后置滤波器课件.ppt
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1、Digital Media ProcessingWebpadTelematicsWireless Devices:802.11,Bluetooth,OthersEnhanced GamingMilitary and Government Cellular,Secure ConnectivityIndustry-Specific PDAsBiometricsMedical Devices数字信号处理数字信号处理Telematics密密歇歇根根大大学学数数字字化化工工厂厂数字信号处理数字信号处理教科书教科书数字信号处理数字信号处理普通高等教育普通高等教育“十五十五”国家级规划教材国家级规划教材高等
2、教育出版社高等教育出版社吴镇扬吴镇扬 编著编著数字信号处理数字信号处理主要内容与学时主要内容与学时绪论绪论 2 2学时学时第一章第一章 离散时间系统离散时间系统 6 6学时学时第二章第二章 DFTDFT及及FFT FFT 8 8学时学时第三章第三章 IIR DFIIR DF的设计的设计 1010学时学时第四章第四章 FIR DFFIR DF的设计的设计 1010学时学时第五章第五章 DSPDSP系统的实现系统的实现 6 6学时学时实验实验 1010学时学时数字信号处理数字信号处理全书内容分布结构全书内容分布结构先修课程先修课程1、数学工具微积分,概率统计,随机过程,高等数学,数值分析,积分变换
3、,复变函数等。2、信号与系统3、Matlab语言4、数字信号处理的理论基础:离散线性变换系统理论,离散傅里叶变换。数字信号处理数字信号处理参考书参考书一、经典的:一、经典的:1.A.V.Oppenheim,“Digital Signal Processing”,1975.中译本有多种离散时间信号处理 美A.V奥本海姆 R.W.谢弗编 科学出版社数字信号处理数字信号处理二、较新的:二、较新的:2、数字信号处理 丁玉美等 西安电子出版社 20013、基于Matlab的系统分析与设计-信号处理 楼顺天,李博菡 编著。西安电子科大出版社 数字信号处理数字信号处理参考网站参考网站http:/ 本课程具有
4、很强的理论性和实践性,学习时本课程具有很强的理论性和实践性,学习时应充分利用课程所开设实验和仿真实验。可以这应充分利用课程所开设实验和仿真实验。可以这么来归纳工程师们在数字信号处理领域所取得的么来归纳工程师们在数字信号处理领域所取得的成就:理论成就:理论-模型模型-算法算法-工程实现工程实现-应用最终解决问应用最终解决问题的一定是可以运行的代码或者设备。题的一定是可以运行的代码或者设备。理论学习、理论学习、实践学习、实践学习、研究学习研究学习三元并重三元并重.只有通过足够的实验只有通过足够的实验和仿真实验操作,才和仿真实验操作,才能得到应有的实际动能得到应有的实际动手能力培养和更好的手能力培养
5、和更好的掌握书本知识。掌握书本知识。学习方法二:学习方法二:数字信号处理数字信号处理绪绪 论论1 信号、系统和信号处理信号、系统和信号处理2 2 数字信号处理系统数字信号处理系统3 3 数字信号处理的实现方法数字信号处理的实现方法44 数字信号处理的研究内容数字信号处理的研究内容5 5 数字信号处理的特点数字信号处理的特点6 6 应用应用7 7 发展趋势发展趋势数字信号处理数字信号处理前言过去,信号处理一直采用模拟设备来 完成。近代,数字计算机的出现和大规模集成技术的高速发展,为信号处理提供了强有力的手段。在电子技术各个领域,例 如雷达、声纳、语言通信、数字通讯等,正日益广泛的用数字方法替代模
6、拟方法实现信号处理。因此,从本世纪60年代以来,逐步形成了一门新的学科数字信号处理。一、一、信号、系统和信号处理信号、系统和信号处理1、信号定义:、信号定义:信号是一个或多个独立变量的函数,该函数含有物理系统的信息或表示物理系统状态或行为。(e.g.:i(t),v(t),g(x,y).独立变量:时间、距离、速度、位置、温度和压力等 数字信号处理数字信号处理振动弦振动弦(声源声源)声级计声级计记录仪记录仪0At信号波形图:用被测物理量的强度作为纵坐标,用时间做横坐标,信号波形图:用被测物理量的强度作为纵坐标,用时间做横坐标,记录被测物理量随时间的变化情况。记录被测物理量随时间的变化情况。信号的分
