信號(hào)分析與處理實(shí)驗(yàn)

前言

　　如何通過(guò)實(shí)踐環(huán)節(jié)來(lái)培養(yǎng)工科大學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)以及如何更好地開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)等問(wèn)題已成為當(dāng)前高等院校工科專業(yè)教學(xué)改革的熱點(diǎn)與難點(diǎn)問(wèn)題。“教育部關(guān)于啟動(dòng)高等學(xué)校教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程精品課程建設(shè)工作的通知”（教高[2003]1號(hào)文件）中明確指出：“理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)并重。要高度重視實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)等實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，通過(guò)實(shí)踐培養(yǎng)和提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。要大力改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)的形式和內(nèi)容，鼓勵(lì)開(kāi)設(shè)綜合性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)和研究型課程?！钡?，目前實(shí)驗(yàn)教材的現(xiàn)狀卻不容樂(lè)觀，正式出版的實(shí)驗(yàn)教材品種很少；多數(shù)院校的實(shí)驗(yàn)教材都是校內(nèi)講義，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容偏多，綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容很少，不利于學(xué)生能力培養(yǎng)；優(yōu)秀實(shí)驗(yàn)教材不多，與理論教材相比尤其明顯。這樣，眾多學(xué)校很難選到合適的優(yōu)秀實(shí)驗(yàn)教材?！　¤b于上述情況，“教育部電子信息科學(xué)與電氣信息類(lèi)基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì)”與高等教育出版社共同策劃組織了示范性電工電子實(shí)驗(yàn)系列課程教材的建設(shè)項(xiàng)目，該項(xiàng)目以國(guó)家電工電子教學(xué)基地院校為基礎(chǔ)，發(fā)揮這些院校在理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)方面的示范作用，組織編寫(xiě)電工電子實(shí)驗(yàn)系列教材?！　?003年12月在云南大學(xué)召開(kāi)了“電工電子實(shí)驗(yàn)系列課程教學(xué)與教材建設(shè)研討會(huì)”，成立了“電工電子實(shí)驗(yàn)系列教材編審委員會(huì)”（見(jiàn)附件）。30余所院校的參會(huì)代表圍繞電工電子實(shí)踐教學(xué)所涉及的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行了充分研討，確定了電工電子實(shí)踐教學(xué)基本要求，為實(shí)驗(yàn)教材的編寫(xiě)提供參考依據(jù)。通過(guò)研討達(dá)成了以下共識(shí)：（1）實(shí)驗(yàn)教學(xué)是非常重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，是學(xué)生學(xué)習(xí)科技知識(shí)的重要手段。學(xué)生應(yīng)能通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲取科學(xué)知識(shí)、驗(yàn)證相關(guān)理論，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。（2）從培養(yǎng)學(xué)生能力的角度，實(shí)驗(yàn)一定要單獨(dú)設(shè)課，而且要有不同于理論課程的實(shí)驗(yàn)課程體系。要改變依附于某一理論課程的原有模式。（3）實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ε囵B(yǎng)包含實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、測(cè)試與儀器使用、仿真、簡(jiǎn)單故障排除、數(shù)據(jù)分析、實(shí)驗(yàn)報(bào)告與總結(jié)、查閱器件手冊(cè)等方面的能力。（4）實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)按基礎(chǔ)性、設(shè)計(jì)性、綜合性等不同層次、循序漸進(jìn)地提出要求?！　?004年4月14日一15日在華中科技大學(xué)召開(kāi)了由全體編審委員會(huì)成員參加的教材評(píng)審會(huì)。本著保證水平、突出特色、寧缺毋濫的原則，編審委員會(huì)成員對(duì)東南大學(xué)、華中科技大學(xué)、西安交通大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、西安電子科技大學(xué)、上海交通大學(xué)、浙江大學(xué)等15所院校申報(bào)的38種實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革成果教材進(jìn)行了評(píng)審。

內(nèi)容概要

　　《信號(hào)分析與處理實(shí)驗(yàn)》是信號(hào)分析與處理系列課程理論教材的延伸，側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生綜合利用信號(hào)處理的理論和技術(shù)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。教材按照“信號(hào)分析與處理、系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)、信號(hào)處理綜合應(yīng)用、信號(hào)處理軟硬件實(shí)現(xiàn)”四個(gè)層面展開(kāi)，共有25個(gè)實(shí)驗(yàn)課題，每個(gè)實(shí)驗(yàn)包含實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)思考題。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涉及“信號(hào)與系統(tǒng)”、“數(shù)字信號(hào)處理”以及“DSP技術(shù)及應(yīng)用”等課程的理論和技術(shù)，體現(xiàn)了軟件仿真和硬件實(shí)現(xiàn)并重。軟件實(shí)驗(yàn)基于MATLAB仿真環(huán)境，側(cè)重提高學(xué)生分析信號(hào)和設(shè)計(jì)系統(tǒng)的能力；硬件實(shí)驗(yàn)基于TI公司TMS320C54x開(kāi)發(fā)環(huán)境，側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生開(kāi)發(fā)應(yīng)用DSP系統(tǒng)的能力。　　本教材是“教育部電子信息科學(xué)與電氣信息基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì)”立項(xiàng)實(shí)驗(yàn)教材，同時(shí)也被列入“高等教育百門(mén)精品課程教材建設(shè)計(jì)劃”。教材中的前三篇可作為電子信息與電氣信息類(lèi)專業(yè)本科生“信號(hào)與系統(tǒng)”、“數(shù)字信號(hào)處理”等理論課程的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，第四篇可作為“DSP技術(shù)及應(yīng)用”等實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)內(nèi)容。本教材也可作為研究生學(xué)習(xí)信號(hào)處理相關(guān)課程的輔助教材。

