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1.3輸入選擇電路輸入電路選擇和控制信號來自于工作參數設置開關和工作狀態控制開關。輸入信號為直流電平，幅度為5V。根據所需的選擇控制方式和數量，擬采用獨立式非編碼的鍵盤電路實現輸入信號的選擇；具體選擇和控制開關設計如下：（1）工作狀態控制開關K0；（2）信號序列選擇開關K1、K2；其中K1—代表窮舉測試序列的選擇開關。其中K2—代表走步測試序列的選擇開關。（3）輸出頻率選擇開關KF（在主機電路中）分別為100KHZ、10KHZ、1KHZ三個檔位。（4）輸出信號幅度選擇開關Ku(在輸出驅動電路中)分別為5V、18V兩檔。

1.4輸出驅動電路輸出驅動電路首先要把單片機給出的兩個8位的信號組合成16位電路信號輸出，再根據輸出信號幅度選擇開關的設置輸出相應的信號電平。其中，根據輸出信號的電平變化和驅動能力要求，輸出的兩個8位信號通過鎖存器實現8到16的組合，用高壓輸出驅動器完成電平變化和驅動要求。

1.5主機部分主機電路根據信號序列和頻率變化的要求，擬采用單片機AT89C51實現所需的控制處理功能，通過軟件編程的方法實現電路所要達到的功能。

2電路的主要實現原理

多路數字信號發生器是一個能夠輸出16位的數字信號源，它能夠產生滿足數字電路檢測用的多路數字序列信號。通過AT89C51單片機為核心部分，通過單片機控制電路輸出的序列，本電路可以產生兩種序列，一種是‘窮舉’測試信號序列，這種序列即為216個16路信號；一種是‘走步’測試信號序列，即為每路逐個輸出“0”,與每路逐個輸出“1”組合。這些序列通過單片機I/O口輸出，在經過地址鎖存器將所輸出的信號進行鎖存輸出，就得到想要的16位數字信號。如果我們需要模擬信號，可經過將正弦波，三角波波形數據做成波形表，用查表法來輸出波形數據。經D/A（DAC0832）轉換輸出波形。AT89C51有4KB的程序內存可以用來存儲運行程序,而128B的RAM則可用來保存波形參數及用戶自定的外部波形的數據。由于是數字合成技術,因此該信號源可以產生多種波形。在頻率的選擇上多路數字信號發生器通過AT89C51單片機和電路，通過軟件編程的方法控制頻率的輸出，輸出的頻率分別為1KHz、10KHz、100KHz三個檔位。

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1.1時鐘周期時鐘周期是載波的參考基準時間，其保證著載波輸出數字信號的精度，這就要求時鐘周期能夠保證極好的精度，若不能實現則會導致輸出頻率出現誤差。為了在時鐘周期上實現兼容全部衛星信號，首先應保證采樣頻率高于2MHz，而作為最低2MHz的時鐘頻率則使得時鐘周期的范圍為0～500ns。

1.2設置中心頻率范圍中心頻率是由衛星輸出的中頻信號決定的，故設置中心頻率的范圍應盡最大可能去覆蓋全部的中頻信號頻率。根據計算現有的技術，一般中心頻率保證在100MHz之內，故通過32位寄存器即能夠實現全部數據的保存要求。

1.3調節范圍確定頻率調節的范圍應首先確定其兩個影響因素，包括時鐘誤差及多普勒頻移。時鐘誤差是由電路中混頻過程產生，這就取決于本地振蕩器的頻率，目前多采用1.2～1.6GHz的本地振蕩器，故其對頻率的影響范圍為±16kHz；而多普勒頻移取決于衛星與接收設備的先對運動速度，根據現有技術，其最大速度差異為8000m/s，通過計算可知其頻移范圍為±42kHz，故整體的頻率調節范圍應為±58kHz。

1.4調節精度此調節精度應滿足其最高精度需求，故調節精度應為1MHz，而通過32位的寄存器進行存儲的話則其覆蓋范圍應為±2MHz。通過上述分析，使用32位寄存器、累加器和頻率控制器已經能夠滿足其最大精度要求。

2擴頻碼的設計

與載波器的設計相同，為實現跟蹤不同導航衛星信號，應保證擴頻碼具有極好的兼容性，實現中同樣以4個方面進行考慮。采用60MHz的時鐘頻率，32位的控制器、寄存器和累加器即可實現。

3擴頻碼產生器的設計

設計數字跟蹤通道的擴頻碼產生器主要以低硬件資源和高靈活性為第一目標，故在設計中應堅持由硬件實現其邏輯需求，而通過軟件實現其控制需求。

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Abstract:Duetothelimitationofoperationspeed，realtimeperformanceofdigitalsignalprocessing(DSP)systemisfarfromthatofanalogsignalprocessingsystemindecadesago.Sinceearly80’s，DSPchipshavebeengreatlyimprovedinthefollowingaspects:operationspeed，computationprecision，fabricationtechnics，cost，chipvolume，operationalpowersupplyvoltage，weightandpowerconsumption.Furthermore，developmenttoolsandmethodshavebeendevelopedgreatly.ModernDSPchipscanbeoperatedveryfast，whichmaketheimplementationofmanyDSPbasedsignalprocessingsystempossible.NowDSPchipshavebeenwidelyappliedsuccessfullyincommunication，automaticcontrol，aerospaceandmedicine.DSPbasedtechnologyhasverypromisingfutureinmannedspaceflightarea.

