消除信号反射的匹配方式介绍

消除信号反射的匹配方式介绍

在高速PCB设计中，信号的反射将给PCB的设计质量带来很大的负面影响，而要减轻反射信号的负面影响，有三种方式：

1），降低系统频率从而加大信号的上升与下降时间，使信号在加到传输线上前，前一个信号的反射达到稳定；

2），缩短PCB走线长度使反射在最短时间内达到稳定；

3），采用阻抗匹配方案消除反射；

在高速系统设计中，第1种是不可能的，而第2种也是不实际的，通常要缩短PCB布线长度，可能需要增加布线层数、增加过孔数，从而得不偿失，那么第3种是最好的方法，常用的阻匹配方式有以下几种：

1.源端串联匹配

源端串联匹配就是在输出BUFFER上串接一个电阻，使BUFFER的输出阻抗与传输线阻抗一致；此电阻在PCB设计时应尽量靠近输出BUFFER放置，常用的值为：33殴姆。

对于TTL或CMOS驱动，信号在逻辑高及低状态时均具有不同的输出阻抗，而一些负载器件可能具有不同的输入输出阻抗，不能简单的得知，所以在使用串联端接匹配时，在具有输入输出阻抗不一致的条件下，可能不是最佳的选择；在布线终端上存在集总线型负载或单一元件时，串联匹配是最佳的选择；

串联电阻的大小由下式决定：

R=ZO-R0 ZO--传输线阻抗 R0--BUFFER输出阻抗

串联匹配的优点：提供较慢的上升时间，减少反系量，产生更小的EMI，从而降低过冲，增加信号的传输质量；

串联匹配的缺点：当TTL/CMOS出现在同一网络上时，在驱动分布负载时，通常不能使用串联匹配方式。

2.终端并联匹配

由在走线路径上的某一端连接单个电阻构成，这个电阻的阻值必须等于传输线所要求的电阻值，电阻的另一端接电源或地；简单的并联匹配很少用于CMOS与TTL设计中；

并联匹配的优点：可用于分布负载，并能够全部吸收传输波以消除反射；

并联匹配的缺点：需额外增加电路的功耗，会降低噪声容限。

3.戴维南匹配

Vref=R2/(R1+R2)·V

Vref--输入负载所要求的电压

V--电压源 R1---上拉电阻 R2--下拉电阻

当R1=R2时，对高低逻辑的驱动要求均是相同的，对有些逻辑系列可能不能接受；

当R1>R2时，逻辑低对电流的要求比逻辑高大，这种情况对TTL与COMS器件是不能工作的；

当R1

戴维南匹配的优点: 能够全部吸收传输波以消除反射，尤其适合用于总线使用；

戴维南匹配的缺点：需额外增加电路的功耗，会降低噪声容限；

4.RC网络匹配

端接电阻应该等于传输线的阻抗Z0，而电容一般非常小(20PF--600PF)；RC 网络的时间常数必须大于两倍的信号传输延时时间；

RC端接匹配的优点：可在分布负载及总线布线中使用，它完全吸收发送波，可以消除反射，并且具有很低的直流功率损耗；

RC端接的缺点：它将使非常高速的信号速率降低，RC电路的时间常数选择不好会导致电路存在反射，对于高频、快速上升的信号应多加注意。

5.二极管匹配

二极管匹配方式常用于差分或成对网络上，采用二极管匹配会使其负载变成非线性，可能会增加EMI的问题。

各种匹配方式的特征如下表所示：

差分线的特征阻抗与差分信号的端接

差分阻抗的大小是单端信号线特性阻抗的两倍。这一点不难理解，因为两信号线间的电压是每根信号线自身电压的两倍，而流经差分信号线的电流却与单端信号线相同。如果单端信号线的特性阻抗是50Ω，那么差分阻抗就是2×50Ω=100Ω。

如果一个差分信号经差分对传播到了接收终端，那么终端的差分阻抗将会非常大，这会使差分信号反射回源端。这种多次反射将会产生噪声，影响信号质量。出现振铃的原因就在于差分信号在低阻抗的驱动端和高阻抗的信号线末端之间出现了多次反射。一种消除反射的方法就是在两条信号线的末端跨接一个端接电阻来匹配差分阻抗。这个电阻阻值必须为Rterm=Rdiff=2×Z0。对差分信号来说，信号线末端的端接电阻和差分对的阻抗是相同的，这将会消除反射。

微弱信号相关检测

微弱信号相关检测 前言 随着现代科学研究和技术的发展，人们越来越需要从强噪声中检测出有用的微弱信号，于是逐渐形成了微弱信号检测这门新兴的科学技术学科，其应用范围遍及光学、电学、磁学、声学、力学、医学、材料等领域。微弱信号检测技术是利用电子学、信息论、计算机及物理学的方法，分析噪声产生的原电子学、信息论、计算机及物理学的方法，分析噪声产生的原因和规律，研究被测信号的特点与相关性，检测被噪声淹没的微弱有用信号，或用一些新技术和新方法来提高检测系统输出信号的信噪比，从而提取有用信号。微弱信号检测所针对的检测对象，是用常规和传统方法不能检测到的微弱量。对它的研究是发展高新技术，探索及发现新的自然规则的重要手段，对推动相关领域的发展具有重要的应用价值。 目前，微弱信号检测的原理、方法和设备已经成为很多领域中进行现代科学技术研究不可缺少的手段。显然，对微弱信号检测理论的研究，探索新的微弱信号检测方法，研制新的微弱信号检测设备是目前检测技术领域的一大热点。 1.概述 微弱信号是测量技术中的一个综合性技术分支，它利用电子学，信息论和物理论的方法，分析噪声产生的原因和规律，研究被测信号的特征和相关性，检测并恢复被背景噪声所掩盖的微弱信号，微弱信号的检测重点是如何从强噪声中提取有用信号，探测运用新技术和新方法来提高检测系统中的信噪比。 在检测淹没在背景噪声中的微弱信号时，必须对信号进行放大，然而由于微弱信号本身的涨落，背景和放大器噪声的影响，测量灵敏度会受到限制。因此，微弱信号的检测有以下三个特点：（1）需要噪声系数尽量小的前置放大器，并根据源阻抗与工作频率设计最佳匹配（2）需要研制适合微弱信号检测原理并能满

