《驼峰信号》学习指导书.doc

信号与信息处理作业指导书第一章绪论 (2)1.1 信息处理概述 (2)1.2 信号处理基础 (3)第二章信号与系统基础 (3)2.1 信号的分类与特性 (3)2.2 系统的描述与分析 (4)2.3 信号与系统的基本运算 (4)第三章采样与量化 (5)3.1 采样定理 (5)3.2 量化原理 (6)3.3 采样与量化误差分析 (6)第四章滤波器设计与实现 (7)4.1 滤波器的基本概念 (7)4.2 模拟滤波器设计 (7)4.3 数字滤波器设计 (7)第五章快速傅里叶变换（FFT） (8)5.1 傅里叶变换基础 (8)5.2 快速傅里叶变换算法 (8)5.3 FFT的应用 (9)第六章数字信号处理技术 (9)6.1 数字滤波器组 (9)6.1.1 概述 (9)6.1.2 基本原理 (10)6.1.3 常见类型 (10)6.2 小波变换 (10)6.2.1 概述 (10)6.2.2 基本原理 (10)6.2.3 常见类型 (10)6.3 数字信号处理的实现方法 (11)6.3.1 硬件实现 (11)6.3.2 软件实现 (11)6.3.3 硬件与软件结合实现 (11)第七章信号检测与估计 (11)7.1 信号检测原理 (11)7.2 估计理论 (12)7.3 信号检测与估计的应用 (12)第八章信号调制与解调 (13)8.1 调制与解调原理 (13)8.1.1 调制原理 (13)8.1.2 解调原理 (13)8.2 数字调制技术 (13)8.2.1 幅度键控（ASK） (14)8.2.2 频率键控（FSK） (14)8.2.3 相位键控（PSK） (14)8.2.4 正交幅度调制（QAM） (14)8.3 解调技术 (14)8.3.1 模拟解调技术 (14)8.3.2 数字解调技术 (14)8.3.3 现代解调技术 (14)第九章通信信号处理 (15)9.1 通信系统模型 (15)9.1.1 发送端 (15)9.1.2 信道 (15)9.1.3 接收端 (15)9.2 信号同步 (15)9.2.1 同步类型 (15)9.2.2 同步方法 (15)9.2.3 同步功能 (15)9.3 信道编码与解码 (16)9.3.1 信道编码 (16)9.3.2 信道解码 (16)9.3.3 信道编码与解码功能 (16)第十章信号处理在图像处理中的应用 (16)10.1 图像处理基本概念 (16)10.2 图像滤波与增强 (16)10.3 图像分割与识别 (17)第一章绪论1.1 信息处理概述信息处理是指对各种形式的信息进行收集、存储、传输、处理和分析的过程。

第1篇课时：1课时年级：八年级教材：《物理》人教版教学目标：1. 知识目标：了解区间信号的概念、工作原理和应用。

2. 能力目标：培养学生的观察能力、分析能力和实际操作能力。

3. 情感目标：激发学生对物理学的好奇心，培养学生的团队协作精神。

教学重点：1. 区间信号的概念。

2. 区间信号的工作原理。

教学难点：1. 区间信号的工作原理。

教学准备：1. 教师：多媒体课件、实验器材（信号发生器、示波器、区间信号器等）。

2. 学生：提前预习教材相关内容。

教学过程：一、导入新课1. 提问：同学们，你们知道什么是区间信号吗？它有什么作用？2. 学生回答，教师总结并导入新课。

二、新课讲解1. 区间信号的概念：区间信号是一种用于铁路信号系统的信号，用于指示列车在区间内行驶的状态。

2. 区间信号的工作原理：a. 信号发生器产生一个周期性的信号，经放大后输入到区间信号器；b. 区间信号器根据输入信号的频率和幅度，输出相应的信号；c. 输出的信号用于指示列车在区间内的行驶状态，如速度、位置等。

