- Артикул:00-01006377
- Автор: Федосов В.П., Нестеренко А.К.
- ISBN: 978-5-94074-967-7
- Тираж: 100 экз.
- Обложка: Мягкая обложка
- Издательство: ДМК-Пресс (все книги издательства)
- Город: Москва
- Страниц: 470
- Формат: А5 (148x210 мм)
- Год: 2013
- Вес: 588 г
- Серия: Учебное пособие для ВУЗов (все книги серии)
Развернуть ▼
Учебное пособие содержит материалы для освоения программно-аппаратных средств National Instruments по спектральному анализу, применению окон сглаживания, узлов цифровых систем связи, синтезу и анализу цифровых фильтров, программированию и тестированию сигнальных процессоров, программированию ПЛИС, виброакустическому анализу, проектированию цифровых фильтров, сопряжению LabVIEW с другими программными средствами для цифровой обработки сигналов. Пособие предназначено для студентов, магистрантов, аспирантов и специалистов, изучивших начальный курс LabVIEW.
Содержание
Предисловие
1 Введение в цифровую обработку сигнала и анализ в LabVIEW
2 Цифровая связь и LabVIEW
2.1. Обычный цифровой приемник
2.2. Приемник подвыборки
Резюме
3 Получение сигнала в LabVIEW
3.1. Сигнал в обычном цифровом приемнике
3.2. Сигнал в цифровом приемнике с прореживанием выборки
3.2.1. Выбор частоты дискретизации
3.2.2. ОСШ при прореживании выборки
3.2.3. Прореживание выборки и спектральное размещение сигнала
3.3. Другие методы дискретизации
3.3.1. Цифровой осциллограф
3.3.2. Анализатор спектра радиосигнала
3.3.3. Карта дискретизации аналогового сигнала
3.3.4. Звуковая карта
Резюме
4 Цифровая фильтрация(01дКа1 Filtering)
4.1. Введение в фильтрацию
4.2. Преимущества цифровой фильтрации по сравнению с аналоговой фильтрацией
4.3. Классификация цифровых фильтров
4.3.1. Импульсная характеристика (Impulse Response)
4.3.2. Классификация фильтров по импульсной характеристике
4.3.3. Коэффициенты фильтра
4.3.4. Характеристики идеальных фильтров
4.3.5. Практические (неидеальные) фильтры
4.3.6. Полоса перехода
4.4. Пульсации АЧХ в полосе пропускания и в полосе ослабления
4.5. Частота дискретизации
4.6. КИХ-фильтры
4.6.1. Отводы (Taps)
4.6.2. Проектирование КИХ-фильтров
4.6.3. Проектирование КИХ-фильтров с помощью окон (Windowing)
4.6.4. Проектирование оптимальных КИХ-фильтров на основе использования алгоритма Parks-McClellan
4.6.5. Проектирование Equiripple КИХ-фильтров на основе использования алгоритма Parks-McClellan
4.6.6. Проектирование узкополосных КИХ-фильтров
4.6.7. Проектирование широкополосных КИХ-фильтров
4.7. БИХ(IIR)-фильтры
4.7.1. Каскадная форма БИХ-фильтрации
4.7.2. Фильтрация второго порядка
4.7.3. Фильтрация четвертого порядка
4.7.5. Типы БИХ-фильтров
4.7 6. Минимизация пиковой ошибки
4.7.7. фильтры Баттерворта (Butterworth)
4.7.8. фильтры Чебышева
4.7.9. Фильтры Чебышева II
4.7.10. Эллиптические фильтры
4.7.11. Фильтры Бесселя
4.7.12. Проектирование БИХ-фильтров
4.7.13. Характеристики БИХ-фильтра в LabVIEW
4.7.14. Переходный отклик
4.8. Сравнение КИХ- и БИХ-фильтров
4.9. Нелинейные фильтры
4.10. Выбор проекта цифрового фильтра
5 Спектральный анализ
5.1. Различия между частотной областью и временной областью
5.2. Отношения Парсеваля
5.3. Преобразование Фурье
5.4. Дискретное преобразование Фурье
5.4.1. Отношения между выборками из N отсчетов в области частот и в области времени
5.4.2. Пример ДПФ
5.4.3. Информация об амплитуде и фазе
5.4.4. Частотный интервал между выборками ДПФ
5.5. Основные принципы БПФ
5.5.1. Вычисление частотных составляющих
5.5.2. Быстродействие БПФ
5.5.3. Дополнение нулями
5.5.4. Виртуальный прибор БПФ (VI FFT)
5.5.5. Отображение частотной информации после преобразования
5.5.6. Двухстороннее БПФ, центрированное относительно постоянной составляющей
5.5.7. Математическое представление двустороннего БПФ, центрированного относительно постоянной составляющей
5.5.8. Создание двустороннего БПФ с постоянной составляющей в центре
