概述
所谓信号处理是指对信号进行滤波、变换、分析、加工、提取特征参数等的过程。在电子仪器和测量中，最典型的是用频谱分析仪对信号进行频谱分析，从而了解和取得信号的频率(或频谱)特性。在现代计算机和相关的技术发展起来以前，这一过程只能用以硬线技术构成的传统的频谱分析仪实现。众所周知，这种传统的频谱分析仪，无论在设计制造还是所采用的元器件方面，都要求较高的水平。尤其是频率范围宽、指标高的，设计制造的难度就更高，而其价格也非常昂贵。但是，自从计算机及随之而兴起的数字信号处理(即DSP〉技术日趋成熟和发展起来以后，解决信号频谱分析的途径，正在逐步由DSP所取代。
关于离散傅立叶变换和数字滤波
作为信号处理，和频谱分析最直接相关的是傅立叶(Fourier)变换即FT。人们已经熟知，离散傅立叶变换(即DFT)和数字滤波是DSP的基本内容。目前，DFT已有许多实用有效的快速DFT算法即FFT算法和软件，其性能主要决定于采样(实际上还包括模/数转换)率和CPU的运算速度。将任意信号(主要是反映客观物理世界的各种变化量，而且多半是连续变化的模拟量)转换为能够由CPU处理的数字数据这一过程称为“数字化”，它包括采样和量化两个步骤，量化即通常所说的模/数转换。采样的速率和被处理的信号有关。为了保证数字化后的信号数据不丧失原信号的特性，采样频率应大于或至少等于信号截止频率的2倍。这就是著名的奈奎斯特(Nyquist)采样定理，或称奈奎斯特采样率。奈奎斯特采样定理是很容易证明的。至于CPU的运算速度，众所周知，现在的微机已达数百甚至上千兆赫的水平。为了提高或实现主要是FFT等运算的高速化，美国得州仪器公司(IT)很早开始就一直致力于专用的DSP芯片的研制和生产。著名TMS320系列芯片已为科技界所熟知。据最近报道，新的TMS320C64x的运行速度己高达600MHz，其内核的8个功能单元能在每个周期同时执行4组16位MAC运算或8组8位MAC运算。单个C64xDSP芯片能同时完成一个信道的MPEG4视频编码、一个信道的MPEG4视频解码和一个MPEG2视频解码，并仍有50%的余量留给多通道语音和数据编码、自然，还有其他一些厂商也研制生产了不少品种专用或通用的DSP芯片。
在上一个世纪中，电滤波器的发展经历了从无源到有源和从模拟到数字两个过程。高精度无源滤波器从设计到制造都是难度非常高的技术。有源滤波器虽然很大地改进了滤波器的性能，也降低了一些制造工艺的难度，但从其性能的大幅度改进，与其它信号处理技术的结合，实现的手段之便捷，还是要数数字滤波器后来居上。当然，这和EDA技术的发展也有关系。
数字滤波器是一种离散系统，其特性或传递函数由以Z-变换为基础的差分方程描述。数字滤波器分两大类，即IIR有限脉冲响应滤波器和FIR无限脉冲响应滤波器。前者又称为“递归式”滤波器，后者又称为“非递归式”滤波器。人们可以根据对信号处理的要求，确定描述系统的差分方程，再根据差分方程设计出滤波器。滤波器的实现也有两种方式，一种为纯软件方式，即成为一个算法软件或软件包;另一种为硬件方式，即设计成具体的硬线电路，甚至制成专用或通用的芯片。关于数字滤波器的设计方法和成熟的软硬件产品，都不难获得。这里不再详述。
信号的其它正交变换 |
楼主
标题置顶
标题高亮