三、实验演示1. 教师演示区间信号器的工作过程，引导学生观察并分析。

2. 学生分组实验，验证区间信号器的工作原理。

四、课堂讨论1. 学生讨论区间信号在铁路信号系统中的作用。

2. 学生讨论区间信号与其他信号的区别。

五、课堂小结1. 教师总结本节课所学内容，强调区间信号的概念和工作原理。

2. 学生回顾本节课所学知识，提出疑问。

六、作业布置1. 阅读教材相关内容，加深对区间信号的理解。

2. 完成课后练习题，巩固所学知识。

教学反思：本节课通过讲解区间信号的概念、工作原理和应用，让学生了解了区间信号在铁路信号系统中的重要作用。

在教学过程中，注重理论与实践相结合，通过实验演示和课堂讨论，提高了学生的观察能力、分析能力和实际操作能力。

在教学过程中，发现部分学生对区间信号的工作原理理解不够深入，需要在今后的教学中加强讲解和引导。

第2篇教学目标：1. 理解区间信号的概念和作用。

信号、系统与信号处理课程设计指导书信息工程学院一、信号、系统与信号处理课程设计目的通过课程设计，主要达到以下目的：1、使学生进一步掌握信号处理课程的基本理论、基本方法和基本技术。

2、使学生增进对MATLAB的认识，利用MATLAB加深对理论知识的理解。

3、使学生了解和掌握使用MATLAB的应用过程和方法，为以后的设计打下良好基础。

4、通过课程设计，培养学生能根据设计要求，进行理论知识分析、设计方法总结、典型实例设计等方面的设计综合能力。

二、信号、系统与信号处理课程设计说明及要求1、课程设计选题方面，学生可以从老师的命题参考中任选一题进行课程设计；也可自已命题，但必须符合指导书要求。

2、课程设计以MATLAB软件为设计工具，要求学生能熟练掌握MATLAB软件的使用方法。

3、课程设计主要包括理论分析、方法总结、典型实例设计等三方面内容。

要求学生根据设计要求，进行理论知识分析，归纳设计方法，选择好典型实例并进行设计。

实例设计要求有源程序，对设计结果或数据波形要进行分析论证。

4、要写出详细的设计报告。

要求学生能独立写出文理通顺的、有理论根据的、实事求是的、科学严谨的课程设计报告。

字数不少于三千字，发现雷同或类同现象的各方都一律重做，且成绩不能评定为良好及以上等级。

三、信号、系统与信号处理课程设计过程课程设计包括理论和实践两个方面。

学生对设计任务进行分析、设计、制作与调试等工作是课程设计的实践部分；撰写课程设计的总结报告，即将分析、设计、制作和调试过程进行全面总结，是把实践内容提升到理论高度的过程，是课程设计的理论部分。

通过课程设计报告，可以培养学生的理论学习能力、资料查阅能力、技术归纳能力、结论分析能力、论文撰写能力和工作总结能力。

课程设计大致包括以下几个环节：1、选择题目：根据自己掌握的知识和具备的能力，选择合适的题目。

2、明确任务：根据选择的题目，进一步明确设计任务或技术指标。

3、理论分析：从理论方面分析和解决设计任务。

图书基本信息书名：<<通信电路原理学习指导书>>13位ISBN编号：978704021816910位ISBN编号：704021816X出版时间：2007-6出版时间：高等教育作者：陈雅琴页数：452版权说明：本站所提供下载的PDF图书仅提供预览和简介，请支持正版图书。

更多资源请访问：前言 “通信电路”或“高频电子线路”课程是当前各高等院校电子信息类专业的一门主干专业基础课程，讲述的是通信系统中射频信号传输所需要的主要功能电路的工作原理、分析方法及典型电路。

由于该课程涉及的概念多、内容广、工程性强、分析方法类型多，使得学生在学习本课程时感到难度大，不易掌握。

为此，我们从总结多年从事该课程教学实践的体会出发编写本学习指导书，希望能为读者掌握本课程的基本概念、基本原理、基本电路和基本分析方法提供指导与帮助。

关于通信电路方面的教材众多，内容编排上各有千秋，为了便于读者学习，我们在编写本学习指导书时，以董在望教授主编的《通信电路原理》（第二版）作为本书的参照教材。

为阅读方便本书习题及部分参考答案中的习题和题图编号与参照教材一致。

还增加了少量习题及参考答案。

之所以选用这本教材，主要原因：一是我们在实际教学中一直采用这本教材，对教材内容比较熟悉；二是该教材作为普通高等教育“十五”国家级规划教材，并于2004年被评为北京市精品教材，有一定的代表性。

