最高频率之间的关系，以避免信号失真。
编码定义
编码是将离散的数字信号转换为可以在通信信道中传输的码字的过程。
编码
编码缺点
编码过程会增加数字信号的复杂性，需要更多的计算和存储资源；同时，不同的编码方式具有不同的特点和适用场景，需要根据实际需求进行选择。
量化优点
量化可以将连续的模拟信号转换为离散的数字信号，便于计算机处理和传输；同时，量化可以减小信号的动态范围，降低信号的复杂性。
量化缺点
量化过程会产生量化误差，导致信号质量的损失；同时，量化过程需要选择合适的量化级数和方式，否则可能会引入额外的噪声和失真。
编码优点
编码可以提高数字信号的传输效率和可靠性；同时，编码可以提供差错控制和数据压缩等功能。
量化与编码的优缺点
通信电子中的模拟信号处理技术
通信电子中的模拟信号处理技术随着科技的发展和进步，通信电子技术越来越成为人们生活中不可或缺的一部分。
而在这一领域中，模拟信号处理技术是一个非常重要的方向，它在放大、滤波、调制、解调等方面都有着广泛的应用。
什么是模拟信号处理？模拟信号是指在一定时间内，连续变化且在一定范围内取值的信号，比如音频信号、图像信号等。
而处理这种连续变化的信号，就需要一种称为模拟信号处理技术的方法。
模拟信号处理技术能够通过对信号进行提取、变换、过滤等，达到增强信号质量、减小误差干扰、降低信噪比等目的。
其主要类别包括滤波、放大、调制、解调等方面，下面分别进行介绍。
滤波技术滤波技术是模拟信号处理中最常用到的技术之一，其主要功能是对信号进行频率分析和调整。
一般来说，滤波技术可以分为低通滤波、高通滤波、带通滤波等多种类型。
其中，低通滤波的作用是对高频信号进行滤除，使得信号更加平滑。
相反，高通滤波则是将低频信号滤除，以达到突出高频信号的目的。
而带通滤波则是同时进行低通和高通操作，使得信号只保留特定的频率范围。
放大技术模拟信号处理中的放大技术主要分为两种：线性放大和非线性放大。
其中，线性放大是指对信号进行恒定比例的放大，以达到信号增强的目的。
而非线性放大则是对信号进行逐点调整的放大，可以更好地突出信号的特点。
调制技术调制技术是指将模拟信号转换成数字信息信号的过程。
这种技术主要使用于实时通信、媒体处理等领域，其主要类型包括振幅调制、频率调制、相位调制等。
解调技术解调技术则是对数字信息信号进行解码。
它主要是对调制信号的还原，使得信号能够恢复成原来的模拟信号。
此外，解调技术还可以用于信号检测和信号转换等多种方面。
总体来说，模拟信号处理技术在通信电子领域中扮演着重要的角色。
它能够在很大程度上提高信号的质量和稳定性，使得通信过程更加可靠、高效。
同时，模拟信号处理技术也不断进步和创新，为通信电子技术的发展带来了更加稳健的支持。
模拟与数字信号处理的区别
模拟与数字信号处理的区别数字信号处理和模拟信号处理是目前电子领域中两个主要的技术分支。
虽然两者都是信号处理，但是它们有本质的区别。
本文将会探讨数字信号处理和模拟信号处理的区别，以及数字信号处理的优缺点。
模拟信号处理是一种传统的技术，它使用模拟电路来处理连续信号。
连续信号是无限制的，可以采用任何值，它由模拟器件输出。
模拟信号处理主要用于模拟电路和信号采集等领域。
模拟信号处理通常是基于电流、电压、电容、电阻等电学量的运算。
这些电学量都是连续的，因此模拟信号处理中用到的模拟器件也是连续的。
数字信号处理则是使用数字电路来处理数字信号。
数字信号是离散的，并且只采用有限数量的值。
数字信号通常用于数字通信、计算机控制、音频处理等领域。
在数字信号处理中，所有的信号都被离散化，每个值都是有限的。
数字信号处理需要使用数字器件，如操作放大器、比较器、单片机等。
数字信号处理和模拟信号处理最大的不同在于信号的处理方式。
模拟信号可以连续采样和处理，而数字信号需要离散化才能被处理。
数字信号的处理需要涉及数字量化、数字运算、数字滤波等技术。
数字信号处理在处理速度、精度、稳定性、可靠性等方面都有优秀的表现。