回声产生的原因

一、回声产生的原因 在通信网络中，产生回声的原因有两类：电学回声和声学回声。 1、电学回声：在目前几乎所有的通信网络中，信号的传递都是采用4 线传输，也就是在接收和发送两个方向上，各使用两条线传输信号，其中一条是参考地，另一条是信号线。 普通PSTN： 电话用户使用的话机都是通过2 线传输的方式接入本地交换机，一条线是参考地，另一条信号线上同时传输收发双向的信号。 在本地交换机中采用2/4 线转换(hybrid)实现这两种传输方式之间的转换。 由于实际使用的2/4 线变换器中混合线圈不可能做到理想状况，总是存在一定的阻抗不匹配，不能做到将发送端和接收端完全隔离，所以从4 线一侧接收的信号总有一部分没有完全转换到2 线一侧，部分泄露到了4 线一侧的发送端，因此产生回波（红色示意），如下图所示。 这种类型的回波称为电学回波，是回波的主要来源，一般的回波抵消器主要用来消除电学回波。 2、声学回声：由于话机问题导致话机在进行放音的过程中，部分音量从收话线路中被接受，产生回声（红色示意），如下图所示。 声学回波典型现象是在空旷的山谷中高声喊叫“哟——嗬——嗬——”，就能听到远处山谷的回声，还有北京天坛的回音壁与三音石也是同样道理。在通信网中，声学回波是因为在某些电话设备中，扬声器和传声器没有良好地隔离，发出的声音经空间多次反射回传到传声器而产生的，比如在空旷的房间或者汽车里使用免提电话就有这种情况。 从上述产生回音的原因可以看出，本端听到的回声是由对端造成的。 电学回声是1、本端说话的声音转换成电信号 2、传送到对端后从对端的二四线转换器 3、从对端的二四线转换器泄漏回来的； 声学回声是1、信号一直到达对端话机 2、转换成声音信号后从对方话机的麦克泄漏回来的。 二、感知回声的条件 通信网中的回声主要是由于电学回声导致的， 由回声产生的原理可以知道回声在电话网中总是存在的，但需要满足以下条件电话用户才能感受到回声：1、回波通路延时足够长 从发话者发出声音，到回波返回发话者，所经过的时间叫做回波通路延时。 如果回波通路延时很小，回波和用户发出的声音重叠在了一起，人是感觉不到回声的。对于大多数电话用户来说，如果回波通路延时时间：

数字信号处理实验一

一、实验目的 1. 通过本次实验回忆并熟悉MATLAB这个软件。 2. 通过本次实验学会如何利用MATLAB进行序列的简单运算。 3. 通过本次实验深刻理解理论课上的数字信号处理的一个常见方法——对时刻n的样本附近的一些样本求平均，产生所需的输出信号。 3. 通过振幅调制信号的产生来理解载波信号与调制信号之间的关系。 二、实验内容 1. 编写程序在MATLAB中实现从被加性噪声污染的信号中移除噪声的算法，本次试验采用三点滑动平均算法，可直接输入程序P1.5。 2. 通过运行程序得出的结果回答习题Q1.31-Q1.33的问题，加深对算法思想的理解。 3. 编写程序在MATLAB中实现振幅调制信号产生的算法，可直接输入程序P1.6。 4. 通过运行程序得出的结果回答习题Q1.34-Q1.35的问题，加深对算法思想的理解。 三、主要算法与程序 1. 三点滑动平均算法的核心程序： %程序P1.5 %通过平均的信号平滑 clf; R=51; d=0.8*(rand(R,1)-0.5);%产生随噪声 m=0:R-1; s=2*m.*(0.9.^m);%产生为污染的信号 x=s+d';%产生被噪音污染的信号 subplot(2,1,1); plot(m,d','r-',m,s,'g--',m,x,'b-.');

xlabel('时间序号n');ylabel('振幅'); legend('d[n]','s[n]','x[n]'); x1=[0 0 x];x2=[0 x 0];x3=[x 0 0]; y=(x1+x2+x3)/3; subplot(2,1,2); plot(m,y(2:R+1),'r-',m,s,'g--'); legend('y[n]','s[n]'); xlabel('时间序号n');ylabel('振幅'); 2. 振幅调制信号的产生核心程序：（由于要几个结果，因此利用subplot函数画图） %程序P1.6 %振幅调制信号的产生 n=0:100; m=0.1;fH=0.1;fL=0.01; m1=0.3;fH1=0.3;fL1=0.03; xH=sin(2*pi*fH*n); xL=sin(2*pi*fL*n); y=(1+m*xL).*xH; xH1=sin(2*pi*fH1*n); xL1=sin(2*pi*fL1*n); y1=(1+m1*xL).*xH; y2=(1+m*xL).*xH1; y3=(1+m*xL1).*xH; subplot(2,2,1); stem(n,y); grid; xlabel('时间序号n');ylabel('振幅');title('m=0.1;fH=0.1;fL=0.01;'); subplot(2,2,2); stem(n,y1); grid; xlabel('时间序号n');ylabel('振幅');title('m=0.3;fH=0.1;fL=0.01;'); subplot(2,2,3); stem(n,y2); grid; xlabel('时间序号n');ylabel('振幅');title('m=0.3;fH=0.3;fL=0.01;'); subplot(2,2,4); stem(n,y3); grid;

数字信号处理实验指导手册【模板】

数字信号处理实验指导手册 西安文理学院 机械电子工程系

目录 实验一离散时间信号 (2) 实验二时域采样定理 (7) 实验三离散时间系统 (10) 实验四线性卷积与圆周卷积 (13) 实验五用FFT作谱分析 (16) 实验六用双线性变换法设计IIR数字滤波器 (18) 实验七 FIR滤波器设计 (20)