这里需要说明，虽然我们在章节安排上与参照教材相一致，但在内容选择上兼顾了其他同类教材，力图使本学习指导书有较好的适用性。

并且根据当前通信电路的发展及教学的需要做了相应的扩展，以便与其他课程衔接和为读者学习这类课程提供一定的指导。

本学习指导书共分8章，各章均由要点与教学要求、基本内容、例题分析、习题及部分参考答案四部分组成。

（1）要点与教学要求　简明扼要地说明本章中讲述的重点，并参照教育部高等院校电子信息与电气信息类基础课程教学指导委员会提出的对本课程的教学基本要求，明确指出本章内容中哪些需要重点掌握，哪些只需要一般了解，以帮助读者抓住重点，以点带面，提高学习效率。

实验一 零输入响应零状态响应一、实验目的1、掌握电路的零输入响应。

2、掌握电路的零状态响应。

3、学会电路的零状态响应与零输入响应的观察方法。

二、实验内容1、观察零输入响应的过程。

2、观察零状态响应的过程。

三、实验仪器1、信号与系统实验箱一台（主板）。

2、系统时域与频域分析模块一块。

3、20MHz 示波器一台。

四、实验原理1、零输入响应与零状态响应： 零输入响应：没有外加激励的作用，只有起始状态（起始时刻系统储能）所产生的响应。

零状态响应：不考虑起始时刻系统储能的作用（起始状态等于零）。

2、典型电路分析：电路的响应一般可分解为零输入响应和零状态响应。

首先考察一个实例：在下图中由RC 组成一电路，电容两端有起始电压Vc(0-),激励源为e(t)。

图2-1-1 RC 电路则系统响应－电容两端电压：1()01()(0)()ttt RCRCC c V t eV e e d RC -τ=-+ττ⎰ 上式中第一项称之为零输入响应，与输入激励无关，零输入响应(0)t RCc eV -是以初始电压值开始，以指数规律进行衰减。

第二项与起始储能无关，只与输入激励有关，被称为零状态响应。

在不同的输入信号下，电路会表征出不同的响应。

五、实验步骤1、把系统时域与频域分析模块插在主板上，用导线接通此模块“电源接入”和主板上的电源（看清标识，防止接错，带保护电路），并打开此模块的电源开关。

2、系统的零输入响应特性观察（1）接通主板上的电源，同时按下此模块上两个电源开关，将“时域抽样定理”模块中的抽样脉冲信号（SK1000用于选择频段，“频率调节”用于在频段内的频率调节，“脉宽调节”用于脉冲宽度的调节，以下实验都可改变以上的参数进行相关的操作），通过导线引入到“零输入零状态响应”的输入端。

（2）用示波器的两个探头，一个接输入脉冲信号作同步，一个用于观察输出信号的波形，当脉冲进入低电平阶段时，相当于此时激励去掉，即在低电平时所观察到的波形即为零输入信号。

