数字信号处理教案.ppt

数字信号处理,Digital Signal Processing(DSP),1,课件说明：,白色底色：正文,2,黄色底色：例题,深蓝底色：课时安排,浅蓝底色：补充内容,课堂纪律,不破坏课堂秩序，手机调震动，上厕所、接电话走后门。迟到走后门。 不玩手机。 不带晚饭来教室。 欢迎意见和建议。,3,教学安排,课堂： 16次-(生成实习,第8周）-(劳动节)=14次 前7章-4.4-5.7 实验： 12个学时 5个实验 考试 期末考试闭卷，占总成绩70% 平时成绩，主要以到课情况为依据,4,课程介绍,“数字信号”v.s.“信号系统” “信号与系统分析” 内容：y(t)=Tf(t) f(t)-T-y(t) 难点：时频变换！ 原理&作用 例子,5,课程介绍,“数字信号”v.s.“信号系统” 关系1： 信号=数字信号 系统（抽象，通用）=滤波器（实际，具体） 关系2： 理论=理论，算法，应用 图示,6,课程介绍,课程内容与章节安排 内容： 章节安排：,系统响应 系统分析,系统设计 系统实现,7,第一章，绪论,1. 数字信号 2. 模数转换 3. 生活中的应用,8,数字信号,连续信号 离散信号 数字信号 函数 序列,9,数字信号处理：是一门理论和技术发展十分迅速、广泛应用于众多领域的前沿交叉性学科。它研究信号处理的客观规律性，即如何把信号用数字或符号表示成序列，然后通过计算机或通用（专用）信号处理设备，采用数字的数值计算方法处理，以提取有用的信息以便应用。,10,模数转换,转换的原因 连续 离散 系统结构* 转换原理*,自然界,计算机系统,11,第二章，离散信号与系统,1. 时域分析 2. 基于F的频域分析 3. 抽样定理,重难点： 卷积和，F变换，抽样定理,12,时域分析：离散信号,信号表示 公式 集合 图形,13,时域分析：离散信号,六种常见信号* 单位取样信号 正弦信号 Matlab生产信号*,14,时域分析：离散信号,离散信号信号7种运算 移位，反褶，和，积，标乘，累加，差分 数学表达* Matlab实现*,15,时域分析：离散信号,离散信号的能量,16,第二次 3.6,回顾： 如何得到离散信号 6种基本离散信号（哪6种） 序列运算 欧拉公式！,17,时域分析：离散系统,定义： 就将输入序列变换成输出序列的一种运算(P15) 图示： 公式：,18,时域分析：离散系统,线性时不变（LTI）系统 1. 线性：含义，公式 * 叠加性 齐次性 2. 时不变性：含义，公式 *,19,时域分析：离散系统,单位取样响应：含义，公式 * 功能一：LTI系统，系统响应 功能二：LTI系统，因果/稳定性充要条件 卷积(和) * 定义 性质：与乘法类似 计算：列表法 Matlab实现,20,时域分析：离散系统,3. 因果性* 含义 公式 充要条件（LTI系统） 4. 稳定性* 含义 公式 充要条件（LTI系统）,21,时域分析：离散系统,差分方程 差分 功能：表示系统，求系统响应，求单位取样响应 计算：递推法* Matlab实现*,22,频域分析：F变换,F变换公式 正变换 逆变换,序列,频谱函数,离散时间信号:,23,频域分析：F变换,频谱是复变函数！ 频谱函数表达 直角坐标：实部+虚部 极坐标：幅值*相位,24,频域分析：F变换,频谱函数转化 幅度谱（幅频特性）计算 相位谱（相频特性）计算,25,频域分析：F变换,频谱函数的特性 周期性 对称性(随后详细说明)*,X(n)是实序列,幅频偶对称 相频奇对称,F变换,如果： 则：,26,第三次 3.13,回顾1： 离散系统4个性质 线性，时不变性，因果性，稳定性 离散系统2种表达 差分方程 单位取样响应 卷积和计算！,27,28,离散系统,x(n) y(n),y(n)+3y(n-1)=2x(n)+x(n-1),h(n) =2n,系统表达 系统响应,取样响应 列表法：y(n)=x(n)*h(n),已知输入,LTI系统 零状态响应,差分方程 递推法：y(1)=2x(1)+x(0)-3y(0) .,已知x(n)和h(n)分别为 试求 x(n) 和 h(n) 的线性卷积。,例题：列表法求卷积和,29,公式 计算,30,31,32,第三次,回顾2： 序列的F变换 离散 连续 时间 频率 (实)序列 (复变)函数 频谱函数表达 实部 & 虚部 幅频 & 相频 F变换公式！,33,频域分析：F变换的性质,8个性质 * 线性，移位，相移，反褶，数乘，共轭，卷积，相乘 表达： 例如：移位 x(n) X(ejw) x(n-a) e-jwa X(ejw) P32 性质表,序列改变,频谱改变,F变换,34,频域分析：F变换的性质,35,频域分析：F变换的性质,对称性定义* 共轭（反）对称性 奇偶性 分解* 共轭对称分解 实部虚部分解 性质（特例：实序列的频谱） 实部偶函数，虚部奇函数 幅值偶函数，相位奇函数,36,频域分析：系统频率响应,定义：LTI系统h(n)的F变换 分解 幅度响应 相位响应 存在(充分)条件 单位脉冲响应绝对可和 应用：求一般系统响应 *,37,频域分析：系统频率响应,38,离散系统,x(n) y(n),y(n)+3y(n-1)=2x(n)+x(n-1),h(n) =2n,系统表达 系统响应,差分方程 递推法：y(1)=2x(1)+x(0)-3y(0) .,取样响应 列表法：y(n)=x(n)*h(n),频率响应 H(ejw)=ejw 乘法：Y(ejw)=X(ejw)H(ejw),时域 频域,LTI,y(n) x(n),抽样定理：连续信号抽样,抽样过程的时频变换 时域采样=频域“周期延拓”,39,F变换,F变换,时域 频域,采样间隔T 采样频率s,周期延拓,抽样过程的时频变换 时域采样=频域“周期延拓”,抽样定理：连续信号抽样,40,F变换,F变换,时域 频域,周期延拓,理想抽样,抽样定理：连续信号抽样,恢复过程的时频变换 频域低通滤波=时域“内插”,41,F逆变换,F逆变换,频域 时域,内插,恢复过程的时频变换 频域低通滤波=时域“内插”,抽样定理：连续信号抽样,42,F逆变换,F逆变换,内插,低通滤波,抽样定理：连续信号抽样,不失真恢复条件：奈奎斯特抽样定理,43,？,s=2h s 2h,要想连续信号抽样后能够不失真地恢复原信号，则抽样频率必须大于或等于两倍原信号频谱的最高频率( s2 h)，这就是奈奎斯特抽样定理,第四次 3.20,回顾： F变换性质 共轭对称问题 频率响应 抽样定理 理解频率响应,44,傅立叶变化/反变换,45,2,3,3,1,4,几个名词 几个表述 “时域卷积等于频域的 ” “序列实部的F变换对应频谱的 分量”，。，。，。 “时域的抽样对应频域的周期延拓” “时域的还原对应频域的低通滤波”,离散信号抽样的含义,抽样定理：离散信号抽样,48,离散信号的抽样定理 当抽样频率满足 s 2 M时，各次延拓分量的谱彼此不重叠。 Xp()在-