《数字信号处理》课程教学大纲

《数字信号处理》课程教学大纲

（10级）

编号：40023600

英文名称：Digital Signal Processing

适用专业：通信工程；电子信息工程

责任教学单位：电子工程系通信工程教研室

总学时：56

学分：3.5

考核形式：考试

课程类别：专业基础课

修读方式：必修

教学目的：数字信号处理是通信工程、电子信息工程专业的一门专业基础课，通过本课程的学习使学生建立数字信号处理的基本概念、掌握数字信号处理的基本理论、基本分析方法和数字滤波器的基本设计方法，具有初步的算法分析和运用MATLAB编程的能力，了解数字信号处理的新方法和新技术。为学习后续专业课程和从事数字信号处理方面的研究工作打下基础。

主要教学内容及要求：

1．绪论

了解数字信号处理的特点，应用领域，发展概况和发展局势。

2．时域离散信号和时域离散系统

了解连续信号、时域离散信号和数字信号的定义和相互关系；掌握序列的表示、典型序列、序列的基本运算；掌握时域离散系统及其性质，掌握时域离散系统的时域分析,掌握采样定理、连续信号与离散信号的频谱关系。

3.时域离散信号和系统的频域分析

掌握序列的傅里叶变换(FT)及其性质；掌握序列的Z变换(ZT) 、Z变换的主要性质；掌握离散系统的频域分析；了解梳状滤波器，最小相位系统。

4.离散傅里叶变换（DFT）

掌握离散傅里叶变换(DFT)的定义，掌握DFT、ZT、FT、DFS之间的关系；掌握DFT的性质；掌握频域采样；掌握DFT的应用、用DFT计算线性卷积、用DFT分析信号频谱。

5.快速傅里叶变换（FFT）

熟悉DFT的计算问题及改进途经；掌握DIT-FFT算法及其编程思想；掌握IDFT的高效算法。

6.数字滤波网络

了解滤波器结构的基本概念与分类；掌握IIR-DF网络结构（直接型，级联型，并联型）；掌握FIR-DF网络结构（直接型，线性相位型，级联型，频率采样型，快速卷积型）。

7.无限冲激响应（IIR）数字滤波器设计

熟悉滤波的概念、滤波器的分类及模拟和数字滤波器的技术指标；熟悉模拟滤波器的设计；掌握用冲激响应不变法设计IIR数字滤波器；掌握用双线性变换法设计IIR数字滤波器。

8.有限冲激响应（FIR）数字滤波器设计

熟悉线性相位FIR数字滤波器的特点；掌握FIR数字滤波器的窗函数设计法；掌握FIR数字滤波器的频率抽样设计法；了解FIR数字滤波器的切比雪夫最佳一致逼近设计法。

本课程与其他课程的联系与分工：先修课程：信号与系统，复变函数与积分变换，数字电路；后续课程有：DSP原理及应用，语音信号处理，数字图像处理等。

序号章节及名称

学时分配

学时备注讲课实验上机

1 绪论

2 2

2 第1章时域离散信号和时域离散系统 4 4

3 第2章时域离散信号和系统的频域分析8 2 10

4 第3章离散傅立叶变换（DFT）及其应用8 8

5 第4章快速傅立叶变换４ 4 8

6 第5章数字滤波网络 4 4

7 第6章IIR数字滤波器设计8 ２10

8 第7章FIR数字滤波器设计 6 2 8

9 习题及复习 2 2

合计46 10 56

实验和上机要求：

第１次实验（2学时）

实验的名称：系统响应及系统稳定性

实验的目的：

1.掌握求系统响应的方法。

2.掌握时域离散系统的时域特性。

3.分析、观察及检验系统的稳定性。

实验的内容和要求：

1．给定系统差分方程及输入信号，求系统响应及单位脉冲响应。

2．给定系统单位脉冲响应及输入信号，求系统响应。

3．给定一谐振器的差分方程，用实验方法检查系统是否稳定。

要求画出相应输出波形，对各实验所得结果进行分析和解释。

使用的设备和仪器：计算机、Matlab软件

第2次实验（2学时）

实验的名称：时域采样与频域采样

实验的目的：时域采样理论与频域采样理论是数字信号处理中的重要理论。要求掌握模拟信号采样前后频谱的变化，以及如何选择采样频率才能使采样后的信号不丢失信息；要求掌握频率域采样会引起时域周期化的概念，以及频率域采样定理及其对频域采样点数选择的指导作用。

实验的内容和要求：

1．时域采样理论的验证。

2．频域采样理论的验证。

要求打印显示相关的图形，分析比较实验结果，简述由实验得到的主要结论。

使用的设备和仪器：计算机、Matlab软件

第3次实验（2学时）

实验的名称：用FFT对信号作频谱分析

实验的目的：学习用FFT对连续信号和时域离散信号进行谱分析的方法，了解可能出现的分析误差及其原因，以便正确应用FFT。

实验的内容和要求：

1．产生典型序列供谱分析用。

2．对周期序列进行谱分析。

要求选择FFT的变换区间N为8和16 两种情况进行频谱分析，分别打印其幅频特性曲线，并进行对比、分析和讨论。

3．对模拟周期信号进行谱分析。要求选定采样频率，变换区间N=16,32,64 三种情况进行谱分析，分别打印其幅频特性，并进行分析和讨论。

使用的设备和仪器：计算机、Matlab软件

第4次实验（2学时）

实验的名称：IIR数字滤波器设计及软件实现

实验的目的：

1．熟悉用双线性变换法设计IIR数字滤波器的原理与方法。

2．学会调用MA TLAB信号处理工具箱中滤波器设计函数设计各种IIR数字滤波器，学会根据滤波需求确定滤波器指标参数。

3．掌握IIR数字滤波器的MATLAB实现方法。

4．通过观察滤波器输入输出信号的时域波形及其频谱，建立数字滤波的概念。

实验的内容和要求：

1．产生由三路抑制载波调幅信号相加构成的复合信号，要求绘图显示信号的时域波形和幅频特性曲线。

2．分别确定可以分离三路抑制载波单频调幅信号的三个滤波器（低通滤波器、带通滤波器、高通滤波器）的通带截止频率和阻带截止频率。要求滤波器的通带最大衰减为0.1dB,阻带最小衰减为60dB。分别设计这三个滤波器，并绘图显示其幅频响应特性曲线。