5.6. Спектр мощности
5.6.1. Преобразование двустороннего спектра мощности в односторонний спектр мощности
5.6.2. Потеря фазовой информации
5.6.3. Вычисления на основе спектра
5.6.4. Оценка мощности и частоты
5.6.5. Вычисление шумового уровня и спектральная плотность мощности
5.6.6. Вычисление амплитудных и фазовых спектров
5.6.7. Вычисление амплитуды в вольтах среднеквадратических значений (Brms) и начальной фазы в градусах
5.6.8. Частотная характеристика
5.7. Перекрестный (взаимный) спектр мощности (Cross Power Spectrum)
5.7.1. Частотная характеристика и анализ четырехполюсников
5.7.2. Частотная характеристика
5.7.3. Импульсная характеристика
5.8. Функция когерентности
5.9. Работа с окнами
5.10. Усреднение для улучшения измерений
5.10.1. Среднеквадратическое усреднение (RMS Averaging)
5.10.2. Векторное усреднение (Vector Averaging)
5.10.3. Пиковое усреднение (Peak Hold)
5.11. Взвешивание (Weighting)
5.12. Обнаружение эхосигнала (Echo Detection)
6 Примеры спектрального анализа в LabVIEW
6.1. Преобразования низкого уровня в области частоты
6.1.1. Простое БПФ
6.1.2. Улучшенное БПФ
6.2. Анализ результатов ДПФ
6.2.1. Спектральная утечка
6.2.2. Дискретизация формы окна
6.3. Спектральные преобразования высокого уровня
6.4. Добавление обычных кодов С к LabVIEW
6.5. Инструменты (Toolset) для спектральных измерений
Резюме
7 Окна сглаживания (Smoothing windows)
7.1. Растекание спектра
7.1.1. Дискретизация целого числа периодов
7.1.2. Дискретизация с нецелым числом периодов
7.2. Сигналы с окнами
7.3. Характеристики сигналов с различными окнами сглаживания
7.3.1. Основной лепесток спектра окна сглаживания
7.3.2. Боковые лепестки спектра окна сглаживания
7.4. Прямоугольное окно (None)
7.5. Окно Хэннинга (Hanning)
7.6. Окно Хемминга (Hamming)
7.7. Окно Кайзера - Бесселя (Kaiser - Bessel)
7.8. Треугольное окно (Triangle)
7.9. Окно с плоской вершиной (Flat Тор)
7.10. Экспоненциальное (Exponential) окно
7.11. Окно для спектрального анализа против окна для проектирования коэффициентов фильтра
7.11.1. Спектральный анализ
7.11.2. Окна для проектирования коэффициентов КИХ-фильтра
7.12. Выбор правильного окна сглаживания
7.13. Масштабирование окон сглаживания
8 Многоскоростная обработка сигналов в LabVIEW
8.1. Повышение частоты дискретизации
8.2. Уменьшение частоты дискретизации
8.3. Фильтры передискретизации
8.3.1. Фильтры полуполосы
8.3.2. Полифазные фильтры
Резюме
9 Генерация сигналов в LabVIEW
9.1. Основные функции
9.2. Синусоиды
9.2.1. Комплексный преобразователь
9.2.2. функция sinc(x)
9.2.3. Линейно-частотно-модулированная (ЛЧМ) последовательность
9.3. Генерация моделей канала связи
9.3.1. Распределение Рэлея
9.3.2. Белый гауссовский шум
9.4. Формирование символов
Резюме
10 Сборка узлов системы связи
10.1. Модулятор
10.2. Демодулятор
10.3. Искажения в канале
10.4. Обнаружение и восстановление сигнала
10.4.1. Обнаружение и согласованная фильтрация
10.4.2. Пороговые решения
10.5. Синхронизация
10.5.1. Синхронизация по времени
10.5.2. Синхронизация по частоте
10.6. Модуляция в Nl Toolset
Резюме
11 Оптимизация обработки сигналов в LabVIEW
11.1. Общие руководящие принципы кодирования в LabVIEW
11.2. Подсказки в обработке сигналов
11.2.1. Линейная свертка на основе БПФ
11.2.2. Реальное БПФ
11.3. Дальнейшие применения цифровой обработки сигналов в LabVIEW
11.3.1. Корни дифференциального уравнения
11.3.2. Линейный прогнозирующий шифровальщик речи
Резюме
12 Сопряжение LabVIEW с другими программными продуктами для обработки цифровых сигналов. Пакет LabVIEW Simulation Interface Toolkit
12.1. Тестирование моделей с использованием интерфейса LabVIEW
12.2. Дополнительные возможности по тестированию моделей
12.3. Импортирование моделей из Simulink в LabVIEW
12.4. Перенос модели в систему реального времени
13 Тестирование и программирование цифровых сигнальных процессоров (DSP) в LabVIEW
