时域取样定理在工程应用中的关键问题推导

针对传统教材中关于取样定理的论述不够完整,推导了矩形脉冲取样信号频谱与原始连续信号频谱的关系,以及离散信号频谱与原始连续信号频谱的关系,并对工程应用中的抗混叠滤波器做了分析.理论研究表明:矩形脉冲取样信号的频谱是原始连续信号频谱的周期延拓,同时幅度具有取样函数的包络形式,这与传统的理想取样不同.从连续时间信号到离散时间信号存在一个时间归一化问题,从而对应的频谱密度函数之间也存在着频率归一化问题.这些问题的推导与分析有助于深刻理解取样定理,并对工程应用提供指导.     

语音信号中相位信息的听觉感知研究

通过主观听觉测试实验，研究了语音信号中相位信息对人的听觉感知的影响．实验结果表明，保持语音信号的幅度谱不变，在改变其相位谱时，只要重建信号在时域中的包络不变，重建语音和原始语音就不存在主观听觉上的差异．重建语音的听觉感知效果主要取决于附加相位对频率的导数的起伏幅度．重建语音中不同频率分量之间的最大相对时移决定语音感知的质量，当最大相对时移小于10ms时，语音感知质量最优；只要相位失真带来的不同频率分量之间的最大相对时移小于20ms，就不会影响对连续语音的正常理解．     

关于取样定理的进一步探讨

取样定理十分重要。它是模拟信号系统与离散信号系统的桥梁，它指出了实际应用中所必须遵循的最小取样速率。然而，我们在教学中发现，对于某些特殊信号，取样率还可以进一步减小。本文对这一问题进行探讨，并且证明了低通信号与带通信号的相互转化简题。最后根据这一原理提出一种简易晶多路通信系统的模型。     

工程信号中的小波采样与小波分析

基于墨西哥小波母函数，详细地分析了小波分析中的采样与Ｆｏｕｒｉｅｒ分析中采样的差别，小波分析中，在满足信号分析的采样定理条件下，先对信号和小波正交基进行一次采样后，再进行２次采样，并研究了Ｌ＾２（Ｒ）中信号的小波直接分析和小波时频谱，还对现场信号，时变信号，调相和奇异等模拟信号在不同频率成分上的分解作为实例对小波分析的聚集原理进行了论证。     

关于带通信号取样定理的讨论

本文用频谱图平移迭加的方法导出了模拟信号A/D转换时周期取样速率应当满足的充分必要条件.文中指出,Nyquist取样定理是此充要条件的一个特例,文献[3]所载的带通信号取样定理也是该充要条件的一个特例.     

抽样定理对正弦特征信号适应性的讨论

对于正弦特征信号,在工程技术领域有着广泛的应用.随着数字信号处理的普遍应用,信号的抽样是首先要面对的问题.根据抽样定理,取样信号应当能够重建原限带信号,但正弦信号在不同情况下,不一定能够重建.因为正弦信号的频谱是8函数,只有两条谱线,也不是窄带信号,这样就造成了抽样的特殊性.对在抽样过程中出现的问题以及抽样的条件,进行了较为详尽的阐述.     

基于MFCC特征和隐马尔可夫模型的咳嗽信号自动识别

为了提高咳嗽信号自动识别效果,提出一种梅尔频率倒谱系数特征和隐马尔可夫模型相融合的咳嗽信号自动识别方法.提取咳嗽信号的梅尔频率倒谱系数特征,通过独立主成分分析对特征进行降维,然后采用隐马尔可夫模型建立咳嗽信号自动分类器,实现咳嗽信号的自动识别.在Matlab 2012平台上进行了咳嗽信号自动识别测试,结果表明,该方法在提高咳嗽信号自动识别率的同时,大幅度减少了咳嗽信号的平均识别时间.     

振动信号趋势项提取的几种方法及其比较

研究经验模分解方法在信号趋势项提取中的应用．提出基于EMD方法在不同频率限制要求下信号趋 势项的定义和提取方法．通过应用于数值模拟信号及实测记录验证了此定义的可靠性．     

基于小波分析提取风机噪声特征

利用窗口傅里叶分析对噪声信号进行频域分析可提取噪声的部分特征，但窗口傅氏变换对不同的频率成分在时域上的取样步长是不变的。不能聚焦到对象的任意细节，不利于噪声信号特征的提取。本文利用小波分析（Ｗａｖｅｌｅｔ Ａｎａｌｙｓｉｓ）对高频分采用逐渐精细的时域或空域取样步长；利用Ｍａｌｌａｔ算法根据半波带滤波器Ｈ、Ｇ实现信号的多尺度分解。本文的目的是提取噪声特征，故选取Ｄａｕｂｅｃｈｉｅｓ构造的有限脉冲响应     

关于Z域取样定理和内插公式的进一步研究

Z域取样定理和内插公式在数字信号处理领域中有着非常重要的作用，但它是基于在单元圆上进行取样的。通过对取样及内插的进一步研究，提出并论证了适用面更为广泛的取样定理及内插公式，即取样点不同单位圆上，而是在与单位圆同圆心而不同半径的圆周上时,相应的取样定理和内插公式。     

带通信号采样理论中的若干问题研究

带通信号采样定理在实际应用中还存在若干问题需要明晰,如不混叠采样频率的范围和最优采样频率选择问题、对边缘频率分量非零的带通信号的采样适应性问题、对正弦类信号采样的适应性问题等。针对这些问题,该文从理论上进行了详细的分析和讨论。分析表明,带通信号的采样频率存在一个优化的选择范围,且对于某一确定的带通信号,存在一个最优的采样频率,该范围和最优采样频率均由信号的最高和最低频率成分以及信号带宽所确定;当带通信号的边缘频率分量非零时,采用两倍的信号带宽对其进行采样时将发生频谱混叠,且若在边缘频率处存在冲激函数,采样之后的信号将无法重建原信号。     