3．用三个滤波器分别对复号信号进行滤波，分离出三路不同载波频率的调幅信号，并绘图显示三路调幅信号的时域波形，观察分离效果。

使用的设备和仪器：计算机、Matlab软件

第5次实验（2学时）

实验的名称：FIR数字滤波器设计与软件实现

实验的目的：

1．掌握用窗函数法设计FIR数字滤波器的原理和方法。

2．掌握FIR滤波器的快速卷积实现原理。

3．学会调用MATLAB函数设计与实现FIR滤波器。

实验的内容和要求：

1．产生具有加性噪声的调幅信号，并显示其时域波形及其频谱。

2．请设计低通滤波器，从高频噪声中提取单频调幅信号，要求信号幅频失真小于0.1dB，将噪声频谱衰减60dB。先观察具有加性噪声的调幅信号的频谱，确定滤波器指标参数。

3．根据滤波器指标选择合适的窗函数，计算窗函数的长度N，设计一个FIR低通滤波器。实现滤波。绘图显示滤波器的频响特性曲线、滤波器输出信号的幅频特性图和时域波形图。

使用的设备和仪器：计算机、Matlab软件

编制人：李利2010年

审核人：王俊红2010年

数字信号处理实验作业

实验6 数字滤波器的网络结构 一、实验目的： 1、加深对数字滤波器分类与结构的了解。 2、明确数字滤波器的基本结构及其相互间的转换方法。 3、掌握用MA TLAB 语言进行数字滤波器结构间相互转换的子函数及程序编写方法。 二、实验原理： 1、数字滤波器的分类 离散LSI 系统对信号的响应过程实际上就是对信号进行滤波的过程。因此，离散LSI 系统又称为数字滤波器。 数字滤波器从滤波功能上可以分为低通、高通、带通、带阻以及全通滤波器；根据单位脉冲响应的特性，又可以分为有限长单位脉冲响应滤波器（FIR ）和无限长单位脉冲响应滤波器（IIR ）。 一个离散LSI 系统可以用系统函数来表示： M -m -1-2-m m m=0 012m N -1-2-k -k 12k k k=1 b z b +b z +b z ++b z Y(z)b(z)H(z)=== =X(z)a(z) 1+a z +a z ++a z 1+a z ∑∑ 也可以用差分方程来表示： N M k m k=1 m=0 y(n)+a y(n-k)=b x(n-m)∑∑ 以上两个公式中，当a k 至少有一个不为0时，则在有限Z 平面上存在极点，表达的是以一个IIR 数字滤波器；当a k 全都为0时，系统不存在极点，表达的是一个FIR 数字滤波器。FIR 数字滤波器可以看成是IIR 数字滤波器的a k 全都为0时的一个特例。 IIR 数字滤波器的基本结构分为直接Ⅰ型、直接Ⅱ型、直接Ⅲ型、级联型和并联型。 FIR 数字滤波器的基本结构分为横截型（又称直接型或卷积型）、级联型、线性相位型及频率采样型等。本实验对线性相位型及频率采样型不做讨论，见实验10、12。 另外，滤波器的一种新型结构——格型结构也逐步投入应用，有全零点FIR 系统格型结构、全极点IIR 系统格型结构以及全零极点IIR 系统格型结构。 2、IIR 数字滤波器的基本结构与实现 （1）直接型与级联型、并联型的转换 例6-1 已知一个系统的传递函数为 -1-2-3 -1-2-3 8-4z +11z -2z H(z)=1-1.25z +0.75z -0.125z 将其从直接型（其信号流图如图6-1所示）转换为级联型和并联型。

数字信号处理知识点总结

《数字信号处理》辅导 一、离散时间信号和系统的时域分析 （一） 离散时间信号 （1）基本概念 信号：信号传递信息的函数也是独立变量的函数，这个变量可以是时间、空间位置等。 连续信号：在某个时间区间，除有限间断点外所有瞬时均有确定值。 模拟信号：是连续信号的特例。时间和幅度均连续。 离散信号：时间上不连续，幅度连续。常见离散信号——序列。 数字信号：幅度量化，时间和幅度均不连续。 （2）基本序列（课本第7——10页） 1）单位脉冲序列 1,0()0,0n n n δ=?=?≠? 2）单位阶跃序列 1,0 ()0,0n u n n ≥?=?≤? 3）矩形序列 1,01 ()0,0,N n N R n n n N ≤≤-?=?<≥? 4）实指数序列 ()n a u n 5）正弦序列 0()sin()x n A n ωθ=+ 6）复指数序列 ()j n n x n e e ωσ= （3）周期序列 1）定义：对于序列()x n ，若存在正整数N 使()(),x n x n N n =+-∞<<∞ 则称()x n 为周期序列，记为()x n ，N 为其周期。 注意正弦周期序列周期性的判定（课本第10页） 2）周期序列的表示方法： a.主值区间表示法 b.模N 表示法 3）周期延拓 设()x n 为N 点非周期序列，以周期序列L 对作()x n 无限次移位相加，即可得到周期序列()x n ，即 ()()i x n x n iL ∞ =-∞ = -∑ 当L N ≥时，()()()N x n x n R n = 当L N <时，()()()N x n x n R n ≠ （4）序列的分解 序列共轭对称分解定理：对于任意给定的整数M ，任何序列()x n 都可以分解成关于/2c M =共轭对称的序列()e x n 和共轭反对称的序列()o x n 之和，即

铁路信号基础知识培训教材

培训教材 铁路信号基础知识培训

软件过程数据和文档库管理过程

目录 1.目的 (4) 2.适用范围 (4) 3.铁路运营基础知识 (4) 3.1铁路线路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 3.2区间．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8 3.3车站．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 4.铁路信号基础知识 (10) 4.1铁路信号基础设备．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10 4.1.1信号机 (10) 4.1.2轨道电路 (13) 4.1.3转辙机 (17) 4.1.4信号继电器 (19) 4.2 铁路信号控制设备 (24) 4.2.1联锁设备 (24) 4.2.2闭塞设备 (28) 4.2.3运输调度指挥 (32) 4.2.4列车运行控制系统 (33)