Keywords:digitalsignalprocessing(DSP);chip;development;application

數字信號處理作為信號和信息處理的一個分支學科，已滲透到科學研究、技術開發、工業生產、國防和國民經濟的各個領域，取得了豐碩的成果。對信號在時域及變換域的特性進行分析、處理，能使我們對信號的特性和本質有更清楚的認識和理解，得到我們需要的信號形式，提高信息的利用程度，進而在更廣和更深層次上獲取信息。數字信號處理系統的優越性表現為：1.靈活性好：當處理方法和參數發生變化時，處理系統只需通過改變軟件設計以適應相應的變化。2.精度高：信號處理系統可以通過A/D變換的位數、處理器的字長和適當的算法滿足精度要求。3.可靠性好：處理系統受環境溫度、濕度，噪聲及電磁場的干擾所造成的影響較小。4.可大規模集成：隨著半導體集成電路技術的發展，數字電路的集成度可以作得很高，具有體積小、功耗小、產品一致性好等優點。

然而，數字信號處理系統由于受到運算速度的限制，其實時性在相當長的時間內遠不如模擬信號處理系統，使得數字信號處理系統的應用受到了極大的限制和制約。自70年代末80年代初DSP(數字信號處理)芯片誕生以來，這種情況得到了極大的改善。DSP芯片，也稱數字信號處理器，是一種特別適合進行數字信號處理運算的微處理器。DSP芯片的出現和發展，促進數字信號處理技術的提高，許多新系統、新算法應運而生，其應用領域不斷拓展。目前，DSP芯片已廣泛應用于通信、自動控制、航天航空、軍事、醫療等領域。

DSP芯片的發展

70年代末80年代初，AMI公司的S2811芯片，Intel公司的2902芯片的誕生標志著DSP芯片的開端。隨著半導體集成電路的飛速發展，高速實時數字信號處理技術的要求和數字信號處理應用領域的不斷延伸，在80年代初至今的十幾年中，DSP芯片取得了劃時代的發展。從運算速度看，MAC（乘法并累加）時間已從80年代的400ns降低到40ns以下，數據處理能力提高了幾十倍。MIPS（每秒執行百萬條指令）從80年代初的5MIPS增加到現在的40MIPS以上。DSP芯片內部關鍵部件乘法器從80年代初的占模片區的40%左右下降到小于5%，片內RAM增加了一個數量級以上。從制造工藝看，80年代初采用4μm的NMOS工藝而現在則采用亞微米CMOS工藝，DSP芯片的引腳數目從80年代初最多64個增加到現在的200個以上，引腳數量的增多使得芯片應用的靈活性增加，使外部存儲器的擴展和各個處理器間的通信更為方便。和早期的DSP芯片相比，現在的DSP芯片有浮點和定點兩種數據格式，浮點DSP芯片能進行浮點運算，使運算精度極大提高。DSP芯片的成本、體積、工作電壓、重量和功耗較早期的DSP芯片有了很大程度的下降。在DSP開發系統方面，軟件和硬件開發工具不斷完善。目前某些芯片具有相應的集成開發環境，它支持斷點的設置和程序存儲器、數據存儲器和DMA的訪問及程序的單部運行和跟蹤等，并可以采用高級語言編程，有些廠家和一些軟件開發商為DSP應用軟件的開發準備了通用的函數庫及各種算法子程序和各種接口程序，這使得應用軟件開發更為方便，開發時間大大縮短，因而提高了產品開發的效率。

目前各廠商生產的DSP芯片有：TI公司的TMS320系列、AD公司的ADSP系列、AT&T公司的DSPX系列、Motolora公司的MC系列、Zoran公司的ZR系列、Inmos公司的IMSA系列、NEC公司的PD系列等。

通用DSP芯片的特點1.在一個周期內可完成一次乘法和一次累加。

2.采用哈佛結構，程序和數據空間分開，可以同時訪問指令和數據。

3.片內有快速RAM，通常可以通過獨立的數據總線在兩塊中同時訪問。

4.具有低開銷或無開銷循環及跳轉硬件支持。

5.快速中斷處理和硬件I/O支持。

6.具有在單周期內操作的多個硬件地址產生器。

7.可以并行執行多個操作。

8.支持流水線操作，取指、譯碼和執行等操作可以重疊進行。

DSP芯片的應用

隨著DSP芯片性能的不斷改善，用DSP芯片構造數字信號處理系統作信號的實時處理已成為當今和未來數字信號處理技術發展的一個熱點。隨著各個DSP芯片生產廠家研制的投入，DSP芯片的生產技術不斷更新，產量增大，成本和售價大幅度下降，這使得DSP芯片應用的范圍不斷擴大，現在DSP芯片的應用遍及電子學及與其相關的各個領域。

