數(shù)字信號處理課程設(shè)計--離散時間信號處理

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文檔簡介

1、　　離散時間信號處理　　課程設(shè)計　　設(shè)計要求：　　某雷達系統(tǒng)接收機框架如圖1所示。接收機輸入信號,其中，中心頻率=40MHz，為相位調(diào)制函數(shù)(調(diào)制帶寬B=2MHz)，信號譜如圖2所示

2、。輸出基帶信號I[n]、Q[n]數(shù)據(jù)率(采樣率)為2.5MHz。　　圖1 接收機原理框架　　圖2 接收信號參數(shù) 　　請設(shè)計ADC的采樣率fs，畫出x[n]的頻譜X(ejw)　　請推導(dǎo)正交解調(diào)器的輸出S_I[n]和S_Q[n]的表達式，畫出頻譜

3、示意圖；若要將信號譜搬移到零中頻，請確定NCO的頻率W0　　請設(shè)計一個FIR線性相位數(shù)字LPF對正交解調(diào)的輸出進行處理，要求雜散抑制比超過50dBc，確定濾波器設(shè)計指標(biāo)、給出設(shè)計過程和結(jié)果。　　請確定采樣率變換模塊的參數(shù)(抽取或內(nèi)插系數(shù))，畫出輸出信號譜。　　設(shè)計過程<

4、/p>　　1.設(shè)計ADC的采樣率fs，畫出x[n]的頻譜X(ejw)　　Adc采樣率fs>=2*f0，fs取100MHZ。　　φ(t)為相位調(diào)制函數(shù)(調(diào)制帶寬B=2MHz)，取φ(t)=cos(2π*1000000*t)作為單音調(diào)制信號，則,,,程序如下：　　c

5、lear;　　clc;　　clf;　　n0=20000;%點數(shù)　　sprate=100000000;%采樣頻率100M　　t0=n0/

6、sprate;%總時長　　fca=40000000;%載波頻率　　fsi=1000000;%信號頻率　　t=linspace(0,t0,n0);　　Dsb=cos(2*pi*fca*t+cos(fsi*2*pi*t));　　sub

7、plot(3,1,1);　　plot(t(1:100),Dsb(1:100));　　title('時域');　　xlabel('t');ylabel('voltage');　　grid on;</b&

8、gt;　　legend('modulated signal');　　subplot(3,1,2);　　w=linspace(-1,1,n0);　　plot(w,fftshift(abs(fft(Dsb))));

9、title('幅頻');　　xlabel('w');ylabel('|X(ejw)|');　　grid on;　　legend('modulated signal');

10、　subplot(3,1,3);　　plot(w,fftshift(angle(fft(Dsb))));　　title('相頻');　　xlabel('w');ylabel('∠X(ejw)');　　gri

11、d on;　　legend('modulated signal');　　上圖中頻域圖0.8代表0.8*100000000/2 = 40M　　2.推導(dǎo)正交解調(diào)器的輸出S_I[n]和S_Q[n]的表達式，畫出頻譜示意圖；若要將信號譜搬移到零中頻，請確定NCO的頻率W0</p&

12、gt;　　W0==4π/5　　S_I[n] = x[n]* cos[w0n]=cos[4πn/5 +cos[πn/50]]*cos[4πn/5]　　Sl=Dsb.*cos(2*pi*fca*t);　　subplot(3,1,1);

13、　　plot(t(1:100),Sl(1:100));　　title('時域');　　xlabel('t');ylabel('voltage');　　grid on;

14、　legend('modulated signal');　　subplot(3,1,2);　　plot(w,fftshift(abs(fft(Sl))));　　title('幅頻');　　xlabel('w');ylabel

15、('|X(ejw)|');　　grid on;　　legend('modulated signal');　　subplot(3,1,3);　　plot(w,fftshift(angle(fft(Sl))

16、));　　title('相頻');　　xlabel('w');ylabel('∠X(ejw)');　　grid on;　　legend('modulated signal'

17、;);　　S_Q[n] =x[n]* sin[w0n]=cos[4πn/5 +cos[πn/50]]*sin[4πn/5]　　Sq=Dsb.*sin(2*pi*fca*t);　　subplot(3,1,1);　　plot(t(1:100),Sq(1:100));</

18、p>　　title('時域');　　xlabel('t');ylabel('voltage');　　grid on;　　legend('modulated signal');</

19、p>　　subplot(3,1,2);　　plot(w,fftshift(abs(fft(Sq))));　　title('幅頻');　　xlabel('w');ylabel('|X(ejw)|');

20、;　　grid on;　　legend('modulated signal');　　subplot(3,1,3);　　plot(w,fftshift(angle(fft(Sq))));　　title('相頻&#

21、39;);　　xlabel('w');ylabel('∠X(ejw)');　　grid on;　　legend('modulated signal');　　3.設(shè)計一個FIR線性相位數(shù)字