数字信号处理的优点在于处理速度很快，而且可以实现精确的数字计算。
数字信号处理还可以获得更高的信号质量，并且可以实现更复杂的算法。
数字信号处理的缺点在于需要使用数字设备，价格较高。
此外，处理信号的时间也可能受到系统时钟的限制。
数字信号处理和模拟信号处理在各自领域之中都有着重要的应用。
模拟信号处理主要用于模拟电路和传感器的数据处理，数字信号处理则主要应用于数字通信、声音和图像处理、控制以及计算机视觉等方面。
两种信号处理方式都是非常重要的技术，各自有着不同的特点和应用。
总的来说，数字信号处理和模拟信号处理是两个不同的技术分支，它们有各自的优点和缺点。
数字信号处理可以实现更高的信噪比和更快的处理速度，然而它需要较高的成本和更多的复杂技术支持。
数字信号处理-原理、实现及应用(第4版) 第四章 模拟信号的数字处理
结论：
正弦信号采样（2）
三点结论： （1）对正弦信号，若 Fs 2 f0 时，不能保证从采样信号恢
复原正弦信号； （2）正弦信号在恢复时有三个未知参数，分别是振幅A、
频率f和初相位，所以，只要保证在一个周期内均匀采样 三点，即可由采样信号准确恢复原正弦信号。所以，只要 采样频率 Fs 3 f0 ，就不会丢失信息。 （3）对采样后的正弦序列做截断处理时，截断长度必须 是此正弦序列周期的整数倍，才不会产生频谱泄漏。（见 第四章4.5.3节进行详细分析）。
D/A
D/A为理想恢复，相当于理想的低通滤波器，ya (t) 的傅里叶变换为：
Ya ( j) Y (e jT )G( j) H (e jT ) X (e jT )G( j)
保真系统中的应用。
在 |Ω|>π/T ，引入了原模拟信号没有的高频分量，时域上表现
为台阶。
ideal filter
•
-fs
-fs/2 o
• fs/2 fs
f •
2fs
•
•
-fs
-fs/2 o
fs/2
•
fs
•
f
2fs
措施
D/A之前，增加数字滤波器，幅度特性为 Sa(x) 的倒数。
在零阶保持器后，增加一个低通滤波器，滤除高频分量， 对信号进行平滑，也称平滑滤波器。
c
如何恢复原信号的频谱？
P (j)
加低通滤波器，传输函数为
G(
j)
T
0
s 2 s 2
s
0
s
X a ( j)
s 2
s c c
s
理想采样的恢复
数字音视频技术讲义第三章 模拟信号数字处理
短距离传送PCM信号是采用并行 传送方式，即每一个抽样的N个码位 以及为收、发同步用的抽样时钟， 在n+1条传输线中并行传送。 中、远距离传输时采用全串行传 送方式，即对n个码位首先进行并/ 串转换，然后在同一条线路上依次 传出。
*3.2 彩色电视图像信号的 数字编码
• ~两种PCM编码方式：全信号编码和分 量编码。 • 全信号编码是对彩色电视信号直接进行 编码。 • 分量编码是对亮度信号及两个色差信号 （或对三个基色信号）分别进行编码。
• 满足正交结构的条件是抽样频率是 行频的整数倍。 • 根据副载频与行频的偏置关系，只 当时fs=4fsc才形成正交抽样结构。 • 抽样频率较高可降低模拟低通滤波 器及数字滤波器的设计难度。随着 器件速度的提高和成本的下降，4fsc 抽样频率目前被广泛地采用。
二、量化等级
• 在全信号编码中，一般采用四舍五入的 均匀量化。主观实验表明，为获得满意 的图像质量，一般采用8bit量化。当编解 码次数较多时，考虑到量化噪波的累积， 应采用9-10bit量化。
3．2．2 分量编码
一、抽样频率 • 主观实验表明，当亮度信号Y的带宽为 5.8~6MHz、两个色差信号R-Y和B-Y的 带宽2MHz时，可获得满意的图像质量。 • 分量编码时，一般应先根据需要，用低 通滤波器适当地限制三个分量信号的带 宽。所选定的抽样频率应不小于2.2倍信 号最高频率。