1.设计目的本次驼峰课程设计要求熟悉并掌握驼峰站场平面信号设备的设计和布置。

回顾温习编组站自动化系统内容，掌握编组站设计的各项要求和规范，熟悉各项设备的工作原理和过程。

熟悉各项连锁条件，能理解实现各项功能的电路原理。

同时熟练掌握CAD绘图软件的应用。

2.设计任务根据所学编组站自动化系统内容设计一个24线的驼峰调车场信号平面布置图，并根据布置图绘制T·JK1-D型减速器控制电路图。

清晰详细的表述设计内容及原理；对各类信号平面设备的布置进行详细说明；对信号控制的联锁关系进行深入的分析和表述。

3.图纸说明3.1驼峰调车场头部信号平面布置图驼峰调车场头部布置的主要信号设备有调车信号机、转辙机、轨道电路、调速工具、信号楼、动力室、按钮柱及限界检查器等。

有些站场还装备机车信号设备。

调车信号用于指挥各类调车作业，且通常分为驼峰信号机、线束调车信号机及其他调车信号机；驼峰调车场溜放进路上的对向道岔，要求使用快速动作的转辙机；对监督机车车辆运行的轨道电路，在溜放部分要有防止轻车跳动造成轨道电路错误动作等要求；机械化驼峰调车场设置两个部位的车辆减速器，在调车线使用机械铁鞋调速，车辆减速器动力室供给车辆减速器制动能量或控制动力；信号楼的作用是集中控制信号、溜放进路、和调速工具，设置有关的控制机械和维修工区等工作用房；限界检查器用来检查超下限车辆，达到保护车辆减速器的目的；按钮柱是为了使有关现场作业人员在发现影响或危及作业安全的问题时，能够及时关闭驼峰信号。

3.1.1调车场头部平面设计要求（1）尽量缩短自峰顶至各条调车线计算点的距离；（2）各条调车线自峰顶至计算点的距离及总阻力相差不大；（3）满足正确布置制动位的要求，尽量减少车辆减速器的数量；（4）使各溜放钩车共同走行径路最短，以便各钩车迅速分散；（5）不铺设多余的道岔、插入短轨及反向曲线，以免增加阻力；（6）使道岔、车辆减速器的铺设以及各部分的线间距等均符合安全条件。

一、教学目标1. 知识目标：（1）使学生掌握信号系统的基本概念、分类和特点。

（2）了解信号系统的主要分析方法，如时域分析、频域分析等。

（3）熟悉信号系统中的基本元件及其功能。

2. 能力目标：（1）培养学生分析信号系统的能力，能够对信号系统进行时域和频域分析。

（2）提高学生运用信号系统理论解决实际问题的能力。

3. 情感目标：（1）激发学生对信号系统学习的兴趣，培养良好的学习习惯。

（2）培养学生的团队合作精神和创新意识。

二、教学内容1. 信号系统的基本概念、分类和特点2. 信号系统的主要分析方法3. 信号系统中的基本元件及其功能4. 信号系统的应用实例三、教学过程1. 导入新课- 简要介绍信号系统在各个领域的应用，激发学生的学习兴趣。

2. 讲解信号系统的基本概念、分类和特点- 解释信号系统的定义，举例说明信号系统的分类和特点。

3. 讲解信号系统的主要分析方法- 时域分析：介绍信号的时域特性，如周期性、连续性等。

- 频域分析：介绍信号的频谱特性，如频率、幅度等。

4. 讲解信号系统中的基本元件及其功能- 介绍滤波器、放大器、调制器等基本元件，讲解其功能和应用。

5. 举例说明信号系统的应用实例- 分析实际应用中的信号系统，如通信系统、控制系统等。

6. 课堂练习- 设计与信号系统相关的练习题，让学生在课堂上进行解答。

7. 总结与反思- 总结本节课所学内容，引导学生对信号系统有一个全面的认识。

四、课后作业1. 完成课后练习题，巩固所学知识。

2. 查阅相关资料，了解信号系统在各个领域的应用。

3. 撰写一篇关于信号系统的学习心得。

五、教学评价1. 课堂表现：观察学生在课堂上的学习态度、参与程度等。

2. 课后作业：检查学生完成作业的质量，了解学生对知识的掌握程度。

3. 课堂练习：通过课堂练习，检验学生对信号系统理论的理解和应用能力。

备注：本教案可根据实际情况进行调整和补充，以适应不同学生的学习需求。

实验一 方波信号的分解与合成一、实验目的1、了解和熟悉波形分解与合成原理。

2、了解和掌握用傅里叶级数进行谐波分析的方法。

二、实验原理信号的时域特性和频域特性是对信号的两种不同的描述方式。

对于一个时域的周期信号)t (f ，只要满足狄利克莱(Dirichlet)条件，就可以将其展开成三角形式或指数形式的傅里叶级数。

对于一个周期为T 的时域周期信号)t (f ，可以用三角形式的傅里叶级数求出它的各次分量，在区间)T t ,t (11+内表示为 )sin cos ()(10t n b t n aa t f n n nΩ+Ω+=∑∞=即将信号分解成直流分量及许多余弦分量和正弦分量，研究其频谱分布情况。