1.目的 通过铁路信号基础知识的培训，使参加培训的员工对铁路运营基础知识、信号基础设备及控制设备有一个概括的认识，为今后从事信号产品研制工作，初步奠定基础。 2.适用范围 适用范围，非信号专业毕业的员工。 3.铁路运营基础知识 3.1铁路线路 1.铁路及线路分类 ⑴铁路按管理部门分为国家铁路、合资铁路、地方铁路、专用铁路和铁路专用线。 国家铁路是指由国务院铁路主管部门管理的铁路。 合资铁路是指由铁道部与其他部委、地方政府、企业或其他投资者合资建设和经营的铁路。 地方铁路是指由地方人民政府管理的铁路。 专用铁路是指由企业或者其他单位管理，专为本企业或者本单位内部提供运输服务的铁路。 铁路专用线是指由企业或者其他单位管理的与国家铁路或者其他铁路线路接轨的岔线。 截至2004年底，我国铁路营业里程74408km，其中国家铁路61015km，

数字信号处理作业答案

数字信号处理作业

DFT 习题 1. 如果)(~n x 是一个周期为N 的周期序列，那么它也是周期为N 2的周期序列。把)(~ n x 看作周期为N 的周期序列，令)(~1k X 表示)(~n x 的离散傅里叶级数之系数，再把)(~ n x 看作周期为N 2的周期序列，再令)(~2k X 表示)(~n x 的离散傅里叶级数之系数。当然，)(~1k X 是周期性的，周期为N ，而)(~2k X 也是周期性的，周期为N 2。试利用)(~1k X 确定)(~2k X 。（76-4）

2. 研究两个周期序列)(~n x 和)(~n y 。)(~n x 具有周期N ,而)(~ n y 具有周期M 。序列)(~n w 定义为)()()(~ ~~n y n x n w +=。 a. 证明)(~n w 是周期性的，周期为MN 。 b. 由于)(~n x 的周期为N ，其离散傅里叶级数之系数)(~k X 的周期也是N 。类似地， 由于)(~n y 的周期为M ，其离散傅里叶级数之系数)(~k Y 的周期也是M 。)(~n w 的离散傅里叶级数之系数)(~k W 的周期为MN 。试利用)(~k X 和)(~k Y 求)(~k W 。（76-5）

3. 计算下列各有限长度序列DFT （假设长度为N ）: a. )()(n n x δ= b ．N n n n n x <<-=000) ()(δ c ．10)(-≤≤=N n a n x n （78-7） 4. 欲作频谱分析的模拟数据以10千赫速率被取样，且计算了1024个取样的离散傅里叶变换。试求频谱取样之间的频率间隔，并证明你的回答。（79 -10）

《铁路信号基础》课程教学大纲

《铁路信号基础》课程教学大纲 Railway signals 课程负责人：执笔人: 编写日期： 一、课程基本信息 1．课程编号：L08212 2．学分：1.5学分 3．学时：24（理论24） 4．适用专业：电气工程及其自动化 二、课程教学目标及学生应达到的能力 本课程的教学任务是要求学生系统掌握铁道信号专业设备中共同的主要基础设备及原理，包括信号机、动力转辙机、继电器、轨道电路、信号电源等设备。本课程的开设既保持了有关基础设备知识必要的系统性、完整性和深入程度，又使车站信号、区间信号、远程控制及编组站综合自动化等多门后续专业课的内容更为紧凑和深入，衔接更为密切。 本课程的教学目标是使学生对有关基本概念、基本知识、基本理论按“了解、掌握、重点掌握”三个层次进行。“了解”即要求学生对这部分内容知道，对其中所涉及到的内容理解；“掌握”即要求学生对这部分内容有较深入的理解，并把握。“重点掌握”即要求学生对这部分内容能够深入理解并熟练掌握，同时能够灵活地进行分析和运用到实际中。 三、课程教学内容与基本要求 该课程讲述了铁路信号的基本知识、基本概念与基本原理，主要讲授铁路信号的基础设施。 （一）继电器（6学时） 主要内容：继电器的主要结构及发展趋势、继电器的机械特性与牵引特性、直流电磁继电器的工作原理、交流继电器的工作原理、继电器的时间特性、继电器接点、继电器的应用、继电器接点电路逻辑基础 基本要求：通过本章的学习，重点掌握继电器的工作原理和应用，掌握继电器特性，了解接点电路设计基础和方法。 （二）铁路信号（4学时） 主要内容：铁路信号概述、信号设置、显示制度、显示意义 基本要求：通过本章的学习，重点掌握铁路信号的设置、显示制度、显示意义。了解铁路信号色灯的基本概念，色灯信号机的结构。 （三）轨道电路（6学时） 主要内容：轨道电路的基本概念、分类、电气特性，轨道电路的基本工作状态，轨道电路的分析计算和参数调整；交流电力牵引区段轨道电路，道岔区段轨道电路 基本要求：通过本章的学习，重点掌握轨道电路的电气特性和基本工作状态及参数调整，掌握交流电力牵引区段轨道电路工作原理，25HZ相敏轨道电路工作原理，了解轨道电路的分类和发展趋势。

