第十四次信号与系统作业要求

TsinghuaJoking 2023-06-03 06:08

01 础练习

一、离散傅里叶变换

1、求正弦序列的离散傅里叶变换

  已知长度为   正弦序列序列定义如下:

  求该序列的离散傅里叶变换(DFT)。要求将结果花溅到没有累加和的实数表达式。

注:本题为  信号与系统2022年期末考试试题[4]

2、频谱分析应用

  利用 DFT 来计算信号的频谱。要求频谱分析的指标为:

  (1) 信号频谱中的最高频率

  (2) 离散频谱中频率间隔  

  (3) 为了适应FFT算法, 采样数据点数 N 需要为 2  的整数次幂;

  根据以上数据频谱分析指标要求, 试确定:

  (1)  数据采样时间间隔  

  (2)  采样数据点数  

3、DFT反变换

  已知有限长序列   的 DTFT 为  $X\left( {e{j\omega } } \right)X\left( {e{j\omega } } \right)\left[ {0,2\pi } \right]N = 5X\left[ k \right]$ , 即

  如果   取一下两种情况, 试确定 进行 DFT反变换之后对应的序列  

  (1)   ;

  (2)  

提示:根据   是对   进行   点的DFT, 所以它对应的反变换   是对 进行   的周期延拓后, 在去主值区间,即:

4、频谱分析计算量

(1)必做题

  已知序列   的数据长度为 310;  的数据长度 为 24。

  (1)  直接使用(线)卷积计算   , 给出所需要的实数乘法和实数加法次数;

  (2)  利用基-2的快速傅里叶变换, 完成 之间的线卷积, 所需要的实数乘法与实数加法次数;

  (3) 比较以上结果, 并得出你的结论。

(2)选做题

  如果序列   的长度为 8192. 已知一款单片机每次完成实数乘法和加罚所需要的时间分别为  4.5 。如果计算出该序列的DFT, 请估计使用 DFT 公式直接计算,以及使用 FFT 计算所需要的时间。

仅仅根据计算所需要的实数乘法和加法次数来估计时间。忽略算法其他部分的操作时间。

二、滤波器设计

1、匹配滤波器

  如果使用匹配滤波器 来检测接收信号与发送信号之间的延迟, 那么下面四个信号中哪一个最适合作为发送信号?请给出理由。

▲ 图2.2.1 四种发送信号的波形


2、物理可实现性

  • 选做题:  (1),(2)

  设滤波器的频率特性对应的幅度平方函数表达式为:

  (1)

  (2)

  请问, 上述滤波器是否可物理可实现?

提示:请参考佩里(Paley)-维纳(Wiener) 准则中的两个条件。

3、滤波器结构图

  • 必做题:  (2),(4)
  • 选做题:  (1),(3),(5)

  根据以下数字滤波器系统函数, 绘制出滤波器的滤波器结构图。

4、滤波器转换

  • 必做题: (1)
  • 选做题: (2)

  已知模拟滤波器的传递函数为:

  设采样周期   , 用以下方法将其转换为数字滤波器:

  (1)  脉冲响应不变方法;

  (2)  双线性变换法;

02 验作业

一、设计FIR滤波器

  使用窗函数法设计一个线性相位 FIR 低通滤波器, 要求的技术指标为:

  (1)  通带内在 处衰减

  (2)  阻带内在 处商检

  (3) 采样周期

二、匹配滤波器

1、声音信标

  在全国大学生智能车竞赛竞赛中, 声音信标发送出频率线性变化的 Chirp 声音信号, 接受信号通过对比调频无线接收机得到的声音信号与麦克风测量的声音信号,获得信标相对于麦克风的声音延迟,进而可以获得信标的方位。

  下图是在 室外声音信标可行性分析[5]中给出的发送Chirp信号与麦克风接收到的信号。

▲ 图2.2.1 . 发送的Chirp信号与接收到的Chirp信号


2、实验要求

  在 Chirp信号公式与对离散生成算法之间的差异[6] 给出了生成 Chirp 信号生成的方法,请按照如下指标生成 Chirp 信号数据:

  • 采样频率:
  • 起始频率:
  • 停止视频:
  • 采集数据长度:

  对数据添加 之间的均匀分布的随机噪声, 形成两个带有噪声的 Chirp 信号。计算它们之间的互相关信号。

▲ 图2.2.2 . Chirp 信号与对应的两个增加有随机信号Chirp信号


  下面是两个带有很大噪声的 Chirp 信号之间互相关的结果。

▲ 图2.2.3 .两个叠加有随机噪声的Chirp信号互相关结果
上:全部的互相关结果;下:将互相关结果中心展开


参考资料

[1]

信号与系统2022春季作业-第14次作业: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/125103375

[2]

2021年春季学期-信号与系统-第十五次作业参考答案: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/117604988

[3]

信号与系统分析2022春季作业-参考答案:第十四次作业: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/124284860

[4]

信号与系统2022年期末考试试题: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/125113352

[5]

室外声音信标可行性分析: https://blog.csdn.net/zhuoqingjoking97298/article/details/104231420

[6]

Chirp信号公式与对离散生成算法之间的差异: https://blog.csdn.net/zhuoqingjoking97298/article/details/105762739

TsinghuaJoking 这是一个公众号,它不端、不装,与你同游在课下、课上。 卓晴博士,清华大学中央主楼 626A。010-62773349, 13501115467,zhuoqing@tsinghua.edu.cn
评论
  • /*************  功能说明    **************本例程基于AI8051U为主控芯片的实验箱进行编写测试.使用Keil C251编译器,Memory Model推荐设置XSmall模式,默认定义变量在edata,单时钟存取访问速度快。edata建议保留1K给堆栈使用,空间不够时可将大数组、不常用变量加xdata关键字定义到xdata空间。下载时, 选择时钟 24MHZ (用户可自行修改频率).*******************
    丙丁先生 2025-06-21 07:36 2750浏览
  • 电磁铁损坏通常由电气、机械、环境和操作等多方面因素共同导致。电气系统异常是zui常见的原因,包括电压超标和绝缘失效。电压偏离额定值15%以上容易造成线圈过热烧毁,而潮湿环境则会导致绝缘电阻骤降,引发击穿故障。机械结构问题也不容忽视,铁芯卡滞、异物堵塞以及超负荷运行都会加速部件磨损,影响电磁铁寿命。环境因素对电磁铁的影响主要体现在温湿度和散热条件上。高温环境会加速绝缘材料老化,潮湿则可能导致非防水型号的性能下降。此外,散热设计缺陷或连续通电时间过长都会使线圈温度异常升高。操作和维护不当同样会引发故
    锦正茂科技 2025-06-23 11:11 246浏览
  • 本文将介绍基于米尔电子MYD-LT536开发板(米尔基于全志T536开发板)的多协议物联网关方案的开发测试。摘自优秀创作者-ALSET米尔基于全志T536开发板为了充分的应用该开发板,结合T536处理器的特点,这里进一步的进行软件开发,充分利用开发板的硬件资源,完成业务产品的需求。这里以物联网多协议网关应用为研究为目的,首先建立基础的从各个硬件设读取硬件端口的数据,并且通过SOCKET由网络收发的过程。在一般开发物联网网关时可以采用MQTT,MODBUS等协议库,作为标准的通讯,来解决硬件型号采