基于压缩传感的模拟-信息系统

根据奈奎斯特采样定理,采样频率至少为原始带限信号最高频率的两倍时,信号才能被完好地恢复,这将产生极大的数据量,给信号的获取及传输造成很大压力。压缩传感理论可以有效地解决这些问题,通过对某个基上稀疏的信号在接收端进行有限次随机测量,可获得比奈奎斯特采样小得多的传输数据量,并能够在接收端实现高概率精确重建。模拟-信息系统给出该理论的前端的一个物理实现的过程。     

一种多模导航接收机的数字化实现方案

为解决导航体制不兼容的问题,提出了一种多模导航接收机数字化实现方案。该方案对中频信号进行A/D(Analog to Digital)采样后,仅用一片FPGA(Field Programmable Gate Array)实现了对多种体制信号的分析和处理,大大缩小了体积。主要对基于软件无线电的中频数字化接收机的频率规划、采样速率、模拟前端电路形式和增益分配以及自动增益控制进行了分析和综合设计,分析数据结果表明该方案可行。     

基于小波包联合AR功率谱理论的滚动轴承故障诊断

提出了小波包联合自回归功率谱理论的故障诊断方法.对采集的轴承振动信号采用高、低正交共轭镜面滤波器组,将信号划分到不同频道上.滤波器每作用一次,数据点减半,采样的时间增至两倍.选取轴承缺陷所在频段的数据插零,将其他频带补零重构提高缺陷信号的时频分辨率;然后通过AR功率谱分析轴承运行状态,诊断出轴承对应的故障.对207滚动轴承的早期缺陷作了实际诊断,诊断结果与实际较为符合.证明该方法是一种有效的弱信号缺陷提取与诊断方法.     

由已知幅度谱及部分采样点恢复信号与采样频率的关系

恢复信号所需的已知采样点数占信号总长度的比例Ｐ与采样频率有关，在一定条件 下，提高采样频率，可使Ｐ远小于三分之一。已知的采样点可不限于从信号的第一点开 始，也不限于是一段连续的采样点。本文的研究结果扩大了信号重构方法的应用范围。 试验例子的计算机计算结果与理论分析相符。     

基于TLC2543和VB的低频虚拟示波器

介绍了一种以TLC2543和Visual Basic实现的低频虚拟示波器.将TLC2543所采集的数据通过计算机的并行端口送到主机,再由Visual Basic编程语言设计的示波器操作面板将模拟信号转换成可观察的图形,实现与模拟示波器相类似的功能,即实现数据实时采集与显示、波形的幅度调节、频率调节、水平移动和垂直移动等功能.     

基于FM广播的无源雷达自适应回波重建系统研究

介绍了采用调频广播作为外辐射源的无源雷达,因FM广播载频高和带宽窄,采用窄带采样定理可以保证在信号无失真采样的前提下大大降低采样频率,为实时信号处理提供方便。另外,目标回波会受到较强的直达波干扰影响,由于多普勒频移相对较小,目标回波与直达波干扰频谱混叠严重,使用经典滤波器进行直达波干扰抑制十分困难。因此,设计了基于最小均方的自适应回波重建系统,仿真表明,直达波干扰抑制效果明显,目标回波得到较好重建,自适应回波重建系统工作性能良好。     

基于Kalman滤波器的多频电涡流信号解调方法研究

提出了基于Kalman滤波器的多频电涡流信号解调方法.该方法对含有多个频率分量的模拟信号进行直接采样,通过Kalman滤波器递推算法,实时同步解调多个检测频率分量的相位幅值等特征量信息.与传统的模拟相敏检波和数字相敏检波方法比,该方法无需硬件解调电路,电路结构简单,理论上可以软件灵活配置任意多个频点参数,不再依赖于具体硬件电路.     

导航接收机数字化射频前端的设计与验证

针对传统导航接收机射频前端在实现多频点信号接收时复杂度高、灵活性差的问题,提出了一种基于直接射频采样的数字化射频前端设计方法．该方法针对整个导航频段信号主要集中在低频和高频2个频段的特点,将这2个频段视为2个整体的带通信号,通过多带通信号采样率选择算法选定射频直采的采样率;由于采样率较高,设计了一种滤波抽取网络来降低数据速率,它利用了射频直采专用A／D可输出半采样率数据的特性,最终实现了各频点导航信号的下变频和分离．该设计方法只需修改软件就可实现多频信号接收,使得系统灵活性大大增加．实验证明该方法是有效的．     

一种程控多功能数字IQ信号发生器设计

针对雷达、导航、军用通信等装备系统中对高速I/Q数据的测试需求,结合中频数字化接收机的数据传输特点,设计了一种基于FPGA的程控数字I/Q信号发生器,集I/Q数据播放和数据生成等多种功能于一体。采用人机交互式界面对输出信号类型、信号频率、采样点数进行配置,解决了传统模拟信号源中波形切换不灵活的问题。结合PCI-E串行总线传输技术、基于双口RAM的数据缓存技术及LVDS数据传输技术实现高速数据通信。经实际测试,该多功能信号发生器不仅能产生最高100 MHz采样率、400 MB数据率的正弦波、方波、三角波和随机波等I/Q信号,还能高速率回放雷达接收机采集到的I/Q数据,为某航天数据探测装备提供了良好的技术支持。