7、类主要是依据信号波形特征来划分的,信号的分类主要是依据信号波形特征来划分的,在介绍信号分类前,先建立信号波形的概念。在介绍信号分类前,先建立信号波形的概念。数字信号处理数字信号处理二、信号分类二、信号分类1)按独立变量个数可分:按独立变量个数可分:1-dimensional(1-D):单单个独立变量的一维函数,个独立变量的一维函数,e.g轨迹跟踪轨迹跟踪 2-D:两个独立变量的二两个独立变量的二维函数,维函数,e.g.图象信号。图象信号。M-D:多个独立变量的多多个独立变量的多维函数,维函数,e.g.彩色视频信彩色视频信号号(RGB)。.数字信号处理数字信号处理2)按)按载体:载体:电信号、磁
8、信号、声信号、光信号、热信号、电信号、磁信号、声信号、光信号、热信号、机械信号。机械信号。数字信号处理数字信号处理简单的测试系统可简单的测试系统可以只有一个模块,以只有一个模块,如玻璃管温度计。如玻璃管温度计。它直接将被温度变它直接将被温度变化转化液面示值。化转化液面示值。没有电量转换和分没有电量转换和分析电路,很简单,析电路,很简单,但精度底,无法实但精度底,无法实现测量自动化。现测量自动化。为提高测量精度和为提高测量精度和自动化程度,以便自动化程度,以便于和其它环节一起于和其它环节一起构成自动化装置,构成自动化装置,通常先将被测物理通常先将被测物理量转换为电量,再量转换为电量,再对电信号进
9、行处理对电信号进行处理和输出。如图所示和输出。如图所示的声级计。的声级计。3)按)按周期性:周期性:周期信号周期信号x(t)=x(t+kT);非周期信号。非周期信号。数字信号处理数字信号处理简单简单周期周期信号信号复杂复杂周期周期信号信号准周准周期信期信号号瞬态瞬态信号信号 4)按是否为确定函数)按是否为确定函数:分为确定信号;随机信号。数字信号处理数字信号处理噪声信号噪声信号(平稳平稳)噪声信号噪声信号(非平稳非平稳)统计特性变异统计特性变异 5)按能量或功率是否有限:)按能量或功率是否有限:能量信号(能量有限);功率信号(功率有限能量信号(能量有限);功率信号(功率有限)。)。数字信号处理
10、数字信号处理瞬态信号瞬态信号复杂周期信号复杂周期信号噪声信号噪声信号(平稳平稳)一般持续时间无限的信号都属于功率信号。一般持续时间无限的信号都属于功率信号。一般持续时间有限的瞬态信号是能量信号。一般持续时间有限的瞬态信号是能量信号。6)按独立变量定义域和信号值域分)按独立变量定义域和信号值域分连续时间信号连续时间信号 CTS(Continuous-Time Signals)模拟信号模拟信号 AS(Analog Signals)离散时间信号离散时间信号DTS(Discrete-Time Signals)数字信号数字信号DS(Digital Signals)数字信号处理数字信号处理7)物理可实现信
11、号与物理不可实现信号物理可实现信号与物理不可实现信号a)物理可实现信号:又称为单边信号,满足条件:物理可实现信号:又称为单边信号,满足条件:t0时,时,x(t)=0,即在时刻小于零的一侧全为零。即在时刻小于零的一侧全为零。b)物理不可实现信号:在事件发生前物理不可实现信号:在事件发生前(t0)就预知信号。就预知信号。数字信号处理数字信号处理三、系统三、系统1、定义:系统是将信号进行处理(或变换)、定义:系统是将信号进行处理(或变换)以达到人们要求的各种设备。系统可以是硬件以达到人们要求的各种设备。系统可以是硬件的,也可以是软件编程实现的。的,也可以是软件编程实现的。2、系统的分类(按所处理的信