13.1. Пакет LabVIEW DSP Test Toolkit
13.1.1. функции автоматизации CCS
13.1.2. Обмен данными с кодом DSP
13.1.3. функции углубленного тестирования сигнальных процессоров (DSP Test Advanced Vis)
13.2. Пакет LabVIEW DSP Module
13.2.1. Поддерживаемые аппаратные средства
13.2.2. Области применения
14 Виброаккустический анализ в LabVIEW
14.1. Функциональные возможности Sound and Vibration Toolkit
14.2. Поддерживаемые аппаратные средства
14.3. Перечень и описание виртуальных приборов и функций, входящих в пакет
14.3.1. Масштабирование
14.3.2. Калибровка
14.3.3. Тестирование (измерение) уровней сигналов
14.3.4. Взвешивание
14.3.5. Интегрирование
14.3.6. Генерация
14.3.7. Уровень вибрации
14.3.8. Уровень звука
14.3.9. Октавный анализ
14.3.10. Частотный анализ
14.3.11. Анализ переходных процессов
14.3.12. Каскадный график
14.3.13. Гармонический анализ
14.3.14. Анализ искажений
14.3.15. Чистый тон
15 Программирование ПЛИС (FPGA) в LabVIEW
15.1. Реконфигурируемые устройства ввода/вывода (RIO)
15.2. Создание проектов
15.3. Последовательность программирования ПЛИС
Резюме
16 Инструментарий проектирования цифровых фильтров в LabVIEW
16.1. Введение в инструментарий проектирования цифровых фильтров в LabVIEW
16.1.1. Краткий обзор процесса проектирования цифрового фильтра
16.1.2. Краткий обзор инструментария LabVIEW для проектирования цифрового фильтра
16.1.3. Обобщенный метод Ремеза и перечень р-х норм синтеза алгоритмов
16.1.4. Большой выбор структур фильтра
16.1.5. Специальное проектирование цифрового фильтра
16.1.6. Проектирование фильтра с фиксированной запятой
16.1.7. Создание кода для ПЛИС (FPGA) и цифровых сигнальных процессоров (DSP)
16.1.8. Проектирование многоскоростных цифровых фильтров
16.1.9. Всесторонние инструментальные средства анализа
16.1.10. Заметки к пользовательской расширенной библиотеке анализа в LabVIEW (Current LabVIEW Advanced Analysis Library Users)
16.2. Основы проектирования цифровых фильтров
16.2.1. Применение цифровых фильтров
16.2.2. Терминология цифрового фильтра
16.2.3. Свойства фильтра
16.2.4. КИХ- и БИХ-фильтры
16.2.5. Математические определения
16.2.6. Различие КИХ- и БИХ-фильтров
16.2.7. Свойства КИХ- и БИХ-фильтров. Технические требования для цифровых фильтров
16.2.8. Тип фильтра
16.2.9. Частота дискретизации
16.2.10. Технические требования к фильтру
16.2.11. Методы проектирования
16.2.12. Анализ цифрового фильтра
16.2.13. Полюса и нули
16.2.14. Поле нулей и полюсов
Резюме
16.3. Основы проектирования фильтра с плавающей запятой
16.3.1. Типичный процесс проектирования цифрового фильтра с плавающей запятой
16.3.2. Проектирование фильтров с плавающей запятой
16.3.3. Ввод технических характеристик фильтра
16.3.4. Ввод технических характеристик фильтра в цифровом управлении, основанном на текстовом интерфейсе
16.3.5. Ввод технических характеристик фильтра в графическом интерфейсе
16.3.6. Выбор метода проектирования
16.3.7. Анализ проекта фильтра
16.3.8. Частотная характеристика
16.3.9. Поле нулей и полюсов
16.3.10. Определение порядка фильтра
16.3.11. Пример. Проектирование ФНЧ цифрового фильтра согласно параметрам
16.3.12. Пример, фильтрация
Резюме
16.4. Основы проектирования фильтра с фиксированной запятой
16.4.1. Типичный процесс проектирования цифрового фильтра с фиксированной запятой
16.4.2. Осуществление фильтров с фиксированной запятой
16.4.3. Выбор структуры фильтра
16.4.4. Выбор структуры для КИХ-фильтров
16.5.10. Дифференциатор типа IV
16.5.11. Дифференциаторов типа III
16.5.12. Фильтр-пробка и пиковый фильтр
16.5.13. Пример фильтра-пробки
16.5.14. Гребенчатые фильтры
16.5.15. Пример гребенчатого фильтра
16.5.16. Фильтры с произвольной формой АЧХ
16.5.17. КИХ-фильтр с линейной ФЧХ и произвольной АЧХ
16.5.18. Пример фильтра с произвольной АЧХ
16.5.19. Пример инверсного компенсационного sinc-фильтра..