2020年数字信号处理大作业新版修订

2019~2020年度《数字信号处理》大作业题目与要求 大作业要求： 本学期大作业总分40分，学生可选择任意数量的题目完成，只要所选题目总分达到40分即可，所选题目总分如果超过40分，超过的部分不计入大作业总分。大作业以电子版的形式提交，内容应包括详细的程序设计思路与题目分析（题目分析指的是对该题目中所用到的知识点的说明，不要照搬书上或网上的内容，写出你自己对该知识点的理解。），程序截图，程序源码，其中设计思路和程序截图可写在同一个文档中，程序源码可以是.txt或.m 文件，并在源码中标注代码注释。另：题目中有GUI设计要求的部分占该题目分值的20%，功能实现部分占该题目分值的80%。 注：以下题目均用MATLAB完成。 大作业题目： 1、实现有限长序列的基本运算（包括：加法、乘法、累加、移位、翻褶、抽取、插值、卷积和），并以GUI的形式将这些运算整合起来，使用者可通过向GUI输入任意有限长序列得到对应的运算结果。（5分） 2、设计一个GUI，实现奈奎斯特采样定理，要求：1、在GUI中输入任意一个模拟信号，显示该模拟信号的时域和频域谱图；2、在GUI中设置任意采样频率，对输入的模拟信号进行采样处理，显示采样信号的时域和频域谱图； 3、在GUI中实现采样信号向模拟信号的恢复功能，要求显示恢复后的模拟信号的时域和频域谱图。（10分） 3、通过GUI动态展示z变换与s变换之间的所有关系。（5分） 4、设计一个GUI，通过向GUI输入任意系统函数，得到其对应系统的相关信息（包括：系统频率响应中的幅度响应和相位响应、系统零极点的分布、系统的稳定性判定）。（10分） 5、设计一个GUI，实现利用DFT（或FFT）完成任意时域信号的频谱分析，要求：1、可在GUI中输入时域数字或模拟信号；2、可设置DFT点数；3、在GUI中显示输入信号经DFT（或FFT）处理后的频谱图；3、若输入信号为模拟信号，需完成对该模拟信号的采样，采样频率可在GUI中设置。（10分） 6、在GUI中，实现IIR滤波器的直接型、级联型和并联型三种结构之间的任意转换，要求：在GUI中输入任意一型的系统函数后可在该GUI中显示出对应的另外两型的系统函数。（10分） 7、实现巴特沃斯样本模拟低通滤波器及其对应的数字低通滤波器的设计，以GUI的形式给出。要求：输入所需的模拟低通滤波器参数指标后，程序能将该指标转化为数字低通滤波器指标（在GUI中应能选择转化方式：冲激响应不变法、双线性变换法），并在GUI中显示出所给参数下巴特沃斯样本模拟低通滤波器及其对应的数字低通滤波器的频率响应中幅度响应的频谱图。（15分） 8、已知某组数字信号（见大作业数据压缩包中HWDATA.mat文件），该信号中除了目标信号之外还掺杂有强噪声，但噪声与目标信号的频率不重叠，要求采用本学期已学的知识对该信

数字信号处理复习总结-最终版

绪论：本章介绍数字信号处理课程的基本概念。 0.1信号、系统与信号处理 1.信号及其分类 信号是信息的载体，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。 分类： 周期信号/非周期信号 确定信号/随机信号 能量信号/功率信号 连续时间信号/离散时间信号/数字信号 按自变量与函数值的取值形式不同分类： 2.系统 系统定义为处理（或变换）信号的物理设备，或者说，凡是能将信号加以变换以达到人们要求的各种设备都称为系统。 3.信号处理 信号处理即是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。所谓“数字信号处理”，就是用数值计算的方法，完成对信号的处理。 0.2 数字信号处理系统的基本组成 数字信号处理就是用数值计算的方法对信号进行变换和处理。不仅应用于数字化信号的处理，而且

也可应用于模拟信号的处理。以下讨论模拟信号数字化处理系统框图。 （1）前置滤波器 将输入信号x a(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x a(t)的幅度，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。 （3）数字信号处理器（DSP） （4）D/A变换器 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)。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；以滤除掉不需要的高频分量，生成所需的模拟信号y a(t)。 0.3 数字信号处理的特点 （1）灵活性。（2）高精度和高稳定性。（3）便于大规模集成。（4）对数字信号可以存储、运算、系统可以获得高性能指标。 0.4 数字信号处理基本学科分支 数字信号处理（DSP）一般有两层含义，一层是广义的理解，为数字信号处理技术——DigitalSignalProcessing，另一层是狭义的理解，为数字信号处理器——DigitalSignalProcessor。 0.5 课程内容 该课程在本科阶段主要介绍以傅里叶变换为基础的“经典”处理方法，包括：（1）离散傅里叶变换及其快速算法。（2）滤波理论（线性时不变离散时间系统，用于分离相加性组合的信号，要求信号频谱占据不同的频段）。 在研究生阶段相应课程为“现代信号处理”（AdvancedSignalProcessing）。信号对象主要是随机信号，主要内容是自适应滤波（用于分离相加性组合的信号，但频谱占据同一频段）和现代谱估计。 简答题： 1．按自变量与函数值的取值形式是否连续信号可以分成哪四种类型? 2．相对模拟信号处理，数字信号处理主要有哪些优点? 3．数字信号处理系统的基本组成有哪些？

西电数字信号处理大作业

第二章 2.25 已知线性时不变系统的差分方程为 若系统的输入序列x(x)={1,2,3,4,2,1}编写利用递推法计算系统零状态响应的MATLAB程序，并计算出结果。 代码及运行结果： >> A=[1,-0.5]; >> B=[1,0,2]; >> n=0:5; >> xn=[1,2,3,4,2,1]; >> zx=[0,0,0];zy=0; >> zi=filtic(B,A,zy,zx); >> yn=filter(B,A,xn,zi); >> figure(1) >> stem(n,yn,'.'); >> grid on;

2.28图所示系统是由四个子系统T1、T2、T3和T4组成的，分别用单位脉冲响应或差分方程描述为 T1： 其他 T2: 其他 T3： T4: 编写计算整个系统的单位脉冲响应h(n)，0≤n≤99的MATLAB程序，并计算结果。 代码及结果如下： >> a=0.25;b=0.5;c=0.25; >> ys=0; >> xn=[1,zeros(1,99)]; >> B=[a,b,c]; >> A=1; >> xi=filtic(B,A,ys); >> yn1=filter(B,A,xn,xi); >> h1=[1,1/2,1/4,1/8,1/16,1/32]; >> h2=[1,1,1,1,1,1]; >> h3=conv(h1,h2); >> h31=[h3,zeros(1,89)]; >> yn2=yn1+h31; >> D=[1,1];C=[1,-0.9,0.81]; >> xi2=filtic(D,C,yn2,xi); >> xi2=filtic(D,C,ys); >> yn=filter(D,C,yn2,xi); >> n=0:99; >> figure(1) >> stem(n,yn,'.'); >> title('单位脉冲响应'); >> xlabel('n');ylabel('yn');

