数字接收机中的信号分选与滤波技术

"该实验是关于信号分选与数字滤波的实践操作，旨在设计一个数字化接收机系统，能够从混杂的复杂信号中分离出特定频率的信号。实验涉及了信号采样、数字信号处理以及IIR数字滤波器的设计。通过MATLAB等工具，学生将学习如何应用奈奎斯特抽样定理、DFT运算以及模拟滤波器到数字滤波器的转换技术。" 实验详细说明： 1. **信号分选**：在信号处理中，信号分选是将混合信号中不同频率成分区分开的过程。实验中，目标是分离出两个具有不同载波频率的信号，这需要设计适当的滤波器来选择性地允许特定频率范围的信号通过，而阻止其他频率的信号。 2. **数字滤波**：数字滤波是将数字信号通过数学算法（如IIR滤波器）进行处理，以去除噪声、突出特定频率成分或改变信号的频谱特性。在这个实验中，学生需要设计一个IIR数字滤波器，该滤波器能针对给定的频率响应要求进行优化。 3. **奈奎斯特抽样定理**：这是确保无损地从模拟信号到数字信号转换的关键理论。根据定理，采样频率至少应为信号最高频率的两倍，以避免频率混叠。实验中，采样频率设为20GHz，足以捕捉2.45GHz和5.8GHz的载波信号。 4. **DFT运算**：离散傅里叶变换（DFT）用于将时域信号转换为频域信号，以便分析信号的频率成分。在MATLAB中，`fft()`函数用于计算DFT，提供信号的频谱分析。 5. **IIR数字滤波器设计**：IIR滤波器是递归型滤波器，其特点是可以用有限的计算资源实现较宽的频率响应。实验中，通过MATLAB信号处理工具箱，学生需先设计一个模拟低通滤波器原型，然后将其转换为满足特定滤波需求的IIR数字滤波器。 6. **模拟/数字变换**：设计数字滤波器时，通常会先设计一个模拟滤波器，然后使用像巴特沃兹变换或切比雪夫变换这样的方法将其转化为数字滤波器。这种方法可以简化设计过程并保留理想的模拟滤波器特性。 通过这次实验，学生不仅能掌握信号处理的基本原理，还能熟练使用MATLAB等工具进行实际操作，这对于理解和应用信号处理技术在通信、电子工程等领域具有重要意义。