实验一离散时间信号 【实验目的】 用MATLAB实现离散时间信号的表示和运算，掌握MATLAB的基本命令和编程方法，为后续实验打基础。 【实验原理】 在数字信号处理中，所有的信号都是离散时间信号，因此应首先解决在MATLAB中如何表示离散信号。 设一模拟信号经A/D变换后，得到序列信号 由于MATLAB对下标的约定为从1开始递增，因此要表示，一般应采用两个矢量，如：这表示了一个含9个采样点的矢量： 【实验内容】 熟悉下面序列（信号）的产生方法及相关运算 1、单位采样序列 2、单位阶跃序列 3、信号翻转 4、信号相加 5、信号折叠 6、信号移位 【参考程序】 单位采样序列 1、impluse1.m （图1-1） n=10; x=zeros(1,n);

x(1)=1; plot(x,'*'); 2、impluse2.m（图1-2） n=-5:5; x=[n==0]; stem(x,'*'); 3、impluse3.m（图1-3） n=1:10; n0=3; x=[(n-n0)==1]; plot(x,'*'); 单位阶跃序列 1、steps1.m（图1-4） n=10; x=ones(1,n); plot(x,'*'); 2、steps2.m（图1-5） n=10; x=ones(1,n); x(1)=0;

信号处理原理期末练习题.

信号处理原理期末练习题 1．判断题 1）直流信号的傅立叶频谱是直流函数。 错误 2）按照抽样定理，抽样信号的频率比抽样频率的一半要大。 错误 3）实信号的自相关函数是偶函数 正确 4）如果x(n)是偶对称序列，则X(z)=X(z -1)。 正确 5）Sa 函数是奇函数。 错误 6）实信号的傅立叶变换的相位频谱是偶函数。 错误 7）单位阶跃序列的Z 变换结果是常数 错误 8）e(t)与h(t)的卷积是 ? ∞ ∞ --τττd t h e )()(. 正确 9）反因果信号只在时间零点之后有非0值。 错误 10）信号时移只会对幅度谱有影响。 错 11) 序列ZT 的ROC 是以极点为边界的 正确 12) 拉普拉斯变换是连续时间系统进行分析的一种方法。 正确 13）使用确定的时间函数可以描述所有的信号。 错误 14）信号在频域中压缩等于在时域中压缩 。 错误 15）傅立叶变换,拉普拉斯变换都满足线性性。 正确 二、填空 1）信号的取值是实数的信号称为实值信号，信号的取值为复数的信号称为复值信号。 2）指数信号的一个重要性质是它的积分、微分仍然是--------------------。 指数形式 3）阶跃函数u(t)与符号函数的关系是-------------------。 sgn(t)=2u(t)-1 4)Sa(0)= . 1 5） =-? ∞ dt t t t f 0 0)()(δ 。 )(0t f 6）信号处理就是对信号进行------------、-------------、-------------、------------等等。 提取,变换,分析,综合 7）任一个函数f(t)与信号)(0t t -δ的卷积等于-------------------。 )(0t t f - 8)信号可以有以下分类方法： 确定信号 与随机信号，周期信号与 非周期信号 ，连续信号与 离散信号 ，模拟信号与 数字信号 。 5）符号函数不满足绝对可积条件但是却存在--------------------。 FT 6)用数学表达式描述信号f (t)的FT 的线性性和叠加性，线性性的描述为 [k f (t)]=------------------.。叠加性的描述为 [f (t)+g (t)]=--------------------.。 ( k [f (t)]， [f(t)]+ [g (t)] ) 7)若信号在时域被压缩，则其频谱会--------------------。 （扩展） 8)傅立叶变换以及傅立叶逆变换的定义中分别引入了核函数，这两个核函数是---------------------------的。（共轭对称） 9)傅立叶正变换的变换核函数为----------------------------（t j e ω-）

微弱信号的检测方案设计

微弱信号的检测方案设计 一、原理分析 针对微弱信号的检测的方法有很多，比如滤波法、取样积分器、锁相放大器等。下面就针对这几种方法做一简要说明。 方案一：滤波法。 在大部分的检测仪器中都要用到滤波方法对模拟信号进行一定的处理，例如隔离直流分量，改善信号波形，防止离散化时的波形混叠，克服噪声的不利影响，提高信噪比等。常用的噪声滤波器有：带通、带阻、高通、低通等。但是滤波方法检测信号不能用于信号频谱与噪声频谱重叠的情况，有其局限性。虽然可以对滤波器的通频带进行调节，但其噪声抑制能力有限，同时其准确性与稳定性将大打折扣。 方案二：取样积分器 取样积分法是利用周期性信号的重复特性，在每个周期内对信号的一部分取样一次，然后经过积分器算出平均值，于是各个周期内取样平均信号的总体便呈现出待测信号的真实波形。由于信号的取样是在多个周期内重复进行的，而噪声在多次重复的统计平均值为零，所以可大大提高信噪比，再现被噪声淹没的波形。 其系统原理图如图2-1所示。 Vo(t) Vr(t)