数字信号处理上机作业

数字信号处理上机作业 学院：电子工程学院 班级：021215 组员：

实验一：信号、系统及系统响应 1、实验目的 (1) 熟悉连续信号经理想采样前后的频谱变化关系，加深对时域采样定理的理解。 (2) 熟悉时域离散系统的时域特性。 (3) 利用卷积方法观察分析系统的时域特性。 (4) 掌握序列傅里叶变换的计算机实现方法，利用序列的傅里叶变换对连续信号、离散信号及系统响应进行频域分析。 2、实验原理与方法 (1) 时域采样。 (2) LTI系统的输入输出关系。 3、实验内容及步骤 (1) 认真复习采样理论、离散信号与系统、线性卷积、序列的傅里叶变换及性质等有关内容，阅读本实验原理与方法。 (2) 编制实验用主程序及相应子程序。 ①信号产生子程序，用于产生实验中要用到的下列信号序列： a. xa(t)=A*e^-at *sin(Ω0t)u(t) b. 单位脉冲序列：xb(n)=δ(n) c. 矩形序列： xc(n)=RN(n), N=10 ②系统单位脉冲响应序列产生子程序。本实验要用到两种FIR系统。 a. ha(n)=R10(n); b. hb(n)=δ(n)+2.5δ(n-1)+2.5δ(n-2)+δ(n-3) ③有限长序列线性卷积子程序 用于完成两个给定长度的序列的卷积。可以直接调用MATLAB语言中的卷积函数conv。 conv 用于两个有限长度序列的卷积，它假定两个序列都从n=0 开始。调用格式如下： y=conv (x, h) 4、实验结果分析 ①分析采样序列的特性。 a. 取采样频率fs=1 kHz,，即T=1 ms。 b. 改变采样频率，fs=300 Hz，观察|X(e^jω)|的变化，并做记录(打印曲线)；进一步降低采样频率，fs=200 Hz，观察频谱混叠是否明显存在，说明原因，并记录(打印)这时的|X(e^j ω)|曲线。 程序代码如下： close all;clear all;clc; A=50; a=50*sqrt(2)*pi; m=50*sqrt(2)*pi; fs1=1000; fs2=300; fs3=200; T1=1/fs1; T2=1/fs2; T3=1/fs3; N=100;

《铁路车站自动控制系统维护》教学大纲

《铁路车站自动控制系统维护》课程教学大纲 一、课程简介 《铁路车站自动控制系统维护》是铁道通信信号专业的一门重要的专业必修课，主要任务是使学生全面认识6502大站电气集中的设备组成及技术条件，电路工作原理，部分结合电路及联系电路以及电路故障分析。 二、课程教学目标 通过本课程的教学，使学生掌握车站信号自动控制设备的技术基础理论， 明确6502大站电气集中联锁设备的结构，完成联锁关系的基本原理，能运用所学的理论，分析设备故障的原因，提出排除故障的措施，能运用所学的基本知识，进行车站信号自动控制设备的简单施工配线。 ㈠知识教学目标 1、掌握车站信号自动控制设备的技术基础理论； 2、明确6502大站电气集中联锁设备的结构，完成联锁关系的基本原理。 ㈡能力教学目标 1．对6502电气集中的电路网络结构有一个总体把握，明确从办理进路到进路解锁全过程电路的大致动作程序； 2．能运用所学的理论，分析设备故障的原因，提出排除故障的措施； 3. 能运用所学的基本知识，进行车站信号自动控制设备的简单施工配线。 ㈢素质教育目标 1．具有热爱所学专业，爱岗敬业的精神和强烈的安全意识； 2．具有胜任铁路信号工作的良好的业务素质和身心素质； 3．具有较高的责任感，踏实、细致的工作作风及良好的分析能力和决策能力。 三、项目内容和要求

项目一联锁设备的操作使用 ⑴掌握车站联锁设备的组成 ⑵掌握6502 电气集中设备操作使用； ⑶掌握计算机联锁设备的操作使用； 项目二道岔控制设备维护与故障处理 ⑴了解直流道岔控制电路分析及故障处理； ⑵掌握交流道岔控制电路分析及故障处理； 项目三信号机点灯电路故障处理 ⑴掌握色灯信号机的检修测试； ⑵掌握信号点灯电路故障处理； 项目四6502电气集中设备维护 ⑴掌握进路选排电路分析及故障处理； ⑶掌握信号控制电路分析及故障处理； ⑷掌握锁闭与解锁电路分析及故障处理； 项目五计算机联锁设备维护 ⑴掌握计算机联锁基础知识； ⑵了解JD-IA型计算机联锁系统维护； ⑶了解EI32-JD型计算机联锁系统维护。 ⑷了解DS6-K5B型计算机联锁系统维护 ⑸了解TYKL-ADX型计算机联锁系统维护 ⑹了解LDJL-II型全嗲子计算机联锁系统维护 四、考核要求 1.本课程可采用闭卷/开卷考试，百分制。 2. 命题时，项目三、四、六、七、九、十一所占比例不低于（占) 70%。 3.评分方法:理论考试占总分值70%，日常成绩(含实训)占30%.