    米尔电子嵌入式 2025-06-20 15:14 65浏览
  • 要准确判断电磁铁是否损坏,可从电气特性、机械性能和运行状态三方面综合检测。电气故障的典型表现是线圈异常:用万用表测量时,若线圈电阻远高于正常值说明断路,接近零则表明短路;通电后若线圈表面温度超过60℃或散发焦糊味,往往存在匝间短路问题。绝缘状态同样关键,低压设备绝缘电阻低于0.5兆欧或高压设备低于1兆欧时,存在受潮或破损风险,潮湿环境下电阻骤降50%以上需立即处理。机械故障主要表现为磁力衰减或动作异常。通电后无法吸附额定重量的铁磁物,或多台联用时出现局部吸附失效都表明磁力不足。手动推动铁芯若阻力
    锦正茂科技 2025-06-20 11:13 58浏览
  • 在电力系统中,固态继电器和驱动隔离器像两位“电力守护神”,默默地确保电力设备的安全与稳定运行。它们通过高效、可靠的性能,保障了电力设备在各种环境下的正常工作。固态继电器是电力控制中的关键组成部分,利用半导体器件来实现电路的开关控制。与传统的机械继电器相比,固态继电器具有更快的响应速度、更长的使用寿命、以及没有机械噪音等优点,成为了工业自动化、家用电器等领域中的核心组件。与此同时,驱动隔离器则在电力系统中承担着重要角色。通过电气隔离技术,驱动隔离器有效地将控制信号与高电压电路隔离,确保控制电路免受
    腾恩科技-彭工 2025-06-20 17:36 88浏览
  • 一、 平流层超压气球:极端环境下的监测挑战  平流层超压气球长期悬浮于18-40公里高空,持续承受-70℃至+85℃的剧烈温变、不足地面10%的低压环境(30km高度约10hPa)及强宇宙辐射。传统MEMS压阻传感器在此环境下易出现零点漂移、灵敏度衰减,导致高度控制失准或科学数据失真。  典型案例:2021年印尼弗洛雷斯海7.3级地震监测中,平流层气球需在3000公里外检测次声波引发的微帕级压力波动——相当于海平面气压的百万分之一。此场景对传感器的分辨率与抗干扰能力
    传感器晨穹 2025-06-23 13:58 299浏览
  • 当下,智能手机市场越来越卷,各大品牌纷纷绞尽脑汁,试图凭借各类卖点抢占市场份额。华为首款全系标配HarmonyOS 5.1的高端直屏旗舰Pura80系列亮相后,热度一路飙升,迅速开启市场狂飙模式。该机于6月5日开启预约,截至6月11日,华为商城上华为Pura 80 Pro和华为Pura 80 Pro+预约数已达28.4万。近日,华为Pura 80系列终于开卖了!开售后,Pura 80系列手机迅速在全国多地掀起抢购热潮,北京、上海、深圳等地的华为旗舰店外出现排长队抢购新机的场面。难道就因为余承东说
    用户1742991715177 2025-06-22 11:28 187浏览
  • 文/Leon编辑/cc孙聪颖2025年刚刚过半,中、韩面板企业正展开新一轮的专利大战。据韩媒报道,LG Display(以下简称“LGD”)于当地时间6月13日,向美国得克萨斯州东区地方法院提起诉讼,指控天马微电子侵犯其7项专利。据悉,LGD在诉状中提及专利涵盖OLED面板、车载LCD(液晶)面板、移动LCD面板等,诉求则是要求天马通过正当手段获得专利许可。(详情见:抱紧苹果的大腿,LGD单季度扭亏为盈)《华尔街科技眼》就该事件联系了LGD和天马微电子的相关工作人员,均未获得回应。这不是中、韩面
    华尔街科技眼 2025-06-20 17:44 140浏览
