数字信号处理第9章-数字信号处理的实现课件.pptx

1、 信号模数/数模转化效率跟采样率有关，采样率由信号特点来定，系统之间经常交换信号，处理的样本都必须在下个样本到来前处理完，这些都是实现数字信号处理必须考虑的。多种采样率和高速计算是实现数字信号处理的基本要求。1多种采样率指数字系统存在各种采样频率，简称多速率，它是降低数字信号处理成本的策略。系统不同阶段用不同速率，流行的做法有下采样和上采样29.1.1 下采样对序列x(n)采样，这种做法叫抽取，也叫下采样。设采样x(n)的间隔为D，则下采样写为 例如时序间隔D=2的抽取，3)()(Dmxmy下采样的对象是数字信号，也是采样，也要遵循采样定理。请看其理由。先写出y(m)的z变换，令4mmmmzD

2、mxzmyzY)()()()(0),2,0()()(nDDnnxnw其它并将w(Dm)=x(Dm)代入Y(z)，得再令周期脉冲序列将它写为离散傅里叶级数形式，5)()()()(/1/1DnnDmmzWznwzDmwzYiDinns)()(然后求w(n)=x(n)s(n)的z变换，61021)(DkknDjeDns 102102102)(1)(11)()(DkkDjDknnknDjnnDkknDjzeXDzenxDzeDnxzW并将W(z)代回Y(z)，得 现在令z=ej，即得下采样信号的频谱这是D个不同位置X(/D)的叠加。7102/1)(1)(DkkDjDezXDzY10)2(1)(DkDk

3、XDY非周期序列的频谱都是周期函数，周期为2，抽取信号的频谱Y()也是如此，其采样率fy=fx/D。因为抽取信号的频谱是原频谱的叠加，为了避免在抽取时发生混叠失真，在抽取前必须用数字低通滤波器对被抽取的序列x(n)进行滤波。8完整的抽取器由数字低通滤波器和抽取器组成。低通滤波器的理想频率特性是9)()|(0)|(1)(DDDD是截止频率时当时当DH抽取可用于减轻数字产品对模拟前置滤波器的苛刻要求。因为按采样定理采样模拟信号，要求模拟滤波器的过渡带陡峭。若先以高速率fx=Dfs采样模拟信号xa(t)，则可降低模拟滤波器H(f)的要求。10因为，只要fxfstop+fa，所得x(n)的折叠部分不会

4、影响有用成分。折叠失真的f=fafstop成分可用抽取滤波器滤除。然后D倍抽取x(n)，即得速率fs的数字信号y(m)。119.1.2上采样在序列x(n)的样本间插入额外样本，这种做法叫内插，也叫上采样。内插的原理是：先插入0值样本，再对它们进行滤波，即平滑w(m)的波形。这个问题从频域看较好理解。12首先，w(m)的频谱由x(n)得来。x(n)的z变换 按I倍对x(n)内插0值，则上采样器的输出其z变换13nnznxzX)()()(0),2,0()/()(其它整数mIImImxmw将W(z)的z=ej后得频谱它是X()的I倍压缩。然后，W()和X()的周期相同，若滤除W()的多余频谱，则W(

5、)和X()相同。14)()(IXW)()()()(InnInnIzXznxznIwzW例9.3 设序列x(n)的频谱是X()，请画出内插倍数I=2的内插0值序列w(m)的频谱W()，并分析X()和W()的区别。解 根据W()=X(2)画w(m)的频谱W()，15因为W()的周期为2，故=0.51.5部分是上采样造成的频谱影像。若滤除频谱影像，则上采样频谱与X()相同。16完整内插系统的滤波器是低通滤波器，滤波器用于滤除频谱影像，使内插序列和原序列保持一致。由于W()=X(I)，X()压缩了I倍，故滤波器的截止频率I=/I，频谱17)(0)|(|)(II其它IH 内插主要用于数模转换，因低速率的

6、数字信号数模转换时，对模拟抗镜像后置滤波器的要求十分严格。上采样可放宽模拟后置滤波器的苛刻要求，降低数码产品的成本和体积。18实际数字信号处理的是真实信号，常用通用计算机、专用集成电路或通用集成电路实现数字信号处理。通用计算机实现数字信号处理时，精度高、操作方便，但不能实时处理信号，适用于学习和研究阶段。专用集成电路是按预定算法制作的集成电路，连接引脚即可处理数字信号。处理速度快，但功能固定、应用范围有限，适用于体积、速度、稳定性和耗电苛求的地方。19 通用集成电路是可编程集成电路，按指令处理信号。这种方法速度快、精度高、耗电少、应用范围广。需要解决的信号问题，只要能用数学表示，数字信号处理器就能处理。20