数字信号处理作业+答案讲解

数字信号处理作业 哈尔滨工业大学 2006.10

DFT 习题 1. 如果)(~n x 是一个周期为N 的周期序列，那么它也是周期为N 2的周期序列。把)(~ n x 看作周期为N 的周期序列，令)(~ 1k X 表示)(~n x 的离散傅里叶级数之系数，再把)(~ n x 看作周期为N 2的周期序列，再令)(~ 2k X 表示)(~n x 的离散傅里叶级数之系数。当然，)(~ 1k X 是周期性的，周期为N ，而)(~ 2k X 也是周期性的，周期为N 2。试利用)(~ 1k X 确定)(~ 2k X 。（76-4）

2. 研究两个周期序列)(~ n x 和)(~ n y 。)(~ n x 具有周期N ,而)(~ n y 具有周期M 。序列 )(~n w 定义为)()()(~ ~~n y n x n w +=。 a. 证明)(~ n w 是周期性的，周期为MN 。 b. 由于)(~n x 的周期为N ，其离散傅里叶级数之系数)(~ k X 的周期也是N 。类似地， 由于)(~n y 的周期为M ，其离散傅里叶级数之系数)(~k Y 的周期也是M 。)(~ n w 的离散傅里叶级数之系数)(~ k W 的周期为MN 。试利用)(~ k X 和)(~ k Y 求)(~ k W 。（76-5）

3. 计算下列各有限长度序列DFT （假设长度为N ）: a. )()(n n x δ= b ．N n n n n x <<-=000)()(δ c ．10)(-≤≤=N n a n x n （78-7） 4. 欲作频谱分析的模拟数据以10千赫速率被取样，且计算了1024个取样的离散傅里叶变换。试求频谱取样之间的频率间隔，并证明你的回答。（79 -10）

什么是数字信号处理

什么是数字信号处理？有哪些应用？ 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、频谱分析等。 对于DSP:狭义理解可为Digital Signal Processor 数字信号处理器。广义理解可为Digital Signal Processing 译为数字信号处理技术。在此我们讨论的DSP的概念是指广义的理解。 数字信号处理是利用计算机或专用处理设备，以数字形式对信号进行采集、变换、滤波、估值、增强、压缩、识别等处理，以得到符合人们需要的信号形式。 信号处理的实质是对信号进行变换。 信号处理的目的是获取信号中包含的有用信息，并用更直观的方式进行表达。 DSP的应用几乎遍及电子学每一个领域。 ▲通用数字信号处理器：自适应滤波，卷积，相关，数字滤波，FFT, 希尔伯特变换，波形生成，窗函数等等。 ▲语音信号处理：语音增强、识别、合成、编码、信箱等，文字/语音转换 ▲图形/图像处理：三维动画，图象鉴别/增强/压缩/传输，机器人视觉等等图 ▲特殊应用数字信号处理：振动和噪声分析与处理，声纳和雷达信号处理， 通信信号处理, 地震信号分析与处理，汽车安全及全球定位，生物医学工程等等。 在医疗、军事、汽车等行业，以及通信市场、消费类电子产品等中具有广阔的市场前景。 数字信号处理系统的基本组成：前置预滤波器（PrF）、a/d变换器(ADC)、数字信号处理器(DSP)、d/a变换器(DAC)、模拟滤波器(PoF) 数字信号处理特点: 1.大量的实时计算（FIR IIR FFT）， 2.数据具有高度重复（乘积和操作在滤波、卷积和FFT中等常见） 数字信号处理技术的意义、内容 数字信号处理技术是指数字信号处理理论的应用实现技术，它以数字信号处理理论、硬件技术、软件技术为基础和组成，研究数字信号处理算法及其实现方法。 意义： 在21世纪，数字信号处理是影响科学和工程最强大的技术之一 它是科研人员和工程师必须掌握的一门技巧 DSP芯片及其特点 ▲采用哈佛结构体系：独立的程序和数据总线，一个机器周期可同时进行程序读出和数据存取。对应的：冯·诺依曼结构。 ▲采用流水线技术： ▲硬件乘法器：具有硬件连线的高速“与或”运算器 ▲多处理单元：DSP内部包含多个处理单元。 ▲特殊的DSP指令：指令具有多功能，一条指令完成多个动作；如：倒位序指令等 ▲丰富的外设▲功耗低：一般DSP芯片功耗为0.5～4W。采用低功耗技术的DSP芯片只有0.1W/3.3V、1.6V （电池供电） DSP芯片的类别和使用选择 ▲按特性分：以工作时钟和指令类型为指标分类▲按用途分：通用型、专用型DSP芯片 ▲按数据格式分：定点、浮点各厂家还根据DSP芯片的CPU结构和性能将产品分成若干系列。 TI公司的TMS320系列DSP芯片是目前最有影响、最为成功的数字信号处理器，其产品销量一直处于领先地位，公认为世界DSP霸主。 ?目前市场上的DSP芯片有： ?美国德州仪器公司(TI):TMS320CX系列占有90%

数字信号处理作业-答案

数字信号处理作业-答案

数字信号处理作业

DFT 习题 1. 如果)(~ n x 是一个周期为N 的周期序列，那么它也是周期为N 2的周期序列。把)(~ n x 看作周期为N 的周期序列，令)(~ 1 k X 表示)(~ n x 的离散傅里叶级数之系数，再把)(~ n x 看作周期为N 2的周期序列，再令)(~2 k X 表示)(~ n x 的离散傅里叶级数之系数。当然，)(~ 1 k X 是周期性的，周期为N ，而)(~ 2 k X 也是周期性的，周期为N 2。试利用)(~ 1k X 确定)(~ 2 k X 。（76-4）

2. 研究两个周期序列)(~ n x 和)(~ n y 。)(~ n x 具有周期N ,而)(~ n y 具有周期M 。序列)(~ n w 定义为)()()(~~ ~ n y n x n w +=。 a. 证明)(~ n w 是周期性的，周期为MN 。 b. 由于)(~ n x 的周期为N ，其离散傅里叶级数之系数)(~k X 的周期也是N 。类似地，由于)(~ n y 的周期为M ，其离散傅里叶级数之系数)(~ k Y 的周期也是M 。)(~n w 的离散傅里叶级数之系数)(~ k W 的周期为MN 。试利用)(~k X 和)(~k Y 求)(~ k W 。（76-5）

3. 计算下列各有限长度序列DFT （假设长度为N ）: a. )()(n n x δ= b ．N n n n n x <<-=0 0)()(δ c ．10)(-≤≤=N n a n x n （78-7） 4. 欲作频谱分析的模拟数据以10千赫速率被取样，且计算了1024个取样的离散傅里叶变换。试求频谱取样之间的频率间隔，并证明你的回答。（79 -10）

