数字信号处理课程设计离散时间信号处理.doc

离散时间信号处理
课程设计

设计要求：

某雷达系统接收机框架如图1所示。接收机输入信号,其中，中心频率=40MHz，为相位调制函数(调制带宽B=2MHz)，信号谱如图2所示。输出基带信号I[n]、Q[n]数据率(采样率)为2.5MHz。

LPF
ADC
NCO
LPF
采样率变换
采样率变换
数字信号处理单元
Xc(t)
cos[w0n]
sin[w0n]
fs
X[n]
S_I[n]
S_Q[n]

图1 接收机原理框架
B
f
Xc(f)
f0
-f0
B
图2 接收信号参数

1. 请设计ADC的采样率fs，画出x[n]的频谱X(ejw)
2. 请推导正交解调器的输出S_I[n]和S_Q[n]的表达式，画出频谱示意图；若要将信号谱搬移到零中频，请确定NCO的频率W0
3. 请设计一个FIR线性相位数字LPF对正交解调的输出进行处理，要求杂散抑制比超过50dBc，确定滤波器设计指标、给出设计过程和结果。
4. 请确定采样率变换模块的参数(抽取或内插系数)，画出输出信号谱。

设计过程
1.设计ADC的采样率fs，画出x[n]的频谱X(ejw)

Adc采样率fs>=2*f0，fs取100MHZ。
φ(t)为相位调制函数(调制带宽B=2MHz)，取φ(t)=cos(2π*1000000*t)作为单音调制信号，则,,,程序如下：
clear;
clc;
clf;

n0=20000;%点数
sprate=100000000;%采样频率100M
t0=n0/sprate;%总时长
fca=40000000;%载波频率
fsi=1000000;%信号频率

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('时域');
xlabel('t');ylabel('voltage');
grid on;
legend('modulated signal');

subplot(3,1,2);
w=linspace(-1,1,n0);
plot(w,fftshift(abs(fft(Dsb))));
title('幅频');
xlabel('w');ylabel('|X(ejw)|');
grid on;
legend('modulated signal');

subplot(3,1,3);
plot(w,fftshift(angle(fft(Dsb))));
title('相频');
xlabel('w');ylabel('∠X(ejw)');
grid on;
legend('modulated signal');

上图中频域图0.8代表0.8*100000000/2 = 40M

2.推导正交解调器的输出S_I[n]和S_Q[n]的表达式，画出频谱示意图；若要将信号谱搬移到零中频，请确定NCO的频率W0

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);
plot(t(1:100),Sl(1:100));
title('时域');
xlabel('t');ylabel('voltage');
grid on;
legend('modulated signal');

subplot(3,1,2);
plot(w,fftshift(abs(fft(Sl))));
title('幅频');
xlabel('w');ylabel('|X(ejw)|');
grid on;
legend('modulated signal');

subplot(3,1,3);
plot(w,fftshift(angle(fft(Sl))));
title('相频');
xlabel('w');ylabel('∠X(ejw)');
grid on;
legend('modulated signal');

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));
title('时域');
xlabel('t');ylabel('voltage');
grid on;
legend('modulated signal');

subplot(3,1,2);
plot(w,fftshift(abs(fft(Sq))));
title('幅频');
xlabel('w');ylabel('|X(ejw)|');
grid on;
legend('modulated signal');

subplot(3,1,3);
plot(w,fftshift(angle(fft(Sq))));
title('相频');
xlabel('w');ylabel('∠X(ejw)');
grid on;
legend('modulated signal');

3.设计一个FIR线性相位数字LPF对正交解调的输出进行处理，要求杂散抑制比超过50dBc，确定滤波器设计指标、给出设计过程和结果。

在20Mhz左右范围内混叠产生一些频率需滤除，所以设计fir的指标为：fpass=5MHZ，fstop=15MHZ，要求杂散抑制比超过50dBc，取Astop=50db时就已足够了。窗函数采用Kaiser窗，wp=π/10,ws=3π/10,wc=π/5, △w=π/5,
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
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');

subplot(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);
end
end
plot(ll,10*log(abs(h3)));grid on;
xlabel('w');ylabel('dB');