AA（c）图1-1 信号的时域特性和频域特性信号的时域特性与频域特性之间有着密切的内在联系，这种联系可以用图1-1来形象地表示。

其中图(a)是信号在幅度－时间－频率三维座标系统中的图形；图(b)是信号在幅度－时间坐标系统中的图形即波形图；把周期信号分解得到的各次谐波分量按频率的高低排列，就可以得到频谱图。

反映各频率分量幅度的频谱称为振幅频谱。

图(c)是信号在幅度－频率座标系统中的图形即振幅频谱图。

反映各分量相位的频谱称为相位频谱。

在本实验中只研究信号振幅频谱。

周期信号的振幅频谱有三个性质：离散性、谐波性、收敛性。

测量时利用了这些性质。

从振幅频谱图上，可以直观地看出各频率分量所占的比重。

测量方法有同时分析法和顺序分析法。

同时分析法的基本工作原理是利用多个滤波器，把它们的中心频率分别调到被测信号的各个频率分量上。

当被测信号同时加到所有滤波器上，中心频率与信号所包含的某次谐波分量频率一致的滤波器便有输出。

在被测信号发生的实际时间内可以同时测得信号所包含的各频率分量。

在本实验中采用同时分析法进行频谱分析，如图13-2所示。

信号分解信号合成开关三、主要实验仪器NDS102仪器介绍：该模块包含有模拟信号源功能、扫频源、频率计功能以及时钟信号源功能。

信号设计与施工实习指导书信号设计与施工实习是在学生基本学完铁路信号的专业课程后安排的专业实习，主要任务是了解色灯信号机、转辙机的结构、轨道电路及信号电缆的施工作业过程和施工方法；掌握信号设备安装施工的技术标准；掌握设计基本知识、设计要求，提高绘图能力、设计能力。

为提高专业技能从事未来工作打好基础。

课题一初步设计项目一车站信号平面布置图设计1.车站信号平面布置图的内容车站信号平面布置图是根据委托单位提供的站场缩尺平面图（1：1000或1：2000）绘制的有关信号设备布置情况的图纸，它是电气集中设计的基础。

绘制车站信号平面布置图应将北京方面（下行咽喉）画在图面的左侧。

图中应包括以下内容：(1)信号楼及设备位置，并标出公里标以及其外墙至最近线路中心的距离（m,下同）。

(2)联锁区的全部线路以及与联锁区有密切联系的非联锁区线路入口。

(3)联锁区的全部道岔，并标出每组道岔的岔尖距信号楼中心的距离。

(4)信号机的布置及每架信号机的坐标。

(5)分割轨道区段的轨道绝缘节，并应标明各绝缘节的坐标（与信号机同一坐标和渡线上的绝缘节除外）。

(6)股道上及咽喉区内与信号机有关的及侵入限界的绝缘节处的警冲标位置。

(7)车站股道应以箭头表示其接车方向。

正线应以粗线条标明。

各股道要标明间距。

(8)对集中道岔、色灯信号机、股道及轨道电路区段均应标出编号和名称。

(9)进站信号机外方制动距离内进站方向为超过6‰的下坡道时，应画出接近车站的制动距离内线路坡道示意图。

(10)应附有道岔类型及股道有效长度的统计表。

2.联锁区范围的确定确定联锁区的范围是确定电气集中的设计范围，即将站场平面图中接、发车进路上的道岔及与接、发列车进路有联系的调车进路上的道岔与线路划为集中区的范围，并使道岔、信号及进路之间实现联锁。

联锁区内的设备都应包括在信号平面布置图中。

除联锁区内的道岔都由信号楼集中控制外，对下列的个别道岔也可划为集中控制，即可纳入联锁区。

电子信息学院《数字信号处理》实验指导书适用专业：通信工程、网络工程贵州大学二OO 七年八月前言通过本课程的学习要求学生学习和掌握数字信号处理中的一些基本理论和处理方法：离散时间系统、离散傅立叶变换及其性质、IIR数字滤波器的原理与设计、FIR数字滤波器的原理与设计。