一个取样积分器的核心组件式是取样门和积分器，通常采用取样脉冲控制RC 积分器来实现，使在取样时间内被取样的波形做同步积累，并将累积的结果保持到下一次取样。 取样积分器通常有定点式和扫描式两种工作模式。定点式是测量周期信号的某一瞬态平均值，经过m 次取样平均后，其幅值信噪比改善为ni si n s V V m V V ；扫描式取样积分器利用取样脉冲在信号波形上延时取样，可用于恢复与记录被测信号的波形，由于其采样过程受到门脉冲宽度的限制，只有在门宽范围内才能被取样。 方案三：锁相放大器 锁相放大器也称为锁定放大器（Lock-In-Amplifier,LIA ）。它主要作为一个极窄的带通滤波器的作用，而非一般的滤波器。它的原理是基于信号与噪声之间相关特性之间的差异。锁相放大器即是利用互相关原理设计的一种同步相关检测仪，利用参考信号与被测信号的互相关特性，提取出与参考信号同相位和同频率的被测信号。锁定放大器可在比被测信号强100dB 的噪声干扰中检测出有用信号。其原理框图如图2-3。 锁相放大器的核心部件是鉴相器，它实现了被测信号与参考信号的互相关运算。它把输入信号与参考信号进行比较，当两个信号相位完全 放大器 带通滤波 鉴相器 低通滤波器 移相器 本地振荡器 Vs(t)+Vn(t V o

解密回声消除技术汇总

因为工作的关系，笔者从2004年开始接触回声消除(Echo Cancellation)技术，而后一直在某大型通讯企业从事与回声消除技术相关的工作，对回声消除这个看似神秘、高端和难以理解的技术领域可谓知之甚详。 要了解回声消除技术的来龙去脉，不得不提及作为现代通讯技术的理论基础——数字信号处理理论。首先，数字信号处理理论里面有一门重要的分支，叫做自适应信号处理。而在经典的教材里面，回声消除问题从来都是作为一个经典的自适应信号处理案例来讨论的。既然回声消除在教科书上都作为一种经典的具体的应用，也就是说在理论角度是没有什么神秘和新鲜的，那么回声消除的难度在哪里？为什么提供回声消除技术（不管是芯片还是算法）的公司都是来自国外？回声消除技术的神秘性在哪里？ 二、回声消除原理 从通讯回音产生的原因看，可以分为声学回音（Acoustic Echo）和线路回音（Line Echo），相应的回声消除技术就叫声学回声消除（Acoustic Echo Cancellation，AEC）和线路回声消除（Line Echo Cancellation, LEC）。声学回音是由于在免提或者会议应用中，扬声器的声音多次反馈到麦克风引起的（比较好理解）；线路回音是由于物理电子线路的二四线匹配耦合引起的（比较难理解）。 回音的产生主要有两种原因： 1．由于空间声学反射产生的声学回音（见下图）： 图中的男子说话，语音信号（speech1）传到女士所在的房间，由于空间的反射，形成回音speech1(Echo)重新从麦克风输入，同时叠加了女士的语音信号（speech2）。此时男

子将会听到女士的声音叠加了自己的声音，影响了正常的通话质量。此时在女士所在房间应用回音抵消模块，可以抵消掉男子的回音，让男子只听到女士的声音。 2．由于2-4线转换引入的线路回音（见下图）： 在ADSL Modem和交换机上都存在2-4线转换的电路，由于电路存在不匹配的问题，会有一部分的信号被反馈回来，形成了回音。如果在交换机侧不加回音抵消功能，打电话的人就会自己听到自己的声音。 不管产生的原因如何，对语音通讯终端或者语音中继交换机需要做的事情都一样：在发送时，把不需要的回音从语音流中间去掉。 试想一下，对一个至少混合了两个声音的语音流，要把它们分开，然后去掉其中一个，难度何其之大。就像一瓶蓝墨水和一瓶红墨水倒在一起，然后需要把红墨水提取出来，这恐怕不可能了。所以回声消除被认为是神秘和难以理解的技术也就不奇怪了。诚然，如果仅仅单独拿来一段混合了回音的语音信号，要去掉回音也是不可能的（就算是最先进的盲信号分离技术也做不到）。但是，实际上，除了这个混合信号，我们是可以得到产生回音的原始信号的，虽然不同于回音信号。 我们看下面的AEC声学回声消除框图(本图片转载)。

数字信号处理实验一

实验一 离散时间信号分析 班级 信息131班 学号 201312030103 姓名 陈娇 日期 一、实验目的 掌握两个序列的相加、相乘、移位、反褶、卷积等基本运算。 二、实验原理 1．序列的基本概念 离散时间信号在数学上可用时间序列)}({n x 来表示，其中)(n x 代表序列的第n 个数字，n 代表时间的序列，n 的取值范围为+∞<<∞-n 的整数，n 取其它值)(n x 没有意义。离散时间信号可以是由模拟信号通过采样得到，例如对模拟信号)(t x a 进行等间隔采样，采样间隔为T ，得到)}({nT x a 一个有序的数字序列就是离散时间信号，简称序列。 2．常用序列 常用序列有：单位脉冲序列（单位抽样）） （n δ、单位阶跃序列)(n u 、矩形序列)(n R N 、实指数序列、复指数序列、正弦型序列等。 3．序列的基本运算 序列的运算包括移位、反褶、和、积、标乘、累加、差分运算等。 4．序列的卷积运算 ∑∞ -∞==-= m n h n x m n h m x n y )(*)()()()( 上式的运算关系称为卷积运算，式中代表两个序列卷积运算。两个序列的卷积是一个序列与另一个序列反褶后逐次移位乘积之和，故称为离散卷积，也称两序列的线性卷积。其计算的过程包括以下4个步骤。 （1）反褶：先将)(n x 和)(n h 的变量n 换成m ，变成)(m x 和)(m h ，再将)(m h 以纵轴为对称轴反褶成)(m h -。

（2）移位：将)(m h -移位n ，得)(m n h -。当n 为正数时，右移n 位；当n 为负数时，左移n 位。 （3）相乘：将)(m n h -和)(m x 的对应点值相乘。 （4）求和：将以上所有对应点的乘积累加起来，即得)(n y 。 三、主要实验仪器及材料 微型计算机、Matlab6.5 教学版、TC 编程环境。 四、实验内容 （1）用Matlab 或C 语言编制两个序列的相加、相乘、移位、反褶、卷积等的程序； （2）画出两个序列运算以后的图形； （3）对结果进行分析； （4）完成实验报告。 五、实验结果 六、实验总结