4.确定采样率变换模块的参数(抽取或内插系数)，画出输出信号谱。
S_I[n]通过低通滤波器后
Sl=Dsb.*cos(2*pi*fca*t);
Sl=conv(Sl,h);
subplot(3,1,1);
plot(t(1:1000),Sl(1:1000));
title('时域');
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('幅频');
xlabel('w');ylabel('|X(ejw)|');
grid on;
legend('modulated signal');

subplot(3,1,3);
plot(w,fftshift(angle(fft(Sl))));
title('相频');
xlabel('w');ylabel('∠X(ejw)');
grid on;
legend('modulated signal');

采样率降为2.5M，即抽取系数为40，程序如下
Sll=zeros(1,500);
for i=1:500
Sll(i)=Sl(i*40);
end
subplot(3,1,1);
plot(t(1:200),Sll(1:200));
title('时域');
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('幅频');
xlabel('w');ylabel('|X(ejw)|');
grid on;
legend('modulated signal');

subplot(3,1,3);
plot(w,fftshift(angle(fft(Sll))));
title('相频');
xlabel('w');ylabel('∠X(ejw)');
grid on;
legend('modulated signal');

对S_Q做同样的操作
Sq=Dsb.*sin(2*pi*fca*t);
Sq=conv(Sq,h);
subplot(3,1,1);
plot(t(1:1000),Sq(1:1000));
title('时域');
xlabel('t');ylabel('voltage');
grid on;
legend('modulated signal');

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

subplot(3,1,3);
plot(w,fftshift(angle(fft(Sq))));
title('相频');
xlabel('w');ylabel('∠X(ejw)');
grid on;
legend('modulated signal');

降采样后
Sqq=zeros(1,500);
for i=1:500
Sqq(i)=Sq(i*40);
end
subplot(3,1,1);
plot(t(1:200),Sqq(1:200));
title('时域');
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('幅频');
xlabel('w');ylabel('|X(ejw)|');
grid on;
legend('modulated signal');

subplot(3,1,3);
plot(w,fftshift(angle(fft(Sqq))));
title('相频');
xlabel('w');ylabel('∠X(ejw)');
grid on;
legend('modulated signal');
目 录
第一章 总 论 1
一、项目概况 1
二、项目所在区域简介 1
三、报告编制依据 2
四、编制内容 3
五、简要结论 3
第二章 项目建设背景及必要性 5
一、项目建设背景 5
二、项目建设必要性 5
第三章 服务对象与需求分析 8
第四章 建设内容及规模 9
一、建设内容 9
二、建设规模 9
第五章 项目选址及建设条件 10
一、项目选址 10
二、什邡市概况 10
三、建设条件 11
第六章 项目建设规划和工程方案设计 15

一、项目建设规划的指导思想、基本原则和重建目标 15
二、项目建设规划实施的保障措施 16
三、工程方案设计原则 16
四、总平面布局 17
五、建筑设计 17
六、结构设计 19
七、电气设计 21
八、给排水设计 21
九、通风及空调系统 22
十、建筑装修和防护 23
第七章 节能方案 25
一、用能标准和节能规范 25
二、主要节能措施 25
第八章 环境保护与消防设计 28
一、施工期环境保护 28
二、营运期环境保护 28
三、消防设计 30
第九章、安全文明施工 33
第十章 项目建设管理机构及人力资源配置 36
一、什邡市卫生项目灾后重建项目领导机构 36
二、项目建设实施的管理机构 38
三、人力资源配置 39
第十一章 项目招投标及进度计划 40
一、招标方案 40
二、项目建设进度计划 40
第十二章 投资估算及资金筹措 42
一、投资估算范围 42
二、投资估算依据 42
三、编制说明 42
四、估算结果 43
五、资金筹措 45
第十三章 社会效益评价 46
一、项目对本地区社会影响分析 46
二、项目与本地区互适性分析 46
三、社会风险分析 48
第十四章 结论和建议 49
一、结论 49
二、建议 49