数字信号处理教学课件绪论

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1、中国矿业大学信电学院数字信号处理DigitalSignalProcessing(DSP)课程性质：专业基础课40+8学时前修课程：信号与线性系统后续课程：DSP原理及应用绪论一、信号与系统二、数字信号处理(DSP)三、数字信号处理系统的基本组成四、数字信号处理的特点五、数字信号处理基本学科分支六、数字信号处理实现方法七、数字信号处理的应用领域讲授内容参考书绪论一、信号与系统信号是信息的一种物理体现，是信息的载体。信号可以是多种多样的。信号以某种函数的形式传递信息。这个函数可以是时间域、频率域或其它域。但最基础的域是时域。1.模拟信号和模拟系统

2、信号x(t)：时间连续幅度连续处理这类信号的系统——模拟系统2.离散时间信号和系统信号x(nT)：时间离散幅度连续处理这类信号的系统——离散时间系统注：可用x(n)代表时间离散、幅度连续的任何序列。即数字信号就是幅度量化了的离散时间信号。处理这类信号的系统——数字系统3.数字信号和数字系统信号　　：　时间、幅度均离散“处理”-----用系统对信号进行某种加工。包括：滤波、分析、变换、综合、压缩、估计、识别等等。凡是利用数字计算机或专用数字硬件、对数字信号所进行的一切变换或按预定规则所进行的一切加工处理运算。例如：滤波、检测、参数提取、频谱分

3、析等。或者说：数字信号处理是用数值计算的方法，完成对信号的处理。因此处理的实质是“运算”，运算的基本单元是延时器、乘法器和加法器。二、数字信号处理(DSP)图0-1就是一个简单的数字滤波器，由一个加法器、一个延时器和一个乘法器组成。因此处理的实质是“运算”，运算的基本单元是延时器、加法器和乘法器。简单的模拟滤波器比较三、数字信号处理系统的基本组成以下所讨论的是模拟信号的数字信号处理系统.将输入信号xa(t)中高于某一频率(称折叠频率，等于抽样频率的一半)的分量加以滤除。(2)A/D变换器在A/D变换器中每隔T秒(抽样周期)取出一次xa(t)的

4、幅度，抽样后的信号称为离散信号。在A/D变换器中的保持电路中进一步变换为若干位码即数字信号——序列x(n)。(1)前置滤波器(3)数字信号处理器(DSP)按照预定要求，在处理器中将信号序列x(n)进行加工处理得到输出信号y(n).(4)D/A变换器由一个二进制码流产生一个阶梯波形，是形成模拟信号的第一步。(5)模拟滤波器把阶梯波形平滑成预期的模拟信号。即滤除掉不需要的高频分量，生成所需的模拟信号ya(t).四、数字信号处理的特点与模拟系统(ASP)相比，数字系统具有的特点：精度高可靠性强灵活性大易于大规模集成时分复用可获得高性能指标1.精度高

5、模拟系统中，它的精度是由元件决定，模拟元器件的精度很难达到10-3以上。数字系统中，17位字长就可达10-5精度，所以在高精度系统中，有时只能采用数字系统。2.可靠性强模拟系统：各参数都有一定的温度系数，易受环境条件，如温度、振动、电磁感应等影响，产生杂散效应甚至振荡等数字系统：只有两个信号电平0，1,受噪声及环境条件等影响小。且数字系统采用大规模集成电路，其故障率远远小于采用众多分立元件构成的模拟系统。3.灵活性大数字系统的性能主要决定于乘法器的各系数，且系数存放于系数存储器内，只需改变存储的系数，就可得到不同的系统，比改变模拟系统方便得多

6、。4.易于大规模集成数字部件：高度规范性，便于大规模集成，大规模生产，体积小、重量轻，对电路参数要求不严。例：(尤其)对低频信号：如地震波分析，需要过滤几Hz-几十Hz的信号，用模拟系统处理其电感器、电容器的数值，体积，重量非常大，且性能亦不能达到要求，而数字信号处理系统在这个频率处却非常优越，显示出体积，重量和性能的优点。5.可获得高性能指标即可以实现模拟系统很难达到的指标或特性。例：对信号进行频谱分析模拟频谱仪在频率低端只能分析到10Hz以上频率，且难于做到高分辨率(也即足够窄的带宽)。但在数字的谱分析中，已能做到10-3Hz的谱分析。又

7、例：有限长冲激响应数字滤波器（FIR），则可实现准确的线性相位特性，这在模拟系统中是很难达到的。五、数字信号处理基本学科分支DSP:狭义理解可为DigitalSignalProcessor------数字信号处理器广义理解可为DigitalSignalProcessing------数字信号处理技术在此我们讨论的DSP的概念是指广义的理解。DSP的经典内容：*数字信号滤波分为经典滤波和现代滤波经典滤波为本科阶段学。主要为FIR和IIR滤波器*数字信号频谱分析FFT谱分析统计频谱分析六、数字信号处理实现方法1.采用大、中小型计算机和微机。2.用

8、单片机。3.利用通用DSP芯片4.利用特殊用途的DSP芯片1．采用通用计算机用软件实现软件采用高级语言编写，也可利用商品化的各种DSP软件如MATLAB、SYSTE