数字信号处理(复习)

news/2024/7/4 1:07:59

对比研究生课程中的《现代信号处理》和本科期间的《数字信号处理》,发现本科期间所学的只是后续课程中的一小部分内容(不如说是开胃菜),最近要做的就是把复习的数字信号处理的基本内容给梳理一下,后续是否要再总结《现代》的内容,视情况而定。
根据回忆写出的内容,可能有不太严谨或略有错误,欢迎指正

0.预备节

数字信号处理,顾名思义,是针对数字信号的一系列操作和变换方法
学习该课程时,可以与之前的《信号与系统》相对照:

信号与系统数字信号处理
范围模拟域数字域
性质连续离散
变换傅里叶变换离散傅里叶变换
拉普拉斯变换Z变换

(严谨程度有待考证)

1.LTS——线性时不变系统

(待续)

2.因果稳定系统

时常与Z变换的收敛域一同考察
常涉及到单位圆的零极点图

(待续)

1.DTFT——序列傅氏变换

当对模拟信号进行时域上的采样,就能够进行DTFT了,即将t→nT的形式,T是固定的采样间隔
DTFT可以写成这种形式:
(待续)

2.Z变换

Z变换的变换域更为广泛
(待续,图)
该部分还涉及到了部分复变函数的内容(其实在信号与系统中也出现过),与极点相关的内容有,留数(Res)法、—法???

3.DFT——离散傅氏变换

经过采样后的信号仍然是一个模拟信号,为什么呢?因为其在时域上进行DTFT(采样)后,在频域上体现的是仍然是连续、且周期性的搬移
此时我们需要对频域上在此进行抽样

而通过DTFT可以发现,在时域上的抽样会导致频域上的周期延拓,而在频域上进行抽样,同样也会造成周期延拓,所以需要用T再进行截短
2*pi/N可以看作在图上的圆,分成 n份
(待续,图)

4.DFS——离散傅里叶级数

当时域上的信号xn为周期信号,其采样后仍然为周期信号x(n),此时进行的傅里叶变换(???),因为其的无穷的性质,该变换实为级数形式,故称为傅里叶级数(有待认证考据,表述可能有误)

(待续,图)

5.FFT——快速傅里叶变换

FFT是DFT(离散傅氏变换)的快速算法,它能使进行时域→频域变换的时间大大缩短
eg.

若需要进行N点DFT变换,则FFT需要log2(N)=k 级蝶形图
若进行N=8的DFT变换,则使用FFT需要log2(8)=3级蝶形图

蝶形图如下所示:

(待续,图)

6.滤波器种类

巴特沃兹滤波器

特点:

切比雪夫滤波器

特点:

椭圆滤波器

特点:

xx滤波器

特点:

7.滤波器的设计

巴特沃兹滤波器

低通:
有两种设计方法:
(一)脉冲响应不变法

  1. 由参数αs,αp,ks,kp计算出需要的阶数N

  2. 得出N后进行查表,可以写出H(s)的表达式

  3. 计算Ωc,其公式为:

  4. 将 s=z/Ωc 代入公式H(s),得到滤波器的函数H(Z)

(二)双线性变换法

  1. Ωc,Ωs 进行预畸
  2. 由参数αs,αp,ks,kp 计算出需要的阶数N
  3. 得出N后进行查表,可以写出H(s)的表达式
  4. 将 s=(1-z ^-1)/(1+ z ^-1)代入公式H(s),得到滤波器的函数H(Z)

**带通:**可以等效为低通滤波器


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