12、号种类不同分、系统的分类(按所处理的信号种类不同分类)类)-连续时间信号系统连续时间信号系统-模拟信号系统模拟信号系统-离散时间信号系统离散时间信号系统-数字信号系统数字信号系统数字信号处理数字信号处理四、数字信号处理四、数字信号处理1 数字处理的产生,发展2 数字信号处理的定义3 数字信号处理的实现方法4 数字信号处理系统的基本组成5 数字信号处理的特点6 数字信号处理的应用领域7 数字信号处理技术的方向数字信号处理数字信号处理n根据粗略的估计,人类获得信息的主要来源是听觉(约占5%)与视觉(约占90%),其它还有味 觉、触觉及嗅觉等。在六十年代初期之前,对信息的处理方式主要限于模拟方式。对
13、于非专业的人士来说,接触数字化信息处理的概念,大多来自消费电子领域,这就是数字音响、数字广播、数字电视、数字移动电话、数字通讯网以及CD、VCD、DVD、微机等众多产品,但是信息领域的数字化革命实际上早已始。1 1 数字处理的产生数字处理的产生数字信号处理数字信号处理奠定这一理论基础的是1948年美国著名信息论专家香农的一篇论文“通讯的数学理论”,他第一次提出数字化信息的基本单位:比特比特(尼葛洛庞帝把比特比喻作信息领域的DNA);并由此出发提出了一系列近代信息论基本思想。由于受硬件条件的限制,信号的数字化处理真正开始于六十年代初。1965年J.W.cooley和J.W.Tukey提出了快速傅
14、里叶变换算法快速傅里叶变换算法,为数字信号处理开端的里程碑。数字信号处理数字信号处理数字信号处理理论基础的核心数字信号处理理论基础的核心C.E.Shannon的的抽样定理抽样定理(Theorem 13 in A mathematical Theory of ommunication,Shannon1948)被工程师被工程师们公认为影响这个世界的最重要的公式之一们公认为影响这个世界的最重要的公式之一(根据一项非正式的调查显示,抽样定理列于(根据一项非正式的调查显示,抽样定理列于该调查所排列的该调查所排列的10个最重要公式中。注意,第个最重要公式中。注意,第一位是牛顿第二定律,第二位是万有引力定律
15、,一位是牛顿第二定律,第二位是万有引力定律,第五位是第五位是Maxwell方程组,抽样定理列第八,方程组,抽样定理列第八,这足以说明它的重要性。)这足以说明它的重要性。)数字信号处理数字信号处理数字信号处理技术的高速发展和对其它领域的广泛渗透无疑得益于70年代以来微电子技术的发展。1971年英特尔公司推出了第一个微处理芯片4001,其功能大体上和世界上第一台电子计算机ENIAC相当。此后,微处理芯片的发展就异常迅速,它基本上遵从所谓的摩尔定律,这就是微处理芯片每隔18个月性能提高一倍、价格降低到原来的1/2微电子技术的惊人发展速度已经产生了难以预料的结果,1946年当冯诺伊曼等计算机专家研制成
16、功第一台电子计算机ENIAC时,其总重量为30吨,占地面积相当于一个小的体育馆,平均每7分钟就有一个电子管失效。它的耗电量惊人,在它工作时,整个费城就灯光暗淡。而1977年生产的微处理器体积仅是ENIAC的1/30000,成本是它的1/10000,速度是它的20倍。数字信号处理的发展数字信号处理的发展数字信号处理数字信号处理英国科学家福莱斯特,在总结了微电子技术的这种惊人发展速度之后,在他所著的“高技术社会”中发出了感叹,他说,“如果汽车或飞机行业也象计算机行业这样发展,那么今天一辆罗尔斯罗伊斯汽车的成本将只有2.75美元;跑300万英里仅用一加仑汽油。而一架波音767飞机的价格只需500美元
17、,用5加仑汽油在20分钟内便可环绕地球一周。”1996年美国Princeton大学电子工程系主任刘必治教授来华发表演讲时,作了类似的对比,他说,如果汽车行业也象微电子行业那样,那么今天一辆可以坐4000人的小轿车的价格应当是0.26美元。数字信号处理技术的这种进步,是我们每一个人在日常生活中都可以感觉得到的,同时它还对世界上某些局部地区正在进行的战争产生了深远的影响。它使得原来意义上的“前方”与“后方”的概念发生了变化,使“信息战”的概念起到了主导作用。全球范围内的通讯系统可 以使美国五角大楼直接指挥某一局部战役的行动,甚至是精确制导的巡航导弹的打击目标。数字化浪潮正在席卷全球,数字化信息处理
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