信号处理工程应用训练.docx

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1、信号处理工程应用训练训练目的1、学会将信号与系统函数转变成计算机程序。2、基本掌握将数学函数转变为程序函数的技巧与规范。3、熟悉理论函数与程序函数的差异。初步认识计算机适用范围。训练介绍1、数学函数转化问题把根据数学函数编写的C函数子程序称之程序函数。数学函数与程序不可能完全一致。一是计算机运算都有一个范围，所做运算超出范围便会出错；二是由于计算机不能做除零运算，这会产生一除法错，理论函数无此限制。因此要求在编写程序函数时一定要结合实际应用情形来确定如何编写，不能简单照搬数学函数。三是程序函数不象数学函数那样易于进行代数运算或者者具有某种运算性质，比如理论上的冲击函数，则不易编写对应的函数子程

2、序，因此数学函数并不能全由计算机的程序函数完全实现。通常在将一数学函数转变为一计算机上程序函数时，要具体情况具体处理。编写程序函数有一些规范与注意事项：(1)数学函数当中若有除法运算，需认真函数奇异值的处理，须通过程序中的推断与特殊处理使程序函数返回正确值。(2)数学函数中跳变点的极限值，常取左右极限的均值，程序函数中以右极限作为函数的取值。若特殊需要，须与数学函数完全一致，则仍按数学函数规定取值。(3)所有函数子程序的输入与输出参尽规定为doub1e型，建议不用f1oat型，这是出于规范考虑。(4)所有程序函数的输入输出参声明时写成如下形式：DoubIefunction(Typeout1,T

3、ypeout2,.Typein1,Typei2,.)DoubIefunction(Typeout1,Typeout2,.Typeio1fTypeio2,.Typein1,Typein2,.)即，输出变占一行，输入输出变占一行，输入变占一行。输入变的第一个参为主变(5)尽置减少函数变个数，比如sin(t)有两个参数，编程只需实现sin(x)o(6)每个函数子程序须有适当文字注释，注释的内容包含索引号，对应的理论函数，编者姓名及日期，函数的功能、定义域、值域，使用举例等。说明应简洁清晰，以备能长期正确使用。(7)程序函数块内的小块以一空行进行分割，程序函数体之间，以2、3空行行分割。组织一个函数库

4、文件时应将功能，特征相近的函数子程序归在一起。各分类块间应有适当的注释说明。2、下列以单位阶跃U、方波与函数h=/”匕三种信号函数为例进行编程示范:(a-1)2+b2r(a-3)2+b2训练内容01、斜变函数R=Vt,t02、锯齿波：f(t)=tTQWtvT扩展至整个t轴(如图所示)。电WI/1-4T-3T-2T-T0T2T3T4T5图1-13、调制SinC信号：f(t)=(sintcost)t,代入参数Q、3时，使Q3。训练步骤1、依训练内容在一个文件中编写好三个函数子程序，并依要求进行注释，做成一个库文件。2、编写一个有main（）函数的可执行文件，在此执行文件中调用库文件里的函数子程序进

5、行计算，计算结果由计算机屏幕输出，结合手算验证，多取不一致情况的特殊值，保证程序函数正确。问题讨论1、举例说明不宜用程序函数表达的理论函数，并总结这些函数的特点。2、讨论理论方式、计算机方式在处理实际物理的信号与系统问题时的异同。3、对规范化程序方法的初步认识。训练二图形显示与观察训练目的1、掌握基本的计算机作图方法。2、掌握常用的信号与系统图形观察。3、熟悉一些显示器编程的基本概念。训练介绍、计算机绘图基础美于计算机屏幕，机器本身按物理坐标绘图显示，屏幕左上角的物理坐标是（0,0）,右下角的坐标是（横向分辨率纵向分辨率1）。Windows操作系统是在屏幕上开若干窗口，有客户区的窗口用户能够在

6、客户区作图，窗口客户区的左上角的相对物理坐标是（0,0）,右下角的相对物理坐标是（w1,h-1）,W是宽，h是高，用户工程使用的是自己定义的用户坐标，用户坐标到窗口的相对物理坐标有一个转换。如图21所示：(图2-1)用户坐标能够是三维坐标，同样是转换到2维屏幕窗口坐标。工程中常用不一致的窗口模拟一些仪器，如用示波器、扫频仪、频谱仪、矢量分析仪等等，也可用不一致的坐标系统与作图函数工具研究分析工程中的信号与系统。对窗口的作图由不一致的图形驱动函数实现。基本的作图函数有SetPiXe1。、MoveToEx()1ineTo(),其它作图函数可由基本函数构造出来。工程训练中，对2维用户坐标窗口作图函数