数字信号处理实验五

实验五：FIR数字滤波器设计与软件实现 信息学院 10电本2班王楚炘 2010304224 10.5.1 实验指导 1．实验目的 （1）掌握用窗函数法设计FIR数字滤波器的原理和方法。 （2）掌握用等波纹最佳逼近法设计FIR数字滤波器的原理和方法。 （3）掌握FIR滤波器的快速卷积实现原理。 （4）学会调用MATLAB函数设计与实现FIR滤波器。 2．实验内容及步骤 （1）认真复习第七章中用窗函数法和等波纹最佳逼近法设计FIR数字滤波器的原理； （2）调用信号产生函数xtg产生具有加性噪声的信号xt，并自动显示xt及其频谱，如图10.5.1所示； 图10.5.1 具有加性噪声的信号x(t)及其频谱如图（3）请设计低通滤波器，从高频噪声中提取xt中的单频调幅信号，要求信号幅频失真小于0.1dB，将噪声频谱衰减60dB。先观察xt的频谱，确定滤波器指标参数。 （4）根据滤波器指标选择合适的窗函数，计算窗函数的长度N，

调用MATLAB函数fir1设计一个FIR低通滤波器。并编写程序，调用MATLAB快速卷积函数fftfilt实现对xt的滤波。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。 （4）重复（3），滤波器指标不变，但改用等波纹最佳逼近法，调用MATLAB函数remezord和remez设计FIR数字滤波器。并比较两种设计方法设计的滤波器阶数。 提示：MATLAB函数fir1和fftfilt的功能及其调用格式请查阅本书 第7章和第？章； 采样频率Fs=1000Hz，采样周期T=1/Fs； 根据图10.6.1(b)和实验要求，可选择滤波器指标参数：通带截止频率fp=120Hz，阻带截至频率fs=150Hz，换算成数字频率，通带截止频率，通带最大衰为0.1dB，阻带截至频率，阻带最小衰为60dB。]实验程序框图如图10.5.2所示，供读者参考。 Fs=1000，T=1/Fs xt=xtg 产生信号xt, 并显示xt及其频谱 用窗函数法或等波纹最佳逼近法 设计FIR滤波器hn 对信号xt滤波：yt=fftfilt(hn,xt) 1、计算并绘图显示滤波器损耗函数 2、绘图显示滤波器输出信号yt End 图10.5.2 实验程序框图 4.思考题 (1)如果给定通带截止频率和阻带截止频率以及阻带最小衰减,如何用窗函数法设计线性相位低通滤波器?请写出设计步骤. 答：用窗函数法设计线性相位低通滤波器的设计步骤: a.根据对阻带衰减及过渡带的指标要求，选择窗函数的类型，并估计窗口的长度N； b.构造希望逼近的频率响应函数； c.计算h d(n)； d.加窗得到设计结果h(n)=h d(n)w(n)。 (2)如果要求用窗函数法设计带通滤波器,且给定通带上、下截止频率为和，阻带上、下截止频率为和，试求理想带通滤波器的截止频率。 答：希望逼近的理想带通滤波器的截止频率分别为：

回声信号的产生与消除

回声信号的产生与消除

信号与系统 姓名：苏小平 班级：电网13-1 学号：1305080116 学院：电气与控制工程学院

回声信号的产生与消除 第一部分：阐述回声产生与消除的步骤、原理。 1.步骤： （1）利用软件GOLDWAVE录取一段音频来自陈学冬的“不再见”。（2）将音频导入MATLAB中，通过编写程序，在音频里加入回声，得到了‘加回声的音乐’。 （3）通过编写程序，将加入回声的音频通过滤波器，将回声滤除，得到了‘去掉回声的音乐’。 2.原理： 无线通信中，当接收机从正常途径收到发射信号时，可能还有其它的传输路径，例如从发射机经过某些建筑物反射到达接收端，产生所谓“回波”现象，又如，当需要完成室内录音时，除了直接进入麦克风的正常信号之外，经墙壁反射的信号也可能被采集录入，这也是一种“回声”现象，为了解决这种多径传输中的失真问题，需要消除

或削弱回声。 消除回声的系统框图如下图所示： x(n)w(n)y(n) h1(n)h2(n) 系统一系统二 第二部分：利用MATLAB对音频进行处理： 1.将音乐导入MATLAB后画出加回声之前的时域波形图、幅值和相位图，见一下图形：

2.将音乐导入MATLAB 后画出加回声之前的时域波形图、幅值和相位图，见一下图形： 01234567 8 x 10 5 -0.05 -0.04-0.03-0.02-0.0100.010.020.030.04原信号波形 01234567 8 x 10 5 100200300原信号幅值 1 2 3 4 5 6 7 8 x 10 5 -4-2024原信号相位

数字信号处理实验报告(实验1_4)

实验一 MATLAB 仿真软件的基本操作命令和使用方法 实验容 1、帮助命令 使用 help 命令，查找 sqrt （开方）函数的使用方法； 2、MATLAB 命令窗口 （1）在MATLAB 命令窗口直接输入命令行计算3 1)5.0sin(21+=πy 的值； （2）求多项式 p(x) = x3 + 2x+ 4的根； 3、矩阵运算 （1）矩阵的乘法 已知 A=[1 2;3 4]， B=[5 5;7 8]，求 A^2*B

（2）矩阵的行列式 已知A=[1 2 3;4 5 6;7 8 9]，求A （3）矩阵的转置及共轭转置 已知A=[1 2 3;4 5 6;7 8 9]，求A' 已知B=[5+i,2-i,1;6*i,4,9-i], 求B.' , B' （4）特征值、特征向量、特征多项式 已知A=[1.2 3 5 0.9;5 1.7 5 6;3 9 0 1;1 2 3 4] ，求矩阵A的特征值、特征向量、特征多项式；

（5）使用冒号选出指定元素 已知：A=[1 2 3;4 5 6;7 8 9]；求A 中第3 列前2 个元素；A 中所有列第2，3 行的元素； 4、Matlab 基本编程方法 （1）编写命令文件：计算1+2+…+n<2000 时的最大n 值；