  • 一、引言自5G正式商用以来,全球通信产业经历了前所未有的变革。5G以其超高带宽、超低时延、海量连接的能力,使得智能制造、自动驾驶、AR/VR、物联网等新兴产业得以快速落地。但随着5G的广泛应用,其在实际部署过程中仍面临一系列挑战:网络覆盖有限、边缘性能不足、上行能力偏弱等问题日益凸显。为解决这些瓶颈并为6G的演进奠定基础,3GPP于Rel-18阶段提出了“5G Advanced(5G-A)”标准。5G-A不仅是5G的增强版本,更是迈向6G的关键过渡技术,其将深度融合通信、感知、智能、控制、安全等
    用户1750544933504 2025-06-22 21:15 3096浏览
  • 摘要核工业安全监测对压力传感器的精度、稳定性及抗极端环境能力提出了严苛要求。石英谐振压力传感器凭借其基于石英晶体压电效应的独特工作原理,在高精度测量、抗辐照、宽温域适应性等方面展现出显著优势。本文系统解析石英谐振压力传感器在核工业中的核心应用场景,包括反应堆压力容器监测、管道泄漏检测及放射性物质运输监控,并结合晨穹石英谐振压力传感器的技术特性与实际案例,论证其在核安全领域的不可替代性。研究表明,晨穹 RPS01 系列石英绝压压力芯体通过全金属密封封装、双通道温度补偿及 AI 自校准算法
    传感器晨穹 2025-06-23 10:43 198浏览
  • 四足机器狗行业正处于技术爆发与市场扩容的双重风口,波士顿动力等国际巨头凭借先发优势抢占高端市场,而国内企业也在加速布局海外。6月12日,康迪科技和云深处科技宣布达成两项合作,双方将整合优势资源,在高尔夫智能装备与安防巡检四足机器狗两大领域进行深度协同,共同开发面向北美市场的创新产品,以期推动智能机器人技术的多元化应用与全球化布局。这也许是云深处科技以生态合作破局出海困境、加速全球化布局的关键一步。勇闯海外市场在全球机器人产业竞争白热化、出海已成企业增长新引擎的当下,云深处科技与康迪科技的合作堪称
    用户1742991715177 2025-06-20 11:50 56浏览
  •   再次拆开来,干脆放上电池看看,呵呵,转呀!  嘀嗒嘀嗒声好听,小齿轮转啊转尊,挺有活力啊!  莫非是活动关节受阻?  仔细,用放大镜观察,真是的!轴承与转杆接触位有污垢。  拆解下来,用酒精仔细清洗干净,看看纸上是刷子擦下来的污迹。  顺便把PCB、其他可能的零部件,也用酒精擦一擦  清洗清洁后的的各个零部件。  再看看电极接触点,有磨损,露出了底下的铜金属。  想想,用焊锡填补吧!  金属表面不太接受,总算有了一点焊锡,试试看吧!  再组装回去,装上电池,不转动!  再拆开来,到底是那个零
    自做自受 2025-06-21 12:19 2484浏览
  • 诊断意义:传统的漏电检测通常使用高精度电流钳,配合拔插保险丝、断开线束分段检查的方法,来排查不同回路中是否存在静态电流异常问题。或使用热成像仪,来寻找休眠后仍在工作的部件。但一条供电回路上往往存在多个模块,模块间又通过总线进行通信。如果总线上有个模块,偶发性地“醒来”,则其发出的报文,最终会导致其它模块被“唤醒工作”。至此,插拔保险丝、使用热成像仪的方式都无法有效找出哪个模块最先“醒来”。你也无法得知它是自己“醒来”,还是它因接收到了“别人唤醒它的信号才醒来”。比如车身模块“醒来”是因为接受到了
    虹科Pico汽车示波器 2025-06-20 10:45 20浏览
  • 要有效预防电磁铁损坏,需要从电气防护、环境控制、操作规范和定期维护四个方面采取综合措施。在电气防护方面,要严格控制工作电压,确保其与额定值的偏差不超过±15%,对于高压电磁铁还需加装短路保护装置。同时要做好绝缘保护,shou次使用前必须测量绝缘电阻,在潮湿环境中要增加检测频率。环境控制同样重要,要根据工作环境的温湿度条件选择合适的电磁铁型号,ji端环境下要采取特殊防护措施。运输过程中要做好缓冲包装,避免机械损伤。操作时要注意控制通电时间,监测线圈温度,避免超负荷运行。多台电磁铁同时使用时,要保证
    锦正茂科技 2025-06-23 11:35 223浏览
我要评论
0
点击右上角,分享到朋友圈 我知道啦
请使用浏览器分享功能 我知道啦