作者簡(jiǎn)介

　　陳后金，教授，全國(guó)優(yōu)秀教師，工學(xué)博士，博士生導(dǎo)師，北京交通大學(xué)“國(guó)家電工電子教學(xué)基地”主任。主要研究方向?yàn)樾盘?hào)與信息處理等，在美國(guó)RICE大學(xué)、TEXAS大學(xué)研修信號(hào)處理多年?！　￠L(zhǎng)期主講本科生“信號(hào)與系統(tǒng)”和“數(shù)字信號(hào)處理”等必修課程，以及研究生“高級(jí)信號(hào)處理”學(xué)位課程，主持建設(shè)的“信號(hào)與系統(tǒng)”課程被評(píng)為首批國(guó)家精品課程。主編出版了普通高等教育“十五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材《數(shù)字信號(hào)處理》、北京市高等教育精品教材《信號(hào)與系統(tǒng)》等6本教材。主持10多項(xiàng)省部級(jí)以上科研和教研項(xiàng)目，發(fā)表40多篇科研和教研論文。獲得全國(guó)高等院校青年教師霍英東教學(xué)獎(jiǎng)、省部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)2項(xiàng)、北京市優(yōu)秀教學(xué)成果獎(jiǎng)2項(xiàng)。被評(píng)為鐵道部青年科技拔尖人才、北京市教育創(chuàng)新標(biāo)兵。

書(shū)籍目錄

第一篇 信號(hào)分析與處理實(shí)驗(yàn)一 基本信號(hào)的產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)二 時(shí)域抽樣與頻域抽樣實(shí)驗(yàn)三 窗函數(shù)的特性分析實(shí)驗(yàn)四 利用DFT分析離散信號(hào)頻譜實(shí)驗(yàn)五 利用DFT分析模擬信號(hào)頻譜實(shí)驗(yàn)六 隨機(jī)信號(hào)功率譜分析第二篇 系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)一 連續(xù)系統(tǒng)分析實(shí)驗(yàn)二 離散系統(tǒng)分析實(shí)驗(yàn)三 IIR數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)四 FIR數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)五 FIR數(shù)字濾波器的優(yōu)化設(shè)計(jì)第三篇 信號(hào)處理綜臺(tái)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)一 信號(hào)的幅度調(diào)制和解調(diào)實(shí)驗(yàn)二 希爾伯特變換與單邊帶幅度調(diào)制實(shí)驗(yàn)三 電話撥號(hào)音合成與識(shí)別實(shí)驗(yàn)四 回聲估計(jì)和回聲消除．實(shí)驗(yàn)五 信號(hào)多速率變換及其應(yīng)用實(shí)驗(yàn)六 信號(hào)的時(shí)頻分析與小波分析實(shí)驗(yàn)七 信號(hào)濾波第四篇 信號(hào)處理軟硬件實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)一 序列的卷積與相關(guān)運(yùn)算實(shí)驗(yàn)二 DSP系統(tǒng)定時(shí)器及其應(yīng)用實(shí)驗(yàn)三 信號(hào)發(fā)生器的實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)四 語(yǔ)音信號(hào)的壓縮與回放實(shí)驗(yàn)五 利用DSP實(shí)現(xiàn)信號(hào)實(shí)時(shí)濾波實(shí)驗(yàn)六 利用DSP實(shí)現(xiàn)信號(hào)頻譜動(dòng)態(tài)分析實(shí)驗(yàn)七 利用DSP實(shí)現(xiàn)信號(hào)調(diào)制與解調(diào)附錄一 DSP硬件實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)簡(jiǎn)介附錄二 仿真軟件MATLAB簡(jiǎn)介參考書(shū)目

章節(jié)摘錄

　　希爾伯特變換與單邊帶幅度調(diào)制　　一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹　±斫庑盘?hào)單邊帶幅度調(diào)制的基本原理，從時(shí)域與頻域認(rèn)識(shí)希爾伯特（Hil-bert）變換以及單邊帶幅度調(diào)制的過(guò)程，掌握利用希爾伯特變換器實(shí)現(xiàn)信號(hào)單邊帶幅度調(diào)制的方法。　　二、實(shí)驗(yàn)原理　　1.單邊帶幅度調(diào)制和Hilbert變換器　　抑制載波的正弦幅度調(diào)制和含有載波的正弦幅度調(diào)制的共同缺點(diǎn)是，已調(diào)信號(hào)的頻帶寬度是調(diào)制信號(hào)頻帶寬度的兩倍，占用頻帶資源過(guò)寬。在傳輸具有雙邊帶的已調(diào)信號(hào)時(shí)，將占用更多的信道資源。由于實(shí)調(diào)制信號(hào)x（t）的頻譜都對(duì)稱地存在于正、負(fù)頻率上，因此只需在發(fā)送端發(fā)送單邊帶調(diào)制信號(hào)，這就是信號(hào)的單邊帶（Single.Side Band，SSB）幅度調(diào)制。在單邊帶幅度調(diào)制中，可以保留上邊帶，也可以保留下邊帶。信號(hào)單邊帶調(diào)制可以提高信道的利用率。信號(hào)單邊帶調(diào)制（SSB）有上邊帶（USB）和下邊帶（LSB）兩種，一般利用希爾伯特變換來(lái)實(shí)現(xiàn)，利用希爾伯特變換實(shí)現(xiàn)單邊帶調(diào)制的原理框圖如圖3.2.1所示，圖中H（jw）為希爾伯特變換器。

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