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数字信号分析理论与实践笔记.docx
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更新于2023-03-03
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https://www.bilibili.com/video/BV18E411f7ZQ华中科技大学(数字信号处理)的笔记,该课程将matlab代码与课程理论结合,推荐观看。介绍了时域,频域分析,相关性分析,滤波器设置,时频域分析等基础知识,适合初入信号分析的基础学习。
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第一单元:计算机测量仪器系统
、A/D 转换,模数转换,把模拟信号转换成数字信号, 转换主要有积分型、
逐次逼近型、并行比较型并行型等。
、 转换器的主要参数:
() 转换器位数和精度:()()(
),,
注:转换有阶梯效应,位数越高效应越小。
例 : 位 , 满 量 程 精 度 。 相 对 误 差
()
() 转换时间:():()
()电压输 入 范围: , ,!,!
、D/A
转换 ,就是数模转换,也就是把数字信号转换成模拟信主要参数:
() 转换器位数和精度
,。
() 转换时间
块 ():()
()电压输 出 范围
,!,,!
、采样定理:
()在计算机化测量系统中,采样就是将连续的传感器模拟信号,通过
AD 转换,转化为计算机能够分析的离散的数字量。
()釆样就是将离散脉冲序列 与 信号相乘 ,取离散点值的过程脉冲信号"
#()$连续信号 %()
()采样密度:每周期至少 个点,点与点连线恢复时能保证最基本的周
期信息。
()采样定理( Nyquist- Shannon ): 为保证釆样后信号能真实地
保留原始模拟信号信息,信号采样频率必须至少为原信号中最高频率成分的
2
倍。这是采样的基本法则,称为采样定理。一般 Fs> 2F
max
。在工程领域,为
保证采样信号的质量需要 Fs> 5F
max
。
()采样过程中的频率混叠:频率混迭是采样频率不满足采样定理时,信
号中的高频成分会被不正确的采样成低频成分,这一现象称为频率混迭。频率
混叠是信号离散采样所引起的一个特有现象和重要概念
()频率混叠的频域解释:
采样(时频)越密,频谱越宽。
& 的波形 & 采样率,'(&,所 以对称成了 & (例:用
样频率对 的正弦信号进行采样时,其输出是一个 的正弦信
号。'& 到 ) 的距离为 ,所以采到的混叠频率为 )该距离
&)即计算下图中黄圈位置的点。
(*) 采样前的抗混迭滤波:
、MATLAB 基本句法:
()变量不需要定义变量类型,由赋值语句自动确定。
+所有变暈默认为是双精度变量;
+单变量被看作为 % 矩阵。
()矩阵:按行列定义的数组称为矩阵,在 ,-- 中可以直接用矩阵做变量
进行运算。
()用函数给矩阵赋值:
%:. "
/0#-10(23)
045(,3),%3 零矩阵
5/0(,3),%3 矩阵
4-/.(,3),%3 随机数矩阵
、Arduino 简介:
()4./5 是一款意大利高校推出的软硬件开源的低价位
I/O
卡 。
()以 4./5.0 为例,采用 位 6, 内核, 个 7 口(其中 个
89, 输出), 个 位模拟输入口, 路 :6; 硬件串口。
()另外, 4./5 有丰富的低成本传感器资源,可方便的实现声、光等控
制的测控系统。
、基于 Arduino 的低价位测量系统:
第二单元:信号函数与标准信号
、正弦波的离散采样公式 <(/=)/()/=!>)
'=?/,…,3
、方波离散采样公式:<(/=)@@
'=/,…,3
注:--:方波
%square();%A-40(.<).< 为占空比
B默认 C
、三角波与锯齿波: sawtooth ();-D55&(D.&)
D.& 可取 和 (默认 )。 为三角波, 时锯齿波竖线在左
、 噪声 信号 : 白噪 声( 工 程上 默认 ) % randn ( , / ) ; 均 匀噪 声
%rand(/)
、其他信号:顺次积分,逆序求导
、信号的幅值调制:
基音:一般的声音都是由发音体发出的一系列频率、振幅各不相同的振动
复合而成的。这些振动中有一个频率最低的振动,由它发出的音就是基音。乐
器的某个按键频率是多少,指的就是基音频率,基音决定了音高 。
泛音:乐器振动时,其振动频率并不是单一的。只有基音的声音,听起来
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