數(shù)字信號處理基礎ppt課件(已修改)
2025-05-12 18:23 本頁面
【正文】 實時數(shù)字信號處理系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)電子工程與光電技術學院電子工程教研室 引言 傅里葉變換（ FT） 是一種將信號從時域變換到頻域的變換形式。它在聲學、電信、電力系統(tǒng)、信號處理等領域有廣泛的應用。希望在計算機上實現(xiàn)信號的頻譜分析或其它工作，而計算機要求信號在時域和頻域都是離散的，且都是有限長的。傅里葉變換（ FT） 僅能處理連續(xù)信號， DFT就是應這種需要而誕生的。它是傅里葉變換在離散域的表示形式。 DFT的運算量是非常大的。在 1965年首次提出快速傅里葉變換算法 FFT之前，其應用領域一直難以拓展，是 FFT的提出使 DFT的實現(xiàn)變得接近實時， DFT的應用領域也得以迅速拓展。除了一些速度要求非常高的場合之外， FFT算法基本上可以滿足工業(yè)應用的要求。由于數(shù)字信號處理的其它運算都可以由 DFT來實現(xiàn)，因此 FFT算法是數(shù)字信號處理的重要基石。1 數(shù)字信號處理基礎 數(shù)字信號處理的最主要應用領域便是數(shù)字濾波。數(shù)字濾波器被認為是數(shù)字信號處理的另一塊重要基石。數(shù)字濾波器與模擬濾波器比起來具有以下明顯的優(yōu)點： ① 可以滿足濾波器對幅度和相位特性的嚴格要求，精確度高； ② 沒有電壓漂移、溫度漂移及噪聲等問題，基本不受環(huán)境影響，穩(wěn)定性好； ③ 用 DSP實現(xiàn)的濾波器具有高度的可編程性，靈活性非常好。 正是由于數(shù)字濾波器的上述優(yōu)點，使得數(shù)字濾波器廣泛應用于雷達、語音處理、圖像處理、模式識別、頻譜分析、醫(yī)學儀器等領域。根據(jù)不同的標準，數(shù)字濾波器可以進行多種不同的分類。 總的來說，數(shù)字濾波器可以分為經(jīng)典數(shù)字濾波器與現(xiàn)代數(shù)字濾波器。經(jīng)典濾波器用于處理有用信號與噪聲處在不同頻帶的系統(tǒng)，如 FIR， IIR； 現(xiàn)代濾波器可以從含有噪聲的數(shù)據(jù)記錄中估計出信號的某些特征信號本身，也就是說，現(xiàn)代濾波器用于處理有用信號和噪聲處在同一頻帶的數(shù)據(jù)處理場合。現(xiàn)代濾波器有維納濾波器、卡爾曼濾波器、線性預測器、自適應濾波器等多種類型。 下面簡要地介紹 DFT、 FFT和數(shù)字濾波器的基本知識。DSP開發(fā)系統(tǒng)對 C語言的支持能力越來越強，可以將 C， C＋＋ ， 甚至部分 MATLAB語言的算法直接移植到 DSP芯片上運行； FPGA在這方面也取得重大進展。 DFT/FFT的基本原理 其中， W為旋轉因子。 由此公式不難發(fā)現(xiàn)，求出一點 X（ k） 需要 N次復數(shù)乘法、 N—l 次復數(shù)加法。 N點 X（ k） 需要 N2次復數(shù)乘法、 N（N－ 1） 次復數(shù)加法。當 N很大時，計算量非?？捎^。如 1024點復數(shù) DFT需要進行 1048576次復數(shù)乘法運算。即使在計算速度飛速發(fā)展的今天，這在實時運算場合也是無法容忍的。利用旋轉因子的對稱性和周期性，發(fā)明了 FFT算法，把復數(shù)乘法的運算量降低到了 N/2lgN次。 1024點復數(shù)序列 FFT僅需做 5120次復數(shù)乘法運算，其工作量僅為 DF
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