铁路信号基础的知识

铁路信号基础知识讲座 铁路是由一个个的车站和连接它们的线路组成的。车站与车站之间的线路叫“区间”。车站分客站、货站和编组站。如北京有北京站、西站、北站、南站等大型客站，有广安门、大红门、百子湾等大型的货站，有丰台西站这样大型的编组站。象丰台火车站就是客、货、编组都有的站，只是规模都比较小。铁路上大部分的车站都是兼做客货业务的小站，只有在大城市和两条及以上线路交汇的地方才会有较大的车站。编组站一般在两条干线铁路的交汇处才有，大的干线交汇处设有大型的编组站。前几年说全路有44个路网性编组站。最大的编组站是郑州北站，是京广铁路和陇海铁路的交汇处。铁路由车站和区间构成的“路”，再就是在这些路上跑的车，车分为机车和车辆，机车就是俗称的“火车头”，车辆就是车厢；现在的动车是机车和车辆的合二为一，并且每节车都具有动力。铁路除了车站、区间、机车和车辆这些基本的构成要素外，为了组织协调很多的列车在线路的开行，需要有一个指挥机构，叫调度所或调度中心，过去在分局、铁路局和铁道部都设有调度机构。现在分局撤销了，只在铁路局和铁道部设有调度机构。 铁路运输企业是一个联动机，通过各个专业的协调运行，来保证列车安全正点的开行和完成客货运输的任务。在铁路上经常能听到所谓“车、机、工、电”，这是构成铁路运输企业的最基本的四个专业部门（大致介绍一下）。信号属于“电”的一部分，“电”还有一部分是通信，也就是电话（现在除了电话，另一块很重要的业务是数据通信）。前些年把通信这一块业务分离出去，成立了铁通公司，现在与铁路运输有关的业务又划回来了，单独成立了通信段。在铁路上管“电”的部门叫电务段，过去电务段管通信和信号，现在电务段只管信号。我们公司开展业务时，主要就是和电务段打交道。现在铁路包括的专业就更多了，象电力部门，叫水电段；电力机车的供电部门（接触网和牵引变电所），叫供电段；负责客货运输信息处理的部门叫信息中心等。最初的铁路是没有这些专业部门的，过去无电地区的铁路，信号白天是用臂板信号机（这种设备在八十年代的干线上还能见到，现在恐怕在支线都见不到了），夜间用煤油灯来指挥列车开行 1.铁路信号是干什么的？

数字信号处理作业-2012

《数字信号处理Ⅰ》作业 姓名： 学号： 学院： 2012 年春季学期

第一章 时域离散信号和时域离散系统 月 日 一 、判断： 1、数字信号处理和模拟信号处理在方法上是一样的。（ ） 2、如果信号的取值和自变量都离散，则称其为模拟信号。（ ） 3、如果信号的取值和自变量都离散，则称其为数字信号。（ ） 4、时域离散信号就是数字信号。（ ） 5、正弦序列都是周期的。（ ） 6、序列)n (h )n (x 和的长度分别为N 和M 时，则)n (h )n (x *的长度为N+M 。（ ） 7、如果离散系统的单位取样响应绝对可和，则该系统稳定。（ ） 8、若满足采样定理，则理想采样信号的频谱是原模拟信号频谱以s Ω（采样频率）为周期进行周期延拓的结果。（ ） 9、序列)n (h )n (x 和的元素个数分别为21n n 和，则)n (h )n (x *有（1n n 21-+）个元素。（ ） 二、选择 1、R N (n)和u(n)的关系为（ ）： A. R N (n)=u(n)-u(n-N) B. R N (n)=u(n)+u(n-N) C. R N (n)=u(n)-u(n-N-1) D. R N (n)=u(n)-u(n-N+1) 2、若f(n)和h(n)的长度为别为N 、M ，则f(n)*h(n)的长度为 （ ）： A.N+M B.N+M-1 C.N-M D.N-M+1 3、若模拟信号的频率范围为[0，1kHz],对其采样，则奈奎斯特速率为（ ）： A.4kHz B. 3kHz C.2kHz D.1kHz 4、LTIS 的零状态响应等于激励信号和单位序列响应的（ ）： A.相乘 B. 相加 C.相减 D.卷积 5、线性系统需满足的条件是（ ）： A.因果性 B.稳定性 C.齐次性和叠加性 D.时不变性 6、系统y(n)=f(n)+2f(n-1)(初始状态为0)是（ ）： A. 线性时不变系统 B. 非线性时不变系统 C. 线性时变系统 D. 非线性时变系统

长沙理工数字信号处理大作业数字滤波器设计

IIR及FIR数字滤波器 一题干 对模拟信号进行低通滤波处理，要求通带0≤f≤4kHz，通带衰减小于0.5dB，阻带4.5k Hz≤f<∞，阻带衰减大于50dB，设采样频率Fs=20kHz。 (1)设计巴特沃斯模拟低通滤波器，求出Ha(s)的分子、分母多项式系数B和A，并画出幅频响应损耗函数曲线。 (2)分别用脉冲响应不变法和双线性变换法设计IIR低通数字滤波器，求出Ha(z) 的分子、分母多项式系数Bz和Az，并画出幅频响应损耗函数曲线 (3)采用窗函数法（分别用汉宁窗、哈明窗、布莱克曼窗函数）设计满足要求的FIR 低通滤波器，求出h(n)，并画出幅频响应损耗函数曲线. (4)用频率采样法设计满足要求的FIR低通滤波器，求出h(n),并画出幅频响应损耗函数曲线。

二求解过程 具体内容如下: （1）设计巴特沃斯模拟低通滤波器，求出Ha(s)的分子、分母多项式系数B和A，并画出幅频响应损耗函数曲线。 程序： wp=2*pi*4000; ws=2*pi*5800; Rp=0.5; As=50; [N,wc]=buttord(wp,ws,Rp,As,'s'); [B,A]=butter(N,wc,'s'); k=0:511; fk=0:20000/512:20000; wk=2*pi*fk; Hk=freqs(B,A,wk); plot(fk/1000,20*log10(abs(Hk))); grid on xlabel('频率/kHz'); ylabel('幅度/dB'); axis([0,6,-65,5]); 波形图：