• 三个分量信号的抽样频率之间以及它们与 行频之间，一般应有整数倍的关系，以便 于时分复用和形成正交抽样结构。• 考 虑 525 行 制 和 625 行 制 的 兼 容 性 ， Y/RY/B-Y的抽样频率为：13.5/6.75/6.75MHz。 • 色差信号的抽样频率为亮度信号的2/4，简 称为4：2：2标准。根据标准，525行制亮 度信号的每行样点数为858，625行制为864， 色差信号每行样点数均为亮度信号的一半 。
模拟信号处理的基本原理与应用
模拟信号处理的基本原理与应用模拟信号处理是一种将连续变化的模拟信号转换为数字信号的技术。
在现代通信和电子领域中，模拟信号处理扮演着至关重要的角色。
本文将详细介绍模拟信号处理的基本原理和应用，并梳理出关键的步骤。
一、模拟信号处理的基本原理1. 模拟信号：指在时间和幅度上连续变化的信号，如音频信号和视频信号。
2. 数字信号：指离散化的信号，可以用数字来表示。
在模拟信号处理中，模拟信号首先需要通过采样和量化转换为数字信号。
3. 采样：将连续的模拟信号在一定时间间隔内进行抽样，得到离散的采样值。
采样定理规定了采样频率必须大于被采样信号频率的两倍，才能完全还原原始信号。
4. 量化：将采样得到的连续幅度转换为离散的数字数值。
常用的量化方法有线性量化和非线性量化。
5. 编码：对量化后的数字信号进行编码，用二进制数表示，以便存储和传输。
二、模拟信号处理的应用1. 通信系统：在通信系统中，模拟信号处理可以用于提高信号的传输质量和可靠性。
通过采样、量化和编码，将模拟信号转换为数字信号，使其能够在数字通信系统中传输。
另外，模拟信号处理还可以用于调制解调、信道估计和均衡等关键技术。
2. 音频处理：模拟信号处理在音频领域中有广泛应用。
通过对音频信号的采样和量化，可以实现数字音频的压缩和编码，提高音频的质量和存储效率。
此外，模拟信号处理还可以应用于音频增强、音频特效和音频合成等方面。
3. 图像处理：在图像处理领域，模拟信号处理可以用于图像的采样、量化和编码，实现数字图像的存储和传输。
同时，模拟信号处理还可以应用于图像增强、图像特效和图像识别等应用。
4. 生物医学工程：模拟信号处理在生物医学工程中有重要的应用。
通过对生物信号（如心电图、脑电图等）的采样和量化，可以分析和识别生物信号的特征，帮助医生进行疾病的诊断和治疗。
三、模拟信号处理的步骤1. 信号采集：将模拟信号输入到模拟信号处理系统中，进行采样。
采样频率要满足采样定理，以充分还原原始信号。
模拟信号数字化的基本原理及编码技术
模拟信号数字化的基本原理及编码技术【原创版】目录一、引言二、模拟信号数字化的基本原理1.抽样2.量化3.编码三、模拟信号数字化的编码技术1.PCM 波形2.量化与编码四、模拟信号数字化的应用五、总结正文一、引言在现代通信技术中，模拟信号数字化技术起到了至关重要的作用。
它能够将连续的模拟信号转换为离散的数字信号，以便于传输和处理。
本文将从模拟信号数字化的基本原理和编码技术两个方面进行介绍。
二、模拟信号数字化的基本原理模拟信号数字化主要包括三个过程：抽样、量化和编码。
1.抽样：抽样是将连续的模拟信号在时间上离散化的过程。
离散化的目的是为了方便数字信号的处理。
抽样的基本原理是：在固定的时间间隔内对模拟信号进行采样，使连续的信号变成离散的信号。
2.量化：量化是将抽样后的离散信号在数值上离散化的过程。
离散化的目的是为了方便数字信号的表示和处理。
量化的基本原理是：将抽样后的信号值转换为最接近的数字值，表示抽样信号的大小。
3.编码：编码是将量化后的数字信号用二进制数码表示的过程。
编码的基本原理是：将量化后的数字信号转换为二进制数码，以便于数字信号的传输和处理。
三、模拟信号数字化的编码技术模拟信号数字化的编码技术主要包括 PCM 波形和量化与编码。
1.PCM 波形：PCM 波形是一种用于表示数字信号的电波形。
它包括单极性波形和双极性波形。
单极性波形用正电平和零电平分别对应二进制数字"1"和"0"；双极性波形则在正电平和零电平之间添加一个负电平，用正电平、零电平和负电平分别对应二进制数字"1"、"0"和"-1"。
2.量化与编码：量化与编码是将模拟信号数字化的关键步骤。
