Einführung in Die Digitale Signalverarbeitung

ISBN-13: 9783519001171 / Niemiecki / Miękka / 1990 / 369 str.

Hermann Gotz

Opis

Das vorliegende Buch geht aus einer Wahlvorlesung hervor, die ich seit 1986 an der Fachhochschule Munchen halte. Es wendet sich an Studierende der Fachrichtungen Nachrich tentechnik, Messtechnik und Informatik, und an bereits in der Industrie tatige Ingenieure, die einen Einblick in das moderne Gebiet der digitalen Signalverarbeitung ge winnen wollen. Als Voraussetzung fur das Verstandnis des Textes genugt die Kenntnis der Integral- und Differentialrechnung und der komplexen Wechselstromrechnung. Bei der digitalen Signalverarbeitung werden analoge Si gnale abgetastet und im Analog-Digital-Wandler in eine binare Zahlenfolge umgesetzt. Durch numerische Verarbei tung dieser Zahlenfolge lassen sich lineare und nichtli neare Prozesse, wie z. B. Filterung, Fourieranalyse, Modulation, Demodulation und Gleichrichtung realisieren. Im Digital-Analog-Wandler kann die veranderte Zahlenfolge schliesslich wieder in ein analoges Signal umgewandelt werden. Auf Grund der digitalen Verarbeitung sind diese Systeme unempfindlich gegen Anderungen der Bauelementewerte, der Temperatur und Versorgungsspannung und gegen Storungen und Alterung. Ein individueller Abgleich erubrigt sich. Die erreichbare Genauigkeit hangt von der Anzahl der zur Zahlendarstellung verwendeten Binarstellen ab. Im Gegensatz zu analogen Systemen besteht die Moglich keit, Filter zu realisieren, die keinerlei Gruppenlauf zeitverzerrung besitzen. Die Eigenschaften eines Systems 4 konnen in kurzen Zeitabstanden verandert werden. Bei der Sprachsynthese wird beispielsweise der Vokal trakt des Menschen durch ein Filter nachgebildet, dessen Koeffi zienten etwa alle 20 ms verandert werden. Auch adaptive Systeme, die sich schnell an neue Situationen anpassen mussen, sind nur digital zu realisieren."

Spis treści

1. Analoge Signale und Systeme.- 1.1 Fourierreihe.- 1.2 Fouriertransformation.- 1.3 Laplacetransformation.- 1.4 Faltung.- 1.5 Korrelation.- 2. Beschreibung digitaler Signale und Systeme im Zeitbereich.- 2.1 Blockschaltbild einer digitalen Signalverarbeitung.- 2.2 Abtastung und Quantisierung.- 2.3 Diskrete Faltung.- 2.4 Diskrete Korrelation.- 2.5 Differenzengleichung.- 3. Beschreibung digitaler Signale und Systeme im Frequenzbereich.- 3.1 z-Transformation zeitdiskreter Signale.- 3.2 Übertragungsfunktion und Frequenzgang linearer, zeitinvarianter, zeitdiskreter Systeme.- 3.3 Diskrete Fouriertransformation.- 3.4 Schnelle Fouriertransformation.- 3.5 Schnelle Faltung und schnelle Korrelation.- 4. Rekursive digitale Filter.- 4.1 Direktstruktur.- 4.2 Kaskadenstruktur.- 4.3 Parallelstruktur.- 4.4 Überblick über den Entwurf rekursiver digitaler Filter.- 4.5 Impulsinvariante Transformation.- 4.6 Grundlagen der Bilineartransformation.- 4.7 Frequenztransformation analoger Filter.- 4.8 Blöcke 1. und 2.Grades.- 4.9 Frequenztransformation digitaler Filter.- 4.10 Skalierung.- 4.11 Allpässe.- 5. Nichtrekursive digitale Filter.- 5.1 Überblick.- 5.2 Eigenschaften nichtrekursiver digitaler Filter mit linearem Phasengang.- 5.3 Entwurf von nichtrekursiven digitalen Filtern mit linearem Phasengang mittels Fourierapproximation (Fensterverfahren).- 5.4 Numerische Fourierapproximation (Fensterverfahren) mittels schneller Fouriertransformation.- 5.5 Frequenztransformation von FIR-Filtern.- 6. Kreuzgliedstrukturen und Wellendigitalfilter.- 6.1 Kreuzgliedstrukturen.- 6.2 Grundlagen der Wellendigitalfilter.- 6.3 Brücken-Wellendigitalfilter.- 7. Effekte begrenzter Wortlänge.- 7.1 Binäre Zahlendarstellung und Arithmetik.- 7.2 Koeffizientenquantisierung.- 7.3 Rundungsrauschen und Grenzzyklusschwingungen.- Literatur.