（2）编写函数文件：分别用for 和while 循环结构编写程序，求 2 的0 到15 次幂的和。

5、MATLAB基本绘图命令 （1）绘制余弦曲线 y=cos(t)，t∈[0，2π]

（2）在同一坐标系中绘制余弦曲线 y=cos(t-0.25)和正弦曲线 y=sin(t-0.5)， t∈[0，2π] （3）绘制[0，4π]区间上的 x1=10sint 曲线，并要求： （a）线形为点划线、颜色为红色、数据点标记为加号； （b）坐标轴控制：显示围、刻度线、比例、网络线 （c）标注控制：坐标轴名称、标题、相应文本； >> clear;

数字信号处理实验二FFT频谱分析

实验三：用FFT 对信号作频谱分析 10.3.1 实验指导 1．实验目的 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 。 2. 实验原理 用FFT 对信号作频谱分析是学习数字信号处理的重要容。经常需要进行谱分析的信号是模拟信号和时域离散信号。对信号进行谱分析的重要问题是频谱分辨率D 和分析误差。频谱分辨率直接和FFT 的变换区间N 有关，因为FFT 能够实现的频率分辨率是N /2π，因此要求D N ≤/2π。可以根据此式选择FFT 的变换区间N 。误差主要来自于用FFT 作频谱分析时，得到的是离散谱，而信号（周期信号除外）是连续谱，只有当N 较大时离散谱的包络才能逼近于连续谱，因此N 要适当选择大一些。 周期信号的频谱是离散谱，只有用整数倍周期的长度作FFT ，得到的离散谱才能代表周期信号的频谱。如果不知道信号周期，可以尽量选择信号的观察时间长一些。 对模拟信号进行谱分析时，首先要按照采样定理将其变成时域离散信号。如果是模拟周期信号，也应该选取整数倍周期的长度，经过采样后形成周期序列，按照周期序列的谱分析进行。 3．实验步骤及容 （1）对以下序列进行谱分析。 ?? ? ??≤≤-≤≤-=?? ? ??≤≤-≤≤+==其它n n n n n n x 其它n n n n n n x n R n x ,07 4, 330,4)(,074, 830,1)() ()(3241 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。 （2）对以下周期序列进行谱分析。 4() cos 4 x n n π = 5()cos(/4)cos(/8)x n n n ππ=+ 选择FFT 的变换区间N 为8和16 两种情况分别对以上序列进行频谱分析。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 6() cos8cos16cos20x t t t t πππ=++ 选择 采样频率Hz F s 64=，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。 4．思考题 （1）对于周期序列，如果周期不知道，如何用FFT 进行谱分析？ （2）如何选择FFT 的变换区间？（包括非周期信号和周期信号）

微弱信号的检测提取及分析方法

https://www.doczj.com/doc/ce14204628.html,/detail/kerenigma/4462916全部代码和工程报告 基于多重自相关的微弱信号检测及提取方法研究Study on Weak Sigusodial Signal Based on Multi-layer Autocorrelation

目录 一摘要 二选题背景与目的 三实验特点与原理 3.1高斯白噪声 3.1.1概念： (5) 3.1.2基本数字特征及其Matlab实现： (5) 3.2检测及提取方法的原理 3.2.1自相关检测方法 (6) 3.2.2多重自相关法 (7) 3.3本实验采取的微弱信号检测及提取的方法 四实验设计与实现 4.1高斯白噪声的产生与数字特征 4.1.1产生 (8) 4.1.2均值 (8) 4.1.3 方差 (9) 4.1.4 均方值 (9) 4.1.5 自相关函数 (9) 4.1.6 频谱（傅里叶变换）： (10) 4.1.7 功率谱密度： (10) 4.2 原始正弦信号的产生与数字特征 4.2.1 产生 (10) 4.2.2均值 (11) 4.2.3方差 (11) 4.2.4均方值 (11) 4.2.5自相关函数 (11) 4.2.6频谱（傅里叶变换） (11) 4.2.7功率谱密度 (12) 4.3 混合信号的产生与提取 4.3.1混合信号产生 (12) 4.3.2 混合信号的部分数字特征 (13) 4.3.3信号的提取与分析 (14) 五实验结论 六参考文献 七附件 analysis.m extract.m

一摘要 摘要：对高斯白噪声的主要数字特性进行了分析，并通过对在高斯白噪声环境下的正弦信号的检测与提取。并利用Matlab工具，通过wgn 函数生成高斯噪声，通过多重自相关方法，对高斯白噪声环境下的正弦信号进行分析与提取，并给出仿真结果。 关键字：随机信号，弱信号检测提取，多重自相关

回声信号的产生与消除

M=4001; fs=8000; [B,A]=cheby2(4,20,[0.1 0.7]); Hd=dfilt.df2t([zeros(1,6) B],A); hFVT=fvtool(Hd); set(hFVT,'Color',[1 1 1]) H=filter(Hd,log(0.99*rand(1,M)+0.01).*sign(randn(1,M)).*exp(-0.002*(1:M))); H=H/norm(H)*4; plot(0:1/fs:0.5,H); xlabel('Time[sec]'); ylabel('Amplitude'); title('Room Impulse Response'); set(gcf,'Color',[1 1 1]); load nearspeech n=1:length(v); t=n/fs; plot(t,v); axis([0 33.5 -1 1]); xlabel('Time[sec]'); ylabel('Amplitude'); title('Near-End Speech Signal'); set(gcf,'Color',[1 1 1 ]); p8=audioplayer(v,fs); playblocking(p8); load farspeech x=x(1:length(x)); dhat=filter(H,1,x); plot(t,dhat); axis([0 33.5 -1 1]); xlabel('Time[sec]'); ylabel('Amplitude'); title('Far-End Echoed Speech Signal'); set(gcf,'Color',[1 1 1]); p8=audioplayer(dhat,fs); playblocking(p8); d=dhat+v+0.001*randn(length(v),1); plot(t,d); axis([0 33.5 -1 1]); xlabel('Time[sec]'); ylabel('Amplitude');

