《数字信号处理I》课程设计教学大纲 总学时:一周(1学分) 适应专业:电子信息科学与技术,电子信息工程 开课教研室(系):电子电路教研室 大纲执笔人:严正国吴银川 课程设计的目的和基本要求 通过本课程设计使学生进一步巩固数字信号处理的基本概念、理论、分析方法和实现方法:使学生掌握的基本理论和分析方法方 面的知识得到进一步扩展:使学生能有效地将理论和实际紧密结合:增强学生软件编程实现能力和解决实际问题的能力。要求 学生能够熟练地用 Labview、 Matlab等语言编写数字信号处理的应用程序;熟悉数据采集卡的基本应用与设置;用FFT对连续信 号和离散信号进行谱分析:編程实现ⅠIR数字滤波器和R数字滤波器:了解各种窗函数对滤波器特性的影响等,进一步明确数字 信号处理的工程应用 数字信号处理IⅠ课程设计的考核办法与评分方法 ?设计方案正确,具有可行性、创新性20分 ?设计结果(软件程序)20分 ?态度认真、学习刻苦、遵守纪律15分 ?设计报告的规范化、参考文献充分(不少于5篇)20分 ?答辩25分 三、课程设计的主要内容 1、某测试系统中待测信号5()=Aama04,观测到的信号x()中包含了加性白噪声(),即x()=8()+( 已知待测信号频率0,()为高斯白噪声,试设计一数据采集处理系统,求A 要求:(1)以采样频率J、采样长度M 进行采样; (2)设计测量信号5(的幅度A的检测算法,并进行计算机伤真 〔3)分析影响测量精度和测量速度的因素,并指出提高测量精度的途径 (4)完成设计报告 2、某测试系统中待测信号61()=4an(a+),62()=A2am(ab+82),试没计一数据采集处理系统,测量 两信号的幅度4、4和相位差(-2) 要求:(1)设计测量4、A2和(8-82)的算法 (2)确定采样参数:采样频率、采样长度M,对8()、52()进行采样 3)通过计算机仿真验证算法的正确性; (4)完成设计报告。 3、试设计一周期信号频率测量算法,测量输入周期信号的基波频率 要求:(1)设计测量信号基波频率的数字信号处理算法,要求精确到0.01Hz (2)确定采样参数:采样频率J、采样长度NM,对周期信号x(O进行采样 (3)通过计算机仿真验证算法的正确性:
(4)完成设计报告。 4、试设计一失直度分析仪的信号采集处理算法,测量输入信号的失真度,已知输入信号6()=42na4+A2m2a ,失真度按以下公式计算: THD V2+v32+…+ 其中:2HD一信号的失真度 V1—基波幅度 N一n次谐波幅度,n=2,3 要求:(1)设计基波和谐波幅度测量算法,n取5 (2)确定采样参数:采样频率J、采样长度N,对周期信号x()进行采样 3)通过计算机仿真验证算法的正确性 (4)完成设计报告。 5、某测试系统中待测信号5()=Ama02,观测到的信号x()中包含了加性白声x(),即2x()=8()+( 已知待测信号频率②0=67,()为零均值白噪声,试设计一匹配滤波器,对x()进行滤波,并求滤波输出 要求:(1)以采样频率J、采样长度M,对周期信号x()进行采样 (2)设计匹配滤波器 3)通过计算机仿真对滤波器的性能进行分析; (4)完成设计报告 6、已知某测试系统观测到的信号x()=61()+62()+n(),其中61()=41smna,62(=A2mna2, n(0)为高斯白噪声,已知01和。2,试设计滤波系统,输入为x(0),输出为62(O)和52( 要求:(1)确定采样参数:采样频率J、采样长度NM,对周期信号x(O进行采样, (2)设计数字滤波器 3)通过计算机仿真对滤波器的性能进行分析 (4)完成设计报告 7、AM调制信号x()=[m(+4]3a,已知m()=4ma,试分析该信号的频谱和功率谱 要求:(1)以采样频率采样长度N,对信号x( (2)求采样信号的频谱和功率谱 (3)要求频率分辨率达到0.1Hz,使确定采样参数 (4)验证不发生频谱泄露的条件
(5)完成设计报告 8、某机场采用双频导航信号来引导飞机降落时对准跑道,两个导航信号发射装置对称地安装在跑道两側,在跑道中央两信号的 幅度相等,试设计飞机上对导航信号的处理算法。已知;两导航信号62()=4sm(a+8) s2()=42sn(a+2),接收到的信号x()=61()+82( 要求:(1)以采样频率、采样长度M,对信号x()进行采样 (2)设计4和42的检测算法 3)通过计算机仿真验证算法的正确性 4)分析采样参数对测量精度的影响 (5)完成设计报告 9、正弦信号的抽样 运行以下程序回答以下问题:1.分析程序,正弦信号的频率是多少?抽样周期是多少?2.改变抽样周期,观察图形的变化 分析结果。3.通过将正弦信号的频率改为Hz和7Hz,重新运行程序。相应的等效离散时间信号与原程序产生的离散时间信 号之间有差别吗?为什么?请给出定量分析说明。 9 Program 9 Illustration of the Sampling process in the Time-Domain clear all t=0:0.0005:1 a= cos(2*pi*f*t subplot(2, 1, 1) plot(t, xa); grid xlabel(Time, msec): ylabel( Amplitude') title( Cont inuous signal x_{a}(t)’) axis([01-1.21.2]) ubplot (2, 1, 2) T=0.1 0:T:1; stem (k, xs);grid xlabel( Time index n'): ylabel(Amplitude
title(Discrete-time signal x[n]') axis([0( length(m)-1)-1.21.2]) 10、频域中混叠的效果 运行以下程序回答以下问题:1,程序中,连续时间函数x2()是什么?x2()的连续时间傅里叶变换是如何计算的?2 运行程序,产生离散时间信号及其连续时间等效,以及各自的傅里叶变换。有何明显的混叠影响吗?3.将抽样周期増加到 0.05s、0.5、1.5s,重复程序,有何明显的混叠影响吗,定量分析说明? Program 10 Illustration of the Aliasing Effect in the Frequency-Doma t=0:0.005:10 xa=2*t *exp(t) ubplot(2, 2, 1) plot(t, xa): grid xlabel(Time, msec): ylabel Ampl i tude') title( Continuous-time signal x al(t)') subplot(2, 2, 2) wa=0:10/511:10 freqs(2,[121], plot(wa/(2*pi), abs(ha)); grid xlabel( Frequency, kHz): ylabel Ampl i tude') title(x( al(j\Omega)') axis([05/pi02]); subplot(2, 2, 3) T=1 n=0:T:10 xs= 2*. *exp (n) k=0: length(n)-1 label( Time index n'): ylabel( Amplitude) title( Discrete-time signal x[n] subplot(2, 2, 4) wd=0:pi/255:pi; hd= freqz(xs, 1, wd
plot(wd/(T=*pi), T*abs(hd)); grid xlabel( Frequency, kHz'): ylabel( Amplitude) title( x(e [j\omega)),) axis([01/T02])