16.5.20. БИХ-фильтр с произвольной АЧХ
16.5.21. Компенсатор групповой задержки
16.5.22. Пример компенсатора групповой задержки
16.5.23. Узкополосные КИХ-фильтры
16.5.24. Пример узкополосного фильтра
Резюме
16.6. Многоскоростные цифровые фильтры
16.6.1. Основы многоскоростной цифровой фильтрации
16.6.2. Повторная дискретизация
16.6.3. Децимация
16.6.4. Пример фильтра децимации
16.6.5. Интерполяция
16.6 6. Пример интерполирующего фильтра
16.6.7. Многоскоростные многоступенчатые фильтры
16.6.8. Многоступенчатый фильтр децимации
16.6.9. Гребенчатые каскадные фильтры-интеграторы (CIC)
16.6.10. Фильтр с нулевой ФЧХ
16.6.11. Разработка многоскоростного фильтра
16.6.12. Одноступенчатый проект многоскоростного фильтра.
16.6.13. Проектирование многоступенчатых многоскоростных фильтров
16.6.14. Проектирование фильтра Найквиста
16.6.15. Фильтры Найквиста
16.6.16. фильтры «поднятый косинус
16.6.17. Фильтры полуполосы (halfband)
16.6.18. Анализ многоскоростных фильтров.
16.6.19. Обработка сигналов в многоскоростном фильтре
Резюме
16.7. Современные методы проектирования фильтров
16.7.1. Проектирование методом Ремеза (Remez)
16.7.2. Использование ВП Remez Design
16.7.3. Определение заданной передаточной функции
16.7.4. Определение порядка фильтра
16.7.5. Выбор типа фильтра
16.7.6. Симметричные и несимметричные типы фильтра
16.7.7. Дифференциатор и типы фильтра Гильберта
16.7.8. Минимально-фазовый и максимально-фазовый типы фильтра
16.7.9. Аппроксимация АЧХ КИХ-фильтра
16.7.10. Проектирование минимально-фазовых и максимально-фазовых КИХ-фильтров
16.7.11. Проектирование минимально-фазовых и максимально-фазовых фильтров в ВП DFD Remez Desisn
16.7.12. Полосовой фильтр единственной точки по частоте
16.7.13. Точная установка значений передаточной функции
16.7.14 Ограничение пульсаций АЧХ
16.7.15. Метод Least Pth Norm Design
16.7.16. Использование ВП DFD Least Pth Norm Design
16.7.17. Определение заданной передаточной функции
16.7.18. Определение порядка фильтра
16.7.19. Определение порядка нормы
16.7.20. Определение ограничения радиуса полоса
16.7.21. Проектирование КИХ-фильтров с минимальной величиной р-й нормы и линейной ФЧХ
16.7.22. Проектирование БИХ-фильтров с приблизительно линейной ФЧХ
16 .7 .23. Проектирование минимально-фазового и максимально-фазового БИХ-фильтра
Резюме
16.8. Проектирование КИХ-фильтра
16.8.1. Описание задачи
16.8.2. Реализация фильтров в LabVIEW
17 Машинное зрение в LabVIEW
17.1. Интерактивный помощник Nl Vision Assistant
17.2. Использование библиотеки IMAQ Vision в задачах машинного зрения
17.2.1. Последовательность создания приложений IMAQ Vision
17.2.2. Шаги по обработке изображений
18 Использование LabVIEW в телекоммуникации.
Пакет Nl Modulation Toolkit
18.1. Использование функций библиотеки Nl Modulation Toolkit при построении цифровых систем связи
18.2. Кодирование
18.3. Модуляция
18.4. Преобразование (повышение) частоты
18.5. Ухудшения (потери
18.6. Преобразование (понижение) частоты
18.7. Демодуляция
18.8. Компенсация потерь
18.9. Декодирование
18.10. Измерение
18.11. Визуализация
Приложение 1 Разработка алгоритмов на основе использования LabVIEW MathScript: Часть 1 - Ветви LabVIEW 8 MathScript
П1.1. Что такое MathScript?
П1.2. Ветвь LabVIEW - программа MathScript
П1.3. Введение в LabVIEW и Графическое прокламирование (Graphical Programming)
П1.4. Использование ветви MathScript для разработки алгоритмов
П1.5. Окно LabVIEW MathScript
Приложение 2. Справочник виртуальных приборов ВП [10] в телекоммуникациях
Приложение 3. Лабораторная работа. Прохождение случайных колебаний через линейные цепи и исследование явления нормализации
Литература для углубленного изучения
Вопросы для самоконтроля
Описание средств для проведения исследования
Задание на предварительное внеаудиторное исследование
Задание на лабораторное исследование
Содержание отчета о проведении исследования
Контрольные вопросы
Заключение
Список литературы
Рекомендуем