A = 1.0e+207 * 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0020 2.1576 B = 1.0e+207 * 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2.1576 N = 46

数字信号处理第三章作业.pdf

数字信号处理第三章作业 1．(第三章习题3)在图P3-2中表示了两个周期都为6的周期性序列，确定这个两个序列的周期卷积的结果3()x n ，并画出草图。 2．(第三章习题5)如果()x n 是一个具有周期为N 的周期性序列，它也是具有周期为2N 的周期性序列。令~1()X k 表示当()x n 看做是具有周期为N 的周期性序列的DFS 系数。而~2()X k 表示当()x n 看作是具有周期为2N 的周期性序列的DFS 系数。当然~1()X k 是具有周期为N 的周期性序列，而~2()X k 是具有周期为2N 的周期性序列，试根据~1()X k 确定~2()X k 。 3．(第三章习题6) （a ）试证明下面列出的周期性序列离散傅里叶级数的对称特性。在证明中，可以利用离散傅里叶级数的定义及任何前面的性质，例如在证明性质③时可以利用性质①和②。 序列 离散傅里叶级数 ① *()x n ~*()X k - ②*()x n - ~*()X k ③Re ()x n ???? ~ e ()X k ④Im ()j x n ???? ~()o X k

（b ）根据已在（a ）部分证明的性质，证明对于实数周期序列()x n ，离散傅里叶级数的下列对称性质成立。 ①~~Re ()Re ()X k X k ????=-???????? ②~~Im ()Im ()X k X k ????=--???????? ③~~()()X k X k =- ④~~arg ()arg ()X k X k ????=--???????? 4．(第三章习题7)求下列序列的DFT (a) {}11 1-，，，-1 (b) {}1 j 1j -，，，- (c) ()cn 0n 1x n N =≤≤-， (d) 2n ()sin 0n 1x n N N π??=≤≤- ??? ， 5．(第三章习题8)计算下列各有限长序列的离散傅立叶变换（假设长度为N ） 1 0)()(0) ()()() ()()(00-≤≤=<<-==N n a n x c N n n n n x b n n x a n δδ 6．(第三章习题9)在图P3-4中表示了一有限长序列)(n x ，画出序列)(1n x 和)(2n x 的草图。（注意：)(1n x 是)(n x 圆周移位两个点） )())(()() ())2(()(442441n R n x n x n R n x n x -=-=

数字信号处理

Matlab上机实验 报告 ； 学院：理学院 专业：10 电信 姓名：贺茂海 学号：2010142110 完成日期：2012.10.20

matlab上机实验 实验内容：1）阅读例子程序，观察输出波形，理解每条语句的含义。 （2）已知有限长序列x(n)=[7,6,5,4,3,2],求DFT和IDFT，要求：画出序列傅立叶变换对应的幅度谱和相位谱；画出原信号与傅立叶逆变换IDFT[X(k)]的图形进行比较。 （3）已知周期序列的主值x(n)=[7,6,5,4,3,2],求x(n)周期重复次数为3次时的DFS和IDFS。要求：画出原信号序列的主值和周期序列的图形；画出离散傅立叶变换对应的幅度谱和相位谱。 （4）求x(n)=[7,6,5,4,3,2], 0=

铁路固定信号基础知识

铁路固定信号基础知识 一、进站信号机 准许或禁止列车由区间进入车站的信号机。 (一)作用 1．防护车站，指示列车运行条件； 2．锁闭接车进路上的道岔和敌对信号； 3．是车站站界。 (二)设置位置 1．车站须装设进站信号机。应设在距进站道岔尖轨尖端(顺向为警冲标)不少于50m的地点，如因调车作业或制动距离的需要，一般不超过400m，如图5－1。 二、出站信号机 准许或禁止列车由车站开往区间(或闭塞分区)的信号机。 (一)作用 1．防护区间或闭塞分区并指示列车运行条件。 2．作为列车占用区间或闭塞分区的行车凭证。 3．锁闭发车进路上的有关道岔和敌对信号。

4．指示到达列车在其所属线上的停车位置。 (二)设置位置 1．在车站正线及到发线上，应装设出站信号机；在调车场的编发线上，必要时可设线群出站信号机。 2．出站信号机应设在每一发车线警冲标内方(对向道岔为尖轨尖端外方)适当地点。如图5－2。 3．站内设有轨道电路时，设在与轨道绝缘节的平行地点，如图5－3。轨道绝缘节与警冲标的距离应不大于4m，不少于3.5m。 三、进路信号机 准许或禁止列车由一个车场进入另一个车场的信号机。分为接车进路信号机及发车进路信号机。接车进路信号机在进站信号机与接车线之间，设于其后方第一道岔尖轨尖端前方(顺向道岔为警冲标内方)的正线上；发车进路信号机在发车线与出站信号机之间，设于到发线，如图5－4。

X进站信号机；X1接车进路信号机；XⅡ、XⅢ接发车进路信号机；X1、)(3、X4、)(5、X6发车进路信号机；XⅣ、X7、X8、X9出站信号机。 图5－4进路色灯信号机的设置 四、通过信号机 准许或禁止列车进入闭塞分区或所间区间的信号机。 (一)作用 1．防护闭塞分区或所间区间并指示列车运行条件。 (二)设置位置 1．自动闭塞区段的通过信号机，不应设在停车后可能脱钩的处所，并尽可能不设在起动困难的地点。 2．三显示区段，两架通过信号机间的距离，不得小于1200m。当采用8min及以下列车追踪运行间隔时间，在满足列车制动距离及自动停车装置动作过程中列车走行距离的条件时，可小于1200m，但不得小于1000m。 3．自动闭塞区段通过信号机应设在闭塞分区分界处，如图5－5；非自动闭塞区段应设在所间区间的分界处，如图5－6。