信号采样率的分数倍转换

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1、信号采样率的分数倍转换实验内容1、利用MATLAB，仿真音频数据，并将音频数据文件加载单载波干扰；2、分别将音频文件读出，估计干扰频率，进行分数倍采样转换，以16KHz的采样频率播出，声音不能失真且应滤除单载波干扰。目录一、实验原理；二、采样频率从28KHz转为16KHz；三、采样频率从50KHz转为16KHz；四、结论一、实验原理1、内插（1）提高信号采样频率；（2）在序列相邻采样点之间插零将导致数字频谱的压缩；（3）要滤除压缩后产生镜像频谱，可将信号通过一个增益为I、截止频率为的低通滤波器。2、抽取（1）降低信号的采样频率；（2）整数倍抽取

2、将导致信号的数字频谱的展开；（3）为防止抽取引起的频谱混叠，可以在采样后通过一个过渡带较陡、截止频率为的数字滤波器然后再进行抽取。3、信号的分数倍内插信号的整数倍抽取和内插无法满足实际应用，在数字调制信号的解调过程中，往往要求采样率是数字信号码元速率的整数倍，然而系统的采样频率一般是固定的，因此对不同码元速率的信号，整数倍降采样之后一般满足不了采样速率是码元的整数倍的要求。此时，我们需要进行采样率的分数倍转换。信号的分数倍内插设分数倍转换比为,一般可以通过先进行I倍内插，再进行D倍抽取来实现。这样做的好处是，第一步进行内插，可以保证信号源不会损

3、失，在进行滤波后，进行抽取时，能最大程度保持原有信号的特征。若第一步进行抽取，则会损失部分信号，之后进行内插，虽然采样频率提高了，但是对应源信号的采样点是抽取之后的那部分损失的信号。先内插后抽取还可以节省一个低通滤波器，仅用一个滤波器就能实现滤除镜像频率、防止频谱混叠的功能，在本实验中还起到滤出干扰的作用。4、滤波器选取需要同时满足滤除镜像频谱、防止频谱混叠、滤除噪声三个目的，选取椭圆滤波器。椭圆滤波器又称为考尔滤波器，是通带阻带等波纹的一种滤波器。相比其他滤波器，在阶数相同情况下有着最小的通带和阻带。椭圆滤波器在有限频率既有极点又有零点，极零

4、点在通带内产生等波纹，阻带内的有效传输零点减少了过渡区，可获得极为陡峭的衰减曲线。阶数相同，能获得更窄的过渡带和较小的阻带波动。实验框图二、采样频率从28KHz转为16KHz实验步骤：（1）计算I与D的值；I=4，D=7（2）计算；若不考虑干扰，则=干扰角频率四倍内插后干扰位于===二、采样频率从28KHz转为16KHz（3）选取低通滤波器和设计参数；（4）整数倍抽取；通过低通滤波器后对信号进行7倍抽取。由于凯瑟窗的远端衰减较为明显，因此选用凯瑟窗进行窗化滤波器设计。三、采样频率从50KHz转为16KHz实验步骤：（1）计算I与D的值；I=8，

5、D=25由于D较大，若一次抽取完成，低通滤波器的指标要求很高，滤波器的阶数也非常高，乃至无法实现，因此，实际中的抽取都是采取多级级联形式来实现的，这里，只需将D分成两级即可，此时，需要加上一级抽取滤波器。实验步骤（2）1、，=2、，=四、总结1、采用低通滤波器实现三个功能——滤出干扰、滤出镜像、防混叠2、低倍数可以一次内插与抽取，分数倍较高则需分级转换。先进行较小倍数内插与抽取，后进行较大倍数内插与抽取，可以最大程度保持原信号特征。