數字信號處理課程設計

1、離散時間信號處理課程設計 學號：2012029070019姓名：謝超任課老師：唐斌設計要求：某雷達系統接收機框架如圖1所示。接收機輸入信號,其中，中心頻率=40MHz，為相位調制函數(調制帶寬B=2MHz)，信號譜如圖2所示。輸出基帶信號In、Qn數據率(采樣率)為2.5MHz。LPFADCNCOLPF采樣率變換采樣率變換數字信號處理單元Xc(t)cosw0nsinw0nfsXnS_InS_Qn圖1 接收機原理框架BfXc(f)f0-f0B圖2 接收信號參數 1. 請設計ADC的采樣率fs，畫出xn的頻譜X(ejw)2. 請推導正交解調器的輸出S_In和S_Qn的表達式，畫出頻譜示意圖；若要將

2、信號譜搬移到零中頻，請確定NCO的頻率W03. 請設計一個FIR線性相位數字LPF對正交解調的輸出進行處理，要求雜散抑制比超過50dBc，確定濾波器設計指標、給出設計過程和結果。4. 請確定采樣率變換模塊的參數(抽取或內插系數)，畫出輸出信號譜。設計過程1.設計ADC的采樣率fs，畫出xn的頻譜X(ejw)Adc采樣率fs>=2*f0，fs取100MHZ。(t)為相位調制函數(調制帶寬B=2MHz)，取(t)=cos(2*1000000*t)作為單音調制信號，則,程序如下：clear;clc;clf;n0=20000;%點數sprate=100000000;%采樣頻率100Mt0=n0/

3、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);subplot(3,1,1);plot(t(1:100),Dsb(1:100);title('時域');xlabel('t');ylabel('voltage');grid on;legend('modulated signal');subplot(3,1,2);w=linspace(-1,1,n0);plot(w,fftshift

4、(abs(fft(Dsb);title('幅頻');xlabel('w');ylabel('|X(ejw)|');grid on;legend('modulated signal');subplot(3,1,3);plot(w,fftshift(angle(fft(Dsb);title('相頻');xlabel('w');ylabel('X(ejw)');grid on;legend('modulated signal');上圖中頻域圖0.8代表0.8*1000000

5、00/2 = 40M2.推導正交解調器的輸出S_In和S_Qn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W0W0=4/5S_In = xn* cosw0n=cos4n/5 +cosn/50*cos4n/5Sl=Dsb.*cos(2*pi*fca*t);subplot(3,1,1);plot(t(1:100),Sl(1:100);title('時域');xlabel('t');ylabel('voltage');grid on;legend('modulated signal');subplot(3,1,

6、2);plot(w,fftshift(abs(fft(Sl);title('幅頻');xlabel('w');ylabel('|X(ejw)|');grid on;legend('modulated signal');subplot(3,1,3);plot(w,fftshift(angle(fft(Sl);title('相頻');xlabel('w');ylabel('X(ejw)');grid on;legend('modulated signal');S_Qn =

7、xn* sinw0n=cos4n/5 +cosn/50*sin4n/5Sq=Dsb.*sin(2*pi*fca*t);subplot(3,1,1);plot(t(1:100),Sq(1:100);title('時域');xlabel('t');ylabel('voltage');grid on;legend('modulated signal');subplot(3,1,2);plot(w,fftshift(abs(fft(Sq);title('幅頻');xlabel('w');ylabel(

8、9;|X(ejw)|');grid on;legend('modulated signal');subplot(3,1,3);plot(w,fftshift(angle(fft(Sq);title('相頻');xlabel('w');ylabel('X(ejw)');grid on;legend('modulated signal');3.設計一個FIR線性相位數字LPF對正交解調的輸出進行處理，要求雜散抑制比超過50dBc，確定濾波器設計指標、給出設計過程和結果。在20Mhz左右范圍內混疊產生一些頻率需濾

9、除，所以設計fir的指標為：fpass=5MHZ，fstop=15MHZ，要求雜散抑制比超過50dBc，取Astop=50db時就已足夠了。窗函數采用Kaiser窗，wp=/10,ws=3/10,wc=/5, w=/5,A=50= 0.5842*(A-21)0.4+0.07886*(A-21)=4.5336M=(A-8)/(2.285*pi/5) = 29.254M取30pp=linspace(0,29,30);hlp=(sin(pp-15)*pi/5)./(pp-15)*pi);hlp(16)=0.2;h=hlp.*FIRLPF'scatter(pp,h,'o');s

10、ubplot(3,1,2);ll=linspace(0,2*pi,20000);h3=zeros(1,20000);for k=1:20000 h3(k)=0; for i=1:30 h3(k) = h3(k) + h(i)*exp(-1j*2*pi*(k-1)*(i-1)/20000); endendplot(ll,10*log(abs(h3);grid on;xlabel('w');ylabel('dB');4.確定采樣率變換模塊的參數(抽取或內插系數)，畫出輸出信號譜。S_In通過低通濾波器后Sl=Dsb.*cos(2*pi*fca*t);Sl=conv(

11、Sl,h);subplot(3,1,1);plot(t(1:1000),Sl(1:1000);title('時域');xlabel('t');ylabel('voltage');grid on;legend('modulated signal');subplot(3,1,2);w=linspace(-1,1,20029);plot(w,fftshift(abs(fft(Sl);title('幅頻');xlabel('w');ylabel('|X(ejw)|');grid on;leg

12、end('modulated signal');subplot(3,1,3);plot(w,fftshift(angle(fft(Sl);title('相頻');xlabel('w');ylabel('X(ejw)');grid on;legend('modulated signal');采樣率降為2.5M，即抽取系數為40，程序如下Sll=zeros(1,500);for i=1:500 Sll(i)=Sl(i*40);endsubplot(3,1,1);plot(t(1:200),Sll(1:200);titl

13、e('時域');xlabel('t');ylabel('voltage');grid on;legend('modulated signal');subplot(3,1,2);w=linspace(-1,1,500);plot(w,fftshift(abs(fft(Sll);title('幅頻');xlabel('w');ylabel('|X(ejw)|');grid on;legend('modulated signal');subplot(3,1,3);plot(

14、w,fftshift(angle(fft(Sll);title('相頻');xlabel('w');ylabel('X(ejw)');grid on;legend('modulated signal');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);title('時域');xlabel('t');ylabel('voltage');grid on;leg

15、end('modulated signal');subplot(3,1,2);w=linspace(-1,1,20029);plot(w,fftshift(abs(fft(Sq);title('幅頻');xlabel('w');ylabel('|X(ejw)|');grid on;legend('modulated signal');subplot(3,1,3);plot(w,fftshift(angle(fft(Sq);title('相頻');xlabel('w');ylabel(

16、'X(ejw)');grid on;legend('modulated signal');降采樣后Sqq=zeros(1,500);for i=1:500 Sqq(i)=Sq(i*40);endsubplot(3,1,1);plot(t(1:200),Sqq(1:200);title('時域');xlabel('t');ylabel('voltage');grid on;legend('modulated signal');subplot(3,1,2);w=linspace(-1,1,500);plot(w,fftshift(abs(fft(Sqq);title('