为了使学生更好的理解和深刻掌握以上知识，培养学生对数字信号的分析和处理能力，设置了以下几个实验项目：实验一离散傅立叶变换的性质及应用实验二因果性数字系统的时域实现实验三数字巴特沃思滤波器的设计实验四用凯塞窗设计线性相位FIR滤波器其中实验四为综合设计性实验。

学生应认真阅读《数字信号处理》教材中的与实验相关的章节内容，提前做好实验预习，做到每个实验前明确实验目的、掌握实验的基本内容及操作方法；在实验中正确使用实验设备，认真观察实验结果；实验后根据要求做好总结，上交实验报告。

目录实验一：离散傅立叶变换的性质及应用 (1)实验二：因果性数字系统的时域实现 (3)实验三：数字巴特沃思滤波器的设计 (5)实验四：用凯塞窗设计线性相位FIR滤波器 (7)实验报告的基本内容及要求 (10)贵州大学实验报告 (11)实验一：离散傅立叶变换的性质及应用实验学时：2实验类型：验证实验要求：必修一、实验目的1、了解DFT 的性质及其应用。

2、熟悉MATLAB 编程特点。

二、实验内容1、用三种不同的DFT 程序实现一维数字信号的傅立叶变换。

2、利用DFT 实现两序列的卷积运算，并研究DFT 点数与混叠的关系。

3、研究高密度频谱与高分辨率频谱。

4、序列的内插和抽取时所对应的傅立叶变换。

三、实验原理1、DFT 变换正变换：∑-==10)()(N n kn N W n x K X 反变换：∑-=-=10)(1)(N k kn N W k X N n x2、序列卷积设序列)(1n x 的长度为N ，序列)(2n x 的长度为M 。

则分别对两个序列作1-+>M N L 点的DFT 得到)(1k X 和)(2k X ，则两序列的线性卷积)(n y 等于))()((21k X k X IDFT 。

信号分析与处理综合设计实践指导书第一篇：信号分析与处理综合设计实践指导书信号分析与处理综合设计实践一、设计实践目的：综合运用本课程的理论知识进行频谱分析以及滤波器设计，通过理论推导得出相应结论，并利用MATLAB作为工具进行实现，从而复习巩固课堂所学的理论知识，提高对所学知识的综合应用能力，并从实践上初步实现对数字信号的处理。

二、课程设计时间安排：第一天：布置设计任务，讲解设计要求，提示设计要点。

第二～四天：查阅资料（在图书馆或上网），弄清题目要求，提出解决方案。

)第五～十一天：根据题目要求，将理论推导与编程实现相结合，写出设计报告。

第十二天：答辩。

三、设计内容：1.设计题目一: 语音信号的处理与滤波（难度系数：0.8）1．熟悉并掌握MATLAB中有关声音（wave）录制、播放、存储和读取的函数。

2．在MATLAB环境中，使用声音相关函数录制2秒左右自己的声音，抽样率是8000Hz/s。

（考虑如何解决一个实际问题：录制刚开始时，常会出现实际发出声音落后录制动作半拍的现象，如何排除对这些无效点的采样？）3．分别取8000个和16000个数据进行频谱分析，得到幅度和相位谱，比较二者异同并分析原因。

4．针对电话信道（最高3500Hz），设计一个FIR或IIR滤波器进行滤波，把抽样率转变为7000Hz/s，并进行频谱分析，得到幅度和相位谱。

5．把处理后的所有数据储存为声音文件，与原始声音进行比较。

2.设计题目二：编程实现任意确定信号的频谱分析算法。

（难度系数：0.9）（1）对给定的CEG和弦音音频文件取合适长度的采样记录点，然后进行频谱分析（信号的时域及幅频特性曲线要画出）。

（2）分析CEG和弦音频谱特点，对该信号频谱能量相对较为集中的频带（分低、中、高频）实现滤波（分别使用低通，带通及高通），显示滤波后信号的时域和频域曲线，并对滤波后的信号与原信号的音频进行声音回放比较。

（3）在低、中、高三个频带中，各滤出三个能量最集中的频簇，显示滤波后信号的时域和频域曲线。