22、LPF對正交解調(diào)的輸出進行處理，要求雜散抑制比超過50dBc，確定濾波器設(shè)計指標(biāo)、給出設(shè)計過程和結(jié)果。　　在20Mhz左右范圍內(nèi)混疊產(chǎn)生一些頻率需濾除，所以設(shè)計fir的指標(biāo)為：fpass=5MHZ，fstop=15MHZ，要求雜散抑制比超過50dBc，取Astop=50db時就已足夠了。窗函數(shù)采用Kaiser窗，wp=π/10,ws=3π/10,wc=π/5, △w=π/5,

23、　　A=50　　β= 0.5842*(A-21)^0.4+0.07886*(A-21)=4.5336　　M=(A-8)/(2.285*pi/5) = 29.254　　M取30

24、　　pp=linspace(0,29,30);　　hlp=(sin((pp-15)*pi/5))./((pp-15)*pi);　　hlp(16)=0.2;　　h=hlp.*FIRLPF';　　scatter(pp,h,'o');

25、　　subplot(3,1,2);　　ll=linspace(0,2*pi,20000);　　h3=zeros(1,20000);　　for k=1:20000 　　h3(k)=0;&l

26、t;p>　　for i=1:30　　h3(k) = h3(k) + h(i)*exp(-1j*2*pi*(k-1)*(i-1)/20000);　　end　　end　　plot(ll,10*l

27、og(abs(h3)));grid on;　　xlabel('w');ylabel('dB');　　4.確定采樣率變換模塊的參數(shù)(抽取或內(nèi)插系數(shù))，畫出輸出信號譜。　　S_I[n]通過低通濾波器后　　Sl=Dsb.*cos(2*pi*fca

28、*t);　　Sl=conv(Sl,h);　　subplot(3,1,1);　　plot(t(1:1000),Sl(1:1000));　　title('時域');　　xlabel('t');ylabe

29、l('voltage');　　grid on;　　legend('modulated signal');　　subplot(3,1,2);　　w=linspace(-1,1,20029);</p&

30、gt;　　plot(w,fftshift(abs(fft(Sl))));　　title('幅頻');　　xlabel('w');ylabel('|X(ejw)|');　　grid on;

31、　　legend('modulated signal');　　subplot(3,1,3);　　plot(w,fftshift(angle(fft(Sl))));　　title('相頻');　　xlabel('

32、w');ylabel('∠X(ejw)');　　grid on;　　legend('modulated signal');　　采樣率降為2.5M，即抽取系數(shù)為40，程序如下　　Sll=zeros

33、(1,500);　　for i=1:500　　Sll(i)=Sl(i*40);　　end　　subplot(3,1,1);　　plot(t(1:200),Sll(1:200));</p&

34、gt;　　title('時域');　　xlabel('t');ylabel('voltage');　　grid on;　　legend('modulated signal');</p&

35、gt;　　subplot(3,1,2);　　w=linspace(-1,1,500);　　plot(w,fftshift(abs(fft(Sll))));　　title('幅頻');　　xlabel('w');ylab

36、el('|X(ejw)|');　　grid on;　　legend('modulated signal');　　subplot(3,1,3);　　plot(w,fftshift(angle(fft(Sl

37、l))));　　title('相頻');　　xlabel('w');ylabel('∠X(ejw)');　　grid on;　　legend('modulated signal&

38、#39;);　　對S_Q做同樣的操作　　Sq=Dsb.*sin(2*pi*fca*t);　　Sq=conv(Sq,h);　　subplot(3,1,1);　　plot(t(1:1000),Sq(1:1000));

39、;　　title('時域');　　xlabel('t');ylabel('voltage');　　grid on;　　legend('modulated signal');

40、;　　subplot(3,1,2);　　w=linspace(-1,1,20029);　　plot(w,fftshift(abs(fft(Sq))));　　title('幅頻');　　xlabel('w');ylabe

41、l('|X(ejw)|');　　grid on;　　legend('modulated signal');　　subplot(3,1,3);　　plot(w,fftshift(angle(fft(Sq)

42、)));　　title('相頻');　　xlabel('w');ylabel('∠X(ejw)');　　grid on;　　legend('modulated signal

43、9;);　　降采樣后　　Sqq=zeros(1,500);　　for i=1:500　　Sqq(i)=Sq(i*40);　　end

44、　　subplot(3,1,1);　　plot(t(1:200),Sqq(1:200));　　title('時域');　　xlabel('t');ylabel('voltage');　　g

45、rid on;　　legend('modulated signal');　　subplot(3,1,2);　　w=linspace(-1,1,500);　　plot(w,fftshift(abs(fft(Sqq))));</p&g

46、t;　　title('幅頻');　　xlabel('w');ylabel('|X(ejw)|');　　grid on;　　legend('modulated signal');</p&

47、gt;　　subplot(3,1,3);　　plot(w,fftshift(angle(fft(Sqq))));　　title('相頻');　　xlabel('w');ylabel('∠X(ejw)');

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