在量化过程中，需要选择合适的量化间隔，以保证数字信号的精度。
在编码过程中，需要选择合适的编码方式，以提高数字信号的传输效率。
四、模拟信号数字化的应用模拟信号数字化技术在现代通信领域有着广泛的应用，如音频信号数字化、视频信号数字化等。
模拟信号处理技术与应用
模拟信号处理技术与应用模拟信号处理是指对连续时间内的模拟信号进行分析、处理和转换的一种技术。
它在科学研究、工程设计和实际应用中发挥着重要作用，广泛应用于通信、音频处理、图像处理等领域。
本文将介绍模拟信号处理的基本原理、常见方法和应用领域。
一、模拟信号处理的基本原理模拟信号处理技术建立在连续时间和连续幅度的模拟信号基础上。
它的基本原理是利用电子电路和数学算法对模拟信号进行采样、滤波、调制、变换等操作，将信号转换为数字信号或进行信号增强、降噪、压缩等处理，以满足特定的需求。
模拟信号处理的基本原理包括以下几个方面：1. 采样：将连续时间内的模拟信号转换为离散时间信号，常用的采样方法有冲激采样、均匀采样等。
2. 滤波：对采样后的信号进行滤波以去除不需要的频率成分，常用的滤波器有低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等。
3. 调制：将信号转换到不同的频率范围，常用的调制方式有调幅、调频、调相等。
4. 变换：将信号从时域转换到频域或者从频域转换到时域，常用的变换方法有傅里叶变换、拉普拉斯变换等。
二、常见的模拟信号处理方法1. 信号增强：通过滤波等方法，提高信号的质量和强度，使信号更加清晰、稳定。
2. 信号降噪：使用滤波器或去噪算法，消除信号中的噪声干扰，提高信号的信噪比。
3. 信号压缩：采用压缩算法，将信号的冗余信息进行压缩，以减少存储空间或传输带宽。
4. 信号调制：通过调制技术，将信号转换到适合传输或处理的频率范围。
5. 信号分析：利用数学工具，对信号的频谱、功率、相位等进行分析和计算。
三、模拟信号处理的应用领域模拟信号处理技术在多个领域都有广泛的应用，主要包括以下几个方面：1. 通信系统：模拟信号处理技术在无线通信、有线通信等系统中起到关键作用，如调制解调、信道编码、信号增强等。
2. 音频处理：将声音信号进行采样、滤波、压缩等处理，用于音响、语音识别、音乐分析等领域。
3. 图像处理：对图像信号进行采样、降噪、增强、压缩等处理，应用于图像识别、医学影像等领域。
第六章 模拟信号数字处理1
t
0 (a)
t
0 (b)
t
图6.2.1 对模拟信号进行采样
第六章 模拟信号数字处理 如果让电子开关合上的时间τ→0，则形成理想采样， 此时周期性矩形脉冲串变成周期性单位冲激串Pδ(t)， 周期为T，强度为1。得到的采样信号 6.2.1(b)所示，用公式表示如下：
ˆ xa ( t ) 和Pδ(t)如图
(6.2.2)
Pδ (t ) =
n = −∞
∑δ (t − nT )
∞ n = −∞ a
∞
ˆ xa (t ) = x a (t ) ⋅ Pδ (t ) =
∑ x (t )δ (t − nT )
第六章 模拟信号数字处理 式 中 ， 只 有 当 t=nT 时 ， δ 信 号 才 有 非 零 值 ， 即
ˆ xa (t ) = xa (t ) PT (t )
第六章 模拟信号数字处理
x a(t) S Pτ(t)，P δ(t) x a(t) 0
ˆ a (t ) x
x a(t)
ˆ a (t ) x
x a(t)
0
t P τ(t)
t P δ (t)
0
ˆ a (t ) x
τ
T
t
0 T
ˆ a (t ) x
上式中方括号部分只有在t=nT时具有非零值，强 度是xa(nT)，因此得到：
∞
ˆ X a ( jΩ ) =
n = −∞
∑X
a
(nTs )e
− jΩ nT
(6.2.10)
第六章 模拟信号数字处理 又知道时域离散信号x(n)的傅立叶变换用下式表示：
X a (e ) =
ω= T, 得到：
Ch06 数字信号分析(Ⅰ)-DFT与FFT
量化误差E:
