第4章模拟信号的数字处理[12上].pptVIP

第 4 章模拟信号的数字处理;本章主要内容;4.1 模拟信号数字处理原理方框图;4.2 模拟信号与数字信号的 相互转换;模拟信号与数字信号的相互转换; 采样器一般由电子开关组成，开关每隔 Ｔ 秒短暂地闭合一次，将连续信号接通，实现一次采样。 ;如开关每次闭合 τ 秒，则采样器的输出是一串重复周期为 T（采样周期），宽度为τ的脉冲，(如图)脉冲的幅度是这段时间内信号的幅度(如图)，这一采样过程可看作是一个脉冲调幅过程，脉冲载波是一串周期为 T 、宽度为 τ 的矩形脉冲，以p(t) 表示，调制信号是输入的连续信号 xa(t) ，则采样输出为 一般 τ 很小，τ 越小，采样输出脉冲的幅度越接近输入信号在离散时间点上的瞬时值。;2. 理想采样; 实际情况下，τ＝0 达不到，但τ T 时，实际采样接近理想采样，理想采样可看作是实际采样物理过程的抽象，便于数学描述，可集中反映采样过程的所有本质特性，理想采样对Z变换分析相当重要。 ;3. 采样信号的频谱;为采样频率;所以 ;所以，理想采样信号的频谱是连续信号频谱的周期延拓,重复周期为 ?s（采样圆频率）。; 如果信号最高频谱超过?s/2,那么在理想采样频谱中,各次调制频谱就会互相交叠,出现频谱的 “混叠” 现象（如下图）,（为简明起见,图中将Xa(j?)作为标量处理,一般Xa(j?)为复数,交叠也是复数相加。）当出现频谱混叠后,一般就不可能无失真地滤出基带频谱,用基带滤波恢复出来的信号就要失真。;采样信号的频谱混叠;奈奎斯特采样定理：要使实信号采样后能够不失真还原，采样频率必须大于信号最高频率的两倍，即 Ωs≥2Ωmax ?s / 2 频率 称为 折叠频率 实际工作中，考虑到有噪声，为避免频谱混淆，采样频率总是选得比两倍信号最高频率 ?max更大些， 如 Ωs (3~5)?max。 同时，为避免高于折叠频率的噪声信号进入采样器造成频谱混淆，采样器前常常加一个保护性的前置低通滤波器（抗混叠滤波），阻止高于 ?s/2 频率分量进入。;Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.;理想采样信号 采样序列 频谱之间的关系？;理想采样信号的频谱;理想采样信号的频谱 时域离散信号 的频谱 由于 考虑到;理想采样信号 频谱;4.2.2 带通信号的采样;如最高频率 是带宽 的整数倍， 采样频率如下，不会造成频谱混叠： 理想采样信号的频谱为原模拟信号的频谱以采样频率为周期进行周期延拓。 例K=4;带通信号的恢复;降低最低频率到 ，带宽展宽 为小于 的最大整数 例 解：;Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.;4.2.4 将数字信号转换为模拟信号;1．理想采样的恢复（恢复模拟信号）;采样信号通过此滤波器后，就可滤出原信号的频谱： 也就恢复了模拟信号： y(t) = xa(t) 实际上，理想低通滤波器是不可能实现的，但在满足一定精度的情况下，总可用一个可实现网络去逼近。;讨论采样信号 通过理想低通滤波器G(j?)的响应过程。 理想低通G(j?)的冲激响应为;内插公式表明，连续函数xa(t)可以由它的采样值xa(nT)来表示，它等于xa(nT)乘上对应的内插函数的总和，如图1.7所示。;功能：完成解码和将采样序列转换成时域连续信号(插值) 解码:将数字信号转变成时域离散信号 M位二进制编码表示 解码 插值：恢复成模拟信号 零阶保持器;零阶保持器;问题 在 ，幅度不够平坦，造成信号失真，影响其在高保真系统中的应用。 在 |Ω|π/T ，引入了原模拟信号没有的高频分量，时域上表现为台阶。;措施;4.3 对数字信号处理部分的设计考虑;模拟域的频率 f 和数字域的频率 ? 之间的关系： 该时域离散信号的数字频率和模拟信号的模拟频率之间 的关系为 ，或者 模拟频率和数字频率之间的定标关系 ： ;4.4 线性模拟系统的数字模拟;数字系统