数字信号处理实验答案完整版

数字信号处理实验答案 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】

实验一熟悉Matlab环境 一、实验目的 1.熟悉MATLAB的主要操作命令。 2.学会简单的矩阵输入和数据读写。 3.掌握简单的绘图命令。 4.用MATLAB编程并学会创建函数。 5.观察离散系统的频率响应。 二、实验内容 认真阅读本章附录，在MATLAB环境下重新做一遍附录中的例子，体会各条命令的含义。在熟悉了MATLAB基本命令的基础上，完成以下实验。 上机实验内容： （1）数组的加、减、乘、除和乘方运算。输入A=[1 2 3 4]，B=[3 4 5 6]，求C=A+B，D=A-B，E=A.*B，F=A./B，G=A.^B并用stem语句画出A、B、C、D、E、F、G。 clear all; a=[1 2 3 4]; b=[3 4 5 6]; c=a+b; d=a-b; e=a.*b; f=a./b; g=a.^b; n=1:4; subplot(4,2,1);stem(n,a); xlabel('n');xlim([0 5]);ylabel('A'); subplot(4,2,2);stem(n,b); xlabel('n');xlim([0 5]);ylabel('B'); subplot(4,2,3);stem(n,c); xlabel('n');xlim([0 5]);ylabel('C'); subplot(4,2,4);stem(n,d); xlabel('n');xlim([0 5]);ylabel('D'); subplot(4,2,5);stem(n,e); xlabel('n');xlim([0 5]);ylabel('E'); subplot(4,2,6);stem(n,f); xlabel('n');xlim([0 5]);ylabel('F'); subplot(4,2,7);stem(n,g); xlabel('n');xlim([0 5]);ylabel('G'); （2）用MATLAB实现下列序列： a) x(n)= 0≤n≤15 b) x(n)=e+3j)n 0≤n≤15 c) x(n)=3cosπn+π)+2sinπn+π) 0≤n≤15 d) 将c)中的x(n)扩展为以16为周期的函数x(n)=x(n+16),绘出四个周期。

信号处理及其应用

1.单项选择题 1 . 用脉冲响应不变法进行IIR数字滤波器的设计，它的主要缺点是频谱的( )所产生的现象。B A. 干扰 B. 交叠 C. 冲击 D. 阶跃 2 . 用窗函数法设计FIR数字滤波器时，过渡带的宽度不但与窗的类型有关，还与窗的( )有关。得分: 5 A A. 采样点数 B. 采样频率 C. 采样范围 D. 采样周期 3 . 当采样频率不满足奈奎斯特采样定理时,就会发生频谱的( )。得分: 5 D A. 采样 B. 非采样 C. 不混叠 D. 混叠 4 . δ(n)的z变换是（）。A A. 1 B. δ(w) C. 2πδ(w) D. 2π 5 . 无限长单位冲激响应（IIR）滤波器的结构是（）型的。C A. 非递归 B. 反馈 C. 递归 D. 不确定 6 . 若数字滤波器的单位脉冲响应h（n）是对称的，长度为N，则它的对称中心是（）。 B A. N/2 B. （N-1）/2 C. （N/2）-1 D. 不确定 7 . y(n)+0.3y(n-1) = x(n)与y(n) = -0.2x(n) + x(n-1)是( )。C A. 均为IIR B. 均为FIR C. 前者IIR，后者FIR D. 前者FIR, 后者IIR

8 . 对于序列的傅立叶变换而言,其信号的特点是（）D A. 时域连续非周期，频域连续非周期 B. 时域离散周期，频域连续非周期 C. 时域离散非周期，频域连续非周期 D. 时域离散非周期，频域连续周期 9 . 实序列的傅里叶变换必是( )。A A. 共轭对称函数 B. 共轭反对称函数 C. 奇函数 D. 偶函数 10 . 若序列的长度为M，要能够由频域抽样信号X(k)恢复原序列，而不发生时域混叠现象，则频域抽样点数N需满足的条件是( )。A A. N≥M B. N≤M C. N≤2M D. N≥2M 2.判断题 1. y(n)=x2(n)+3所代表的系统是时不变系统。√ 2. 用窗函数法设计FIR数字滤波器时，改变窗函数的类型可以改变过渡带的宽度。√ 3. 有限长序列的N点DFT相当于该序列的z变换在单位圆上的N点等间隔取样。× 4. 一个线性时不变离散系统是因果系统的充分必要条件是：系统函数H(z)的极点在单位圆内。× 5. 对正弦信号进行采样得到的正弦序列必定是周期序列。√ 6. 在离散傅里叶变换中引起混迭效应的原因是因为为采样时没有满足采样定理。√ 7. 在A/D变化之前让信号通过一个低通滤波器，是为了限制信号的最高频率，使其满足当采样频率一定时，采样频率应大于等于信号最高频率2倍的条件。此滤波器亦称为“平滑”滤波器。× 8. 在D/A变换之后都要让信号通过一个低通滤波器，是为了滤除高频延拓谱，以便把抽样保持的阶梯形输出波平滑化，故友称之为“抗折叠”滤波器。× 9. 如果采样频率过低，再DFT计算中再频域出现混迭线性，形成频谱失真；需提高采样频率来克服或减弱这种失真。√