四舍五入法：
q q E , 2 2
全舍（也称取小）法：
全入（也称取大）法：
E q,0
E 0,q
量化因子q对波形的影响
q值较大
量化
q值较小
量化
抽样脉冲p(t)是矩形，它的脉冲幅度为E，脉宽 为，抽样角频率为s(抽样间隔为Ts)，
f (t )
频谱
F ( w)
0
p (t )
t
频谱
…
0
E Ts
w
P( w)
2
E
…
0 Ts
t
ws 0 ws
w
相 乘
f s (t ) f (t ) p(t )
f s (t )
频谱 卷 积
1 Fs ( w) F ( w) * P( w) 2
(1).理想采样（冲激抽样）
(2).自然采样 (矩形脉冲抽样）
(1).理想采样 (冲激抽样）
若抽样脉冲p(t)是冲激序列
f (t )
频谱
F ( w)
0
t
0
频谱
w
P( w)
1
…
p (t )
… …
ws
Ts0 Ts
2Ts
…
t
s
p(t ) T (t )
n
(t nT )
n
(w nw )
1
1 w1 ( w) ( w nw1 ) T (t ) w1 n
IFT
根据时域卷积定理
1 IFT F1 ( w) f1 (t ) f (t ) * (t nT 1) w1 n
电路中的模拟信号和数字信号处理
电路中的模拟信号和数字信号处理在电子领域中，信号的处理是非常重要的一个部分。
电路中的信号可以分为模拟信号和数字信号两种类型。
本文将探讨模拟信号和数字信号的定义、特点以及在电路中的处理方法。
一、模拟信号模拟信号是代表连续变化的物理量的信号。
它可以是电压、电流、声音等连续变化的信号。
模拟信号的特点是可以在连续的时间范围内取无限多个值。
模拟信号的处理是基于连续的变化过程进行的。
在电路中，模拟信号的处理常常包括放大、滤波、混频等操作。
放大是指将信号的幅度增大，以便于后续的处理。
滤波是指去除信号中的噪声或其他干扰，使信号更加纯净。
混频是将两个或多个信号合并在一起，产生新的信号。
二、数字信号数字信号是用离散的数值来表示的信号。
它是通过对模拟信号进行采样和量化得到的。
采样是将连续的模拟信号在一定时间间隔内进行测量，得到离散的样本。
量化是将采样得到的样本转换为离散的数值。
数字信号的特点是离散、有限和可编码。
它只能取有限个值，且可以通过编码方式进行传输和处理。
数字信号的处理是基于离散的数值进行的。
在电路中，数字信号的处理常常包括数字滤波、数字调制、数字解调等操作。
数字滤波是通过数字滤波器对数字信号进行滤波，去除噪声和干扰。
数字调制是将数字信号转换为模拟信号，便于传输和处理。
数字解调是将模拟信号转换为数字信号，以便于后续的处理和分析。
三、模拟信号与数字信号的比较模拟信号和数字信号在电路中的处理方法有很大的不同。
模拟信号的处理是基于连续的变化过程进行的，而数字信号的处理是基于离散的数值进行的。
模拟信号的处理通常需要进行放大、滤波等操作，而数字信号的处理则需要进行采样、量化等操作。
模拟信号的处理具有一定的误差，因为模拟信号的采样和量化过程都会引入一定的误差。
而数字信号的处理更加精确，因为数字信号是通过离散的数值表示的，可以进行精确的计算和分析。
此外，数字信号的处理还具有一些其他优势。
数字信号可以进行较长距离的传输，且可以对信号进行压缩和加密。
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G( j)
T,
1 2
s
Ω
0,
1 2
s
0 G(jΩ )
T
Ya j X a jG j FT ya (t)
－ π/T 0 π/ T
Ω ya (t) IFT Ya j
Xa(jΩ )
ya(t ) xa(t )
c
1 2
s
0
Ω
则采样信号的频谱是原连续信号的频谱以采样 频率为周期，进行周期性延拓形成。
X
a(
j)
1 T
k
Xa
j
jks
--实质：理想采样前后，信号频谱之间的关系
5.时域采样定理内容—续
(2)设模拟信号xa(t)是带限信号，最高截止角频率为Ωc.