7、，函数名后有一个2,如IintO2(),3维的作图函数后面有一个3。不一致窗口不一致坐标体系的作图函数众多，要紧的是掌握基本，懂得其它或者构建其它。训练内容1、用P1otXy2()绘制余弦，正切，与e为底的指数函数；2、用p1otxy2()绘制训练一中的斜变函数与锯齿波函数，用PIOtXyZ3()绘制SinC()函数。3、练习物理坐标下的作图，绘制圆，三角形与扇型图(参数自定)训练三波形合成训练目的1、学会用计算机合成波形。2、学习将理论知识同用计算机相结合的方法。训练介绍波形合成有许多运用，如电子琴、信号源、计算机里声卡，合成法使得信号、声音、图象的产生更加容易，使用更加方便，计算机研究信号

8、波形合成，可直观看出合成的具体效果，这对我们进行科学研究与设计新仪器新设备都有极大帮助。训练理论，核心是一种函数逼近，通过合成信号g希望能与理想信号f(t)差别很小，以使实际使用当中可用合成信号代替理想信号O用数学形式表示为：求minCf(t)-g(t)2dt(3-1)g(t)=C1g1(t)+C2g2(t)+.Cngn(t),(g1(t),g2(t)gn(t)为一函数集)在(3-1)条件下的5、C2.Cn,可得到f(t)与g的最佳匹配。由此可找到函数f在不一致坐标函数集上的分解合成形式。其中由正交正弦函数集表示的傅立叶级数为：8f(t)=E(akcoskt+bksinkt)k=18(3-2)

9、=E(akcoskt+bksinkt)k=0式中a=fdt,a。=I(3-3)2rak=不Jof(t)cosk0t(34)bk=rf(t)sinkcotdt(35)有关系函数介绍：积分工具函数为宏函数_TraPZ(VaIUe,a,b,N,fx,x)将自变量为X的f(x)在a,b区间划分成2进行梯形积分，返回的积分值Me=f)d/,注意X为形式上参数，用于指明fx函数表达式中的自变量，无须用前声明。doub1eFouSer(doub1et,doub1e*T,doub1ea,doub1eb,int*N);用于求(3-2)式的值。t：为(3-2)中的自变量；T：为信号与系统函数的周期；a,b:为(3

10、2)中系数构成的数组，数组长度为N。一个周期为1的函数f(t)的正交沃尔什级数表示为：f=AkWa1(t,k),(0t1)(3-6)k=0PTp-Wa1(t,k)=-sgn(coskr2rt),k=kr2r(3-7)r=0r=0其中：Ak=f(t)Wa1(t,k)dt(3-8)这里kr是k的二进制各位数字，P是二进制位数。Wa1sh函数只取+1,-1,比如WaK1,t)=sgn(cost)0(=t12时为+1,在12=t1时为-1。该函数最大优点是运算速度快，只须简单加减即可完成。一个周期为T的函数g(t)的正交沃尔什级数表示为：g(t)=AkWaI(,k)k=0TAkWa1(-,k),(0t

11、4keyadddx=(b-a)n;_,，四键为增，“一，四键为减)，x0变化区间为a,b,变化步长为(ba)n0按ESC键函数返回。值，其他键返回1。intgetkey(void);预兔义在xxgc.h；无返屏地返回一次普通按键或者附加按键的值。示例对一周期信号分别产生上述三种失真，编程进行模拟(注意先确定好不失确实输入信号是什么)。训练内容1、以训练三的k级合成三角波与方波为不失确实原始信号(k由自选)，总结下列情况失确实特点。(a)动态观察波形在某一谐波处的单纯幅度、相位、频率失真。(b)研究某种线性组合的幅度、相位、频率失真。(c)研究同时发生有幅度相位、相位频率、幅度频率、幅度相位频率的失真。问题讨论1、总结各类失真特点，讨论失真可由示波器判别的方法。训练五卷积运算训练目的1、学习用数值计算方法实现卷积积分。2、学习构造通用的函数工具。训练介绍任何实际物理系统与信号都可认为有起始点，因此普通数学意义的卷积能够是：.当ta,t-a)=tae(