信号处理的工程应用

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1、《信号处理的工程应用》课程考查试题说明：三道题全部完成，解答附在题目后面，完成后打印装订后上交，同时将电子版发至下列电子信箱：ruikel@nwpu.edu.cn1、学习超外差式频谱分析仪的原理，重点论述分辨率带宽（RBW）定义、特性以及和扫描范围、扫描时间等参数的关系。2、设计一种16-QAM调制解调方案，信源速率和调制频率等参数自定,完成调制和解调计算机仿真，给出调制器输出、解调器各节点信号波形等仿真结果，并作必要的说明。3、学习了解雷达信号处理中匹配滤波器的原理、特点和应用，完成线性调频脉冲信号或13位巴克码二相编码调

2、频脉冲信号的匹配滤波器计算机仿真。仿真参数自定，分别给出匹配滤波器输出信号波形和模糊函数图形，并作必要的说明。解答部分1、图3-1所示为超外差式频谱分析仪的原理方框图：图3-1可知，超外差式频谱分析仪由输入衰减器、混频器(混频器与输入衰减器和本地振荡器连接)、中频放大器、中频滤波器、峰值检波器、视频滤波器、扫描产生器和显示器组成。现将每一部分功能介绍如下。输入信号输入衰减器：频谱分析仪的输入端有一个可变衰减器，调整频谱分析仪输入信号电平的大小，控制进入混频器的输入电平，以免损坏仪器。如果输入混频器的信一号电平太高，可能引起信

3、号失真，从而影响测量精度;如果信号电平太低,则被测信号可能被频谱仪中存在的嗓声所掩盖。在这两个问题中，任何一个都会减小测量的动态范围。混频器：微波频谱仪的混频器把射频输入信号混频成频谱仪能滤波、放大和检波的频率范围内。混频器除了接收RF输入信号之外，还接收来自频谱仪内部产生的本振信号。混频器是一个非线性器件。所谓非线性，就是指在混频器输出中，存在着输入信号频率之外的频率分量。在混频器的输出信号中，除r输入信号频率和本振频率之外，还包含本振(L0)频率和输入信号频率的和频和差频。木振：木振不是在一个固定频率上振荡，而是一个电压

4、控制的振荡器，木振频率由扫描产生器控制。扫描产生器除控制本振频率外，还控制频谱仪显示器的水平偏移，其斜波形状使频谱仪在显示器上从左到右显示信号信息，且扫描迹线通过显示屏的扫描速度是可以控制的。中频放大器：中频放大器调整输入中频滤波器的信号电平，中频放大器的增益取决干输入衰减器的衰减值。当输入频谱仪的信号被衰减时，中频增益将增加,以保持频谱仪测量的信号电平不变。中频滤波器：中频滤波器是一个固定带通滤波器，为了输入信号的频率能在频谱仪显示器上显示，混频器的输出频率分量必须在中频滤波器频带内。峰值检波器：在中频滤波器之后紧接着是峰

5、值检波器，其目的是处理输入信号，以便频谱仪能够显示和测量这些信号。视频滤波器：视频滤波器的功能是平滑信号显示，抑制随机噪声。通过减小视频滤波器的带宽，可使低电平信号更易测量。显示器(CRT)：用来测量输入信号频谱，可以测量输入信号的幅度和频率等。总之，输入信号经衰减器直接加到混频器上，可调变的本地振荡器经与CTR同步的扫描产生器产生随时间线性变化的振荡频率，经混频器与输入信号混频后，产生屮频信号，经屮频放大器、带通滤波器、峰值检波器和视频滤波器，最终送到CRT的垂直轴，而在水平轴上显示信号的振幅与频率的对应关系。中频滤波器的

6、分辨带宽：频潜仪的频率分辨率与中频滤波器的带宽有关，带宽越窄，分辨率越高。滤波器通常在3dB或6dB点测试，因此频谱仪的分辨带宽定义为中频滤波器的3dB带宽。由频谱仪原理可知。在频谱仪显示窗口显示的信号不可能为无限细的线，它本身有一定的宽度。当调谐通过信号时，其形状是频谱仪自身中频滤波器形状的显示。如果改变了滤波器的带宽，就改变了相应的显示带宽。如果分辨带宽太宽，则两个频率较窄的信号就显示为一个。那么，微波频谱仪的中频滤波器带宽要怎样选择才能将两个信号分开呢？下面将分为等幅和不等幅两种情况进行讨论。等幅情况：如果两个等幅信号

7、的频率间隔大于或等于频谱仪所选用的分辨带宽，则两个等幅信号就可以分辨开来。例如：向频谱仪输入两个等幅信号，其频率差为10RH,若选用频谱仪的分辨带宽为30kH,则这两个信号在频谱仪上显示为一个信号；若选用频谱仪的分辨带宽RBWWIOkH,就可以将这两个等幅信号分辨出來。不等幅情况：如果用10kH的分辨带宽，对于频率相隔10kH、而幅度下降50dB的交调失真产物、则交调失真产物就被淹没在大信号滤波器的裙边下，观察不到该失真信号。如果减小分辨带宽，盲到频谱仪的分辨带宽低于某一数值，才能观察到交调失真产物。用公式表示为：RBW<2

8、x频率间隔形状因子式中，RBW表示频谱仪的分辨带宽(即中频滤波器的3dB带宽)；形状因子定义为频谱仪中频滤波器的60dB带宽与3dB带宽之比。分辨带宽、扫描时间和扫频宽度之间的关系：由前面的分析讨论可知，为了在频谱仪上显示较多的频率分量，所选择的频谱仪分辨带宽应尽最窄，但是窄带滤波器所需的