如果采样角频率Ωs≥2Ωc，那么让采样信号 xa (t)
有
P
(
j)
FT
P
(t)
2
T
( k
k
2
T
)
2
T
( ks )
k
其中
模拟信号采样角频率
s
2
T
2
fs 弧度/秒
3.理想采样信号的频域分析(续1)—周期信号傅立叶变换导出
周期信号展开成傅里叶级数形式：
1、模拟信号采样
对模拟信号进行采样,可以看 成让模拟信号xa(t)通过一个电子 开关S。
设电子开关S 每隔周期T合上 一次，每次合上时间τ<<T，在 电子开关输出端得到信号 xa (t) .
该过程相当于将模拟信号 xa(t) 乘上一个周期性矩形脉冲串PT(t):
xa (t) xa t PT t
2.理想采样
开关闭合时间 0
周期性单位冲击串：
P (t) (t nT ) n
采样信号：
xa (t) xa (t) P (t) xa (t) (t nT )
n
xa (nT ) (t nT ) n
3.理想采样信号的频域分析
j
1
2
1 e jtd 1
2
e jt d
2 (t) e jtd 2 (t)
从而
e
jks t dt
2
(
ks )
所以
1
P ( j) T k
e jks t dt
理想采样信号的频谱情况
模拟信号xa (t)的傅里叶变换：
Xa ( j) FT
xa (t)
xa
(t
)e
jt
dt
逆向傅里叶变换：
xa (t)
IFT
Xa
(
j)
1
2
X
a
(
j)e
jt
d
当
P (t) (t nT ) 时
n
ya(t ) xa(t )
c
1 2
s
由低通滤波器的传输函数G(jΩ)推导其单位冲激响应g(t)
g t 1 G j e jtd
2
1 s /2 Te jt d
2 s /2
T
1
e e jts /2
jts /2
2 jt
1 2
2 T
X a ( j ) ( ks )d
k
1 T k
XΒιβλιοθήκη a(j)
ks
d
1 T
k
Xa
j
jks
上式表明：采样信号频谱是原模拟信号频谱沿频率轴，每
间隔采样角频率Ωs重复出现一次。或者说，采样信号频
数字信号处理 第六章
模拟信号数字处理 河北师范大学数信学院 张朝晖
2010年11月16日
本章学习目标
(1) 模拟信号数字处理的原理框图、各部分作用及主要 技术指标的考虑
(2) 时域采样定理、采样信号频谱和原模拟信号频谱关 系；由模拟信号采样得到时域离散信号的采样间隔 的确定
(3) 数字频率与原模拟信号的模拟频率关系
1 e jks t dt T k
理想采样信号的频谱导出(1)
3.理想采样信号的频域分析(续2)—周期信号傅立叶变换导出
由于 所以
j FT (t) (t)e jtdt e0 1
(t)
IFT
主要内容
6.1 模拟信号数字处理的原理框图 6.2 采样频率的确定
6.2.1 时域采样定理 6.2.2 由模拟信号到时域离散信号采样间隔的确定
6.3 将模拟信号转换成数字信号(A/DC) 6.4 将数字信号转换成模拟信号(D/AC) 6.5 对数字信号处理部分的考虑 6.6 线性模拟系统的数字模拟 6.7 用DFT(FFT)对连续信号进行频域分析
n
n
t nT / T
sin t nT / T
xa (t) xa (nT )
n
t nT / T
在采样点上，恢复的xa(t)等
于原采样值；