楼宇对讲回音消除解决办法

楼宇对讲回音消除解决方法 近年，随着大数据时代的来临，很多楼宇对讲系统也相应的进入改造行列。传统的双线四线制对讲慢慢地进入衰老淘汰期，新兴的以太网传输网络一遍火热。但是在改造的过程中工程师们也将面临着一个新的挑战——回音消除！ “回音”是通讯产品及配件在实际使用的过程中，时常遇到的问题。客观地说，无论模拟式通讯、还是数字式通讯，在使用过程中，都一定存在回音的现象。因此，回音消除器产品成为了通讯业至今不息的论题。 在设计一款“回音消除”产品、或者模块化电路的时候，设计人员首先要了解“回音”产生的机理，而后从实际的条件入手，选择适合的产品方案。以下所讨论的，仅限于视频会议行业常规的使用条件下的产品。 回音的产生，最早是人们在一个空旷的峡谷中喊话，会多次听到自己的声音，这种现象是“声学回音”，指声源产生后，声波在某个物体的表面得到发射，形成“二次声源”，如果声波得到多次的反射，就会形成在峡谷中喊话的效果了。中国北京天坛回音壁就是人为地采用了这种回音原理，建造出的历史景点。 在电话出现后，人们又发现，在通话过程中，会在一定的短暂延时之后，听到自己说的话。这种回音现象，我们称之为“网络回音”，特别是采用两线式的电话系统，在两条铜线上要承载双向的语音信号，在电波延时后，就会出现“二次信号”了。 通讯中的回音，如果造成“多谐波”，就会发生“自激啸叫”，影响通讯效果。但是在电话通讯中，一定水平的“网络回音”（侧音）是有利于通话双方的沟通感觉。 目前楼宇对讲中所讨论的回音，同时包含了电路的信号延时产生的侧音和会场环境造成的声学回音两种因素，以下主要是由于声学回音Acoustic Echo造成，在下图中，解释了产生的原因： 在通讯中，室内机用户和本端用户形成了通讯的环路（Loop），一个双向的通信线路组成了一个封闭的环路。 图中所示：室内机用户的语音信号经过话筒的采集后，以数据信号的方式通过通信线路传递到室外机设备，通过扬声器播放出来；播放出来的声音和室外机用户讲话的声音同时进入话筒，

数字信号处理实验1

clc; clear; M=26;N=32;n=0:M; xa=0:M/2; xb=ceil(M/2)-1:-1:0; xn=[xa,xb]; Xk=fft(xn,512); Xk1=abs(Xk); X32k=fft(xn,32); X32k1=abs(X32k); x32n=ifft(X32k); X16k=X32k(1:2:N); X16k1=abs(X16k); x16n=ifft(X16k,N/2); figure(1); subplot(3,2,1); stem(Xk1); subplot(3,2,2); stem(X32k1); subplot(3,2,3); stem(x32n); subplot(3,2,4); stem(X16k1); subplot(3,2,5); stem(x16n); Lx=41;N=5;M=10; hn=ones(1,N);hn1=[hn zeros(1,Lx-N)]; n=0:Lx-1; xn=cos(pi*n/10)+cos(2*pi*n/5); yn=fftfilt(hn,xn,M); figure(1); subplot(3,1,1); stem(hn1); subplot(3,1,2); stem(xn); subplot(3,1,3); stem(yn);

clc; clear; n=0:31; A=3; y=A*exp((0.8+j*314)*n); subplot(2,1,1); stem(y); Az=[0.7 0.3]; Bz=[1 -0.8 -0.5]; subplot(2,1,2); zplane(Bz,Az);

信号处理原理作业2答案

3．两个函数的傅立叶变换与逆傅立叶变换都是相等的，这两个函数----------是相等的。 (一定) 4．信号的傅立叶变换存在的充分条件是信号f(t)-----------，用数学表示就是--------------。 （绝对可积） 5）符号函数不满足绝对可积条件但是却存在--------------------。 FT 6)用数学表达式描述信号f (t)的FT 的线性性和叠加性，线性性的描述为 [k f (t)]=------------------.。叠加性的描述为 [f (t)+g (t)]=--------------------.。 ( k [f (t)]， [f(t)]+ [g (t)] ) 7)若信号在时域被压缩，则其频谱会--------------------。 （扩展） 8）单位冲击信号的特性有对称性，时域压扩性，其时域压扩性的数学表达式是 ------------------------。 9．关于FT 的反褶与共轭的描述是：信号反褶的FT 等于-------------------的反褶，信号共扼的FT 等于--------------------的共轭。（信号的FT ， 信号FT 的反褶） 10)傅立叶变换以及傅立叶逆变换的定义中分别引入了核函数，这两个核函数是---------------------------的。（共轭对称） 11)傅立叶正变换的变换核函数为----------------------------（ t j e ω-） 12)傅立叶变换与傅立叶逆变换的本质是一致的，但是在数学形式上有着某中关系，这种关系称为------------，数学表示为-------------------。（对偶性， )(f 2)]t (F [F ω-π=） 13)FT 的尺度变换特性又称为-------------------，压扩特性 对它的数学描述是------------------------------------------------------。 14)信号的时域平移不影响信号的FT 的-----------------，但是会影响到-----------------------。 （幅度谱 相位谱） 15)所谓频谱搬移特性是指时间域信号乘一个复指数信号后的频谱相当于原来的频谱搬移到复指数信号的 处。（频率位置） 16)如果一个信号是偶函数那么它的反褶 它本身，如果一个信号是奇函数那么至少经过 次反褶后才能还原为原始信号。（是 2） 17)要保证信号抽样后的离散时间信号没有失真的恢复原始时间连续信号，或者说要保证信号的抽样不导致任何信号丢失，必须满足两个条件： 1．信号必须是 的。 2．采样频率至少是信号 的2倍。 18)偶周期信号的傅立叶级数中只有直流项和-------------（余弦项） 19)奇周期信号的傅立叶级数中只有 正弦项 。 20)若信号f(t)的傅立叶变换为 )(F ω=1，则F （t ）的傅立叶变换为---------------。 )(2ωπδ 一、一、 证明题 1、若 [f(t)]= )(ωF ,则 0 )()]([0t j e F t t f F ωω-=- 证明： 因为 [f( 0t t -)]= ? ∞ ∞ --) t t (f 0t j e ω-dt 令