ya在(t)采 样点[ 之x间a (n，T是) (各 采nT样)]值g(t ) n 乘而以成 g(t-nT)的xa波(nT形)伸(展 叠nT加)g(t n
通过一个增益为T、截止频率为Ωs/2的理想低通滤波器， 可以唯一地恢复出原模拟信号xa(t)。
如果采样角频率Ωs<2Ωc，会造成采样信号中的频谱混 叠现象，不能无失真地恢复原模拟信号。
----实质：采样频率(或采样周期)的选择依据
主要内容
6.1 模拟信号数字处理的原理框图 6.2 采样频率的确定
6.2.1 时域采样定理 6.2.2 由模拟信号到时域离散信号采样间隔的确定
sin st / 2
st / 2
sin( t / T ) t /T
其中：s
2
T
2
fs
理想低通滤波器的输出ya(t)
Ya j X a jG j
ya (t) xˆa (t) g(t)
xa ( )g(t )d
ya (t)xˆa (xtax)(a(nngTT()tg) (ttnnTT) ) nn
n
xa
(nT
)
sin( (t nT ) / T (t nT ) / T
)
5.时域采样定理内容 （Nyquist 或 Shannon 采样定理）
1. 对模拟信号xa(t)等间隔采样，形成采样信号 xa t
（c）
－ Ωs s 2 0 s 2 Ω s ＾Xa(jΩ )
Ω c. 无频谱混叠的采样信号频谱
（d）
－ Ωs
0 Ω cΩ s
Ω d. 有频谱混叠的采样信号频谱
s
2
一般称Xa(jΩ) 为基带谱，fs /2为折叠频率。
当信号最高频率不超过折叠频率时，基带谱和其 它周期延拓形成的频谱、相邻延拓谱之间才不会重叠。
1 T
n
X a ( j
jns )
1 T
k
Xa(
j
T
jn
2
T
)
此式即为时域离散信号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，才能保证频谱无混叠现象。
谱是原模拟信号频谱以Ωs为周期，进行周期延拓而成。
Xa(jΩ )
若模拟信号xa(t)为有限带宽 ( 即：带限)信号,且最高
（a）
－ Ωc 0 Ω c
Ω
截止频率为Ωc，其频谱
Xa(jΩ)如图a所示。
P (jΩ )
δ
a.模拟信号xa(t)频谱
Ω
（b）
－ Ωs
0
Ωs
＾Xa(jΩ )
b.周期性单位冲击串信号频谱
n
X a ( j)
FT
x
a
(t
)
1
2
X a ( j) P
j
问题1：采样信号的频谱与模拟信号频谱是什么关系？
X a ( j)
FT
xa
(t
)
1
2
X a ( j) P ( j)
1
2
Xa(
j )P
j d
(1)时域离散信号频谱与理想采样信号频谱关系
xa (t) t
xˆa (t)
t
x(n) n
模拟信号 xa t、理想采样信号 xˆa t 和时域离散信号 xn的波形
对理想采样信号 xˆa t 进行傅里叶变换:
X a j
xˆa
t
e jt dt
6.2.1 时域采样定理
模拟信号采样理想采样信号理想采样信号频谱 如何由理想采样信号恢复原模拟信号 时域采样定理
6.2.2 由模拟信号到时域离散信号采样间隔的确定
6.3 将模拟信号转换成数字信号(A/DC) 6.4 将数字信号转换成模拟信号(D/AC) 6.5 对数字信号处理部分的考虑 6.6 线性模拟系统的数字模拟 6.7 用DFT(FFT)对连续信号进行频域分析