典型應用(1)通用信號處理：卷積，相關，FFT，Hilbert變換，自適應濾波，譜分析，波形生成等。(2)通信：高速調制/解調器，編/譯碼器，自適應均衡器，仿真，蜂房網移動電話，回聲/噪聲對消，傳真，電話會議，擴頻通信，數據加密和壓縮等。(3)語音信號處理：語音識別，語音合成，文字變聲音，語音矢量編碼等。(4)圖形圖像信號處理：二、三維圖形變換及處理，機器人視覺，電子地圖，圖像增強與識別，圖像壓縮和傳輸，動畫，桌面出版系統等。(5)自動控制：機器人控制，發動機控制，自動駕駛，聲控等。(6)儀器儀表：函數發生，數據采集，航空風洞測試等。(7)消費電子：數字電視，數字聲樂合成，玩具與游戲，數字應答機等。

在醫學電子學方面的應用如同其它數字圖像處理一樣，DSP芯片已在醫學圖像處理，醫學圖像重構等領域，如CT、核磁成象技術等方面得到了廣泛的應用，已取得了令人滿意的效果。在助聽，電子耳渦等方面也取得了相當的進展(文獻［1,2］)。國內、外也有關于腦電、心電、心音和肌電信號處理方面基于DSP芯片系統的報道(文獻［4～7］)，我們對1996年以前國外生物醫學工程的部分核心期刊，如IEEETransactionsonBiomedicalEngineering,ComputersandBiomedicalResearch等核心期刊進行檢索，有關基于DSP芯片處理系統的報道很少。對國內生物醫學工程的核心期刊，如《中國醫療器械雜志》、《中國生物醫學工程雜志》、《生物醫學工程學雜志》和《中國生物醫學工程學報》等刊物進行檢索，未見有關基于DSP芯片系統方面的報道。對我所的光盤數據庫進行檢索，未見有關在航天醫學方面應用的報告。

我們認為在生理信號處理領域基于DSP芯片的技術可以解決我們在實際工作中遇到的某些問題，如當生理信號數據量很大(如腦電，肌電等)且處理算法相對復雜時，現有的微機在實時采樣、處理、存儲和顯示方面往往不能滿足實際應用要求，而基于DSP芯片的高速處理單元和微機構成主從系統可以較好地解決這類問題。

載人航天領域中信號傳輸帶寬的限制需要對生理數據進行實時壓縮；大型實驗中對龐大的數據進行實時處理依賴于數字處理系統的構成；載人航天中對數據處理精度，可靠性要求以及功耗、工作電壓、體積、重量等方面的限制需要我們在構造處理系統中選擇性能優良的芯片。我們認為將DSP技術應用于載人航天領域具有十分重要的意義。

結束語

以DSP芯片為核心構造的數字信號處理系統，可集數據采集、傳輸、存儲和高速實時處理為一體，能充分體現數字信號處理系統的優越性，能很好地滿足載人航天領域設備測量精度、可靠性、信道帶寬、功耗、工作電壓和重量等方面的要求。目前，DSP芯片正在向高性能、高集成化及低成本的方向發展，各種各類通用及專用的新型DSP芯片在不斷推出，應用技術和開發手段在不斷完善。這樣為實時數字信號處理的應用——尤其是在載人航天領域中的應用提供了更為廣闊的空間。我們有理由相信，DSP芯片進一步的發展和應用將會對載人航天信號處理領域產生深遠的影響。

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1．2信號處理中矩陣的相關性分析一個自適應系統輸入的有用信號可以是確定信號或隨機信號，而輸入信號中不可避免的混有噪聲或干擾，在頻域考慮可能是窄帶的也可能是寬帶的［7］。一個自適應系統的輸入信號和信號特性，通常對該系統的結構和性能起重要作用，輸入信號用向量的形式表示，隱去時間函數，則信號向量X可以表示為。矩陣分析作為一種重要的數學工具，在信號與信息處理領域起著不可替代的作用。由于在現代信號處理、圖像處理，以及通信相關領域中的操作和運算中，為了滿足性能需要，所以對數據的吞吐量有極高的要求，其中很多操作都必須實時完成，所以對相關算法的實現速度就有了很高的要求。在數字信號處理中，大部分處理信號和圖像的算法具有局部化、計算數據密集以及海量的矩陣運算等特點，所以為了提高算法的實現速度，尋找一種高速矩陣運算和高速密集型數據運算的方法對很多在數字信號處理中應用的復雜算法是十分有意義的［8］。

2GPU上大型矩陣快速運算的具體實現

在GPU中實現矩陣的快速乘法時，不僅要保證運算的精度問題，同時，也要保證運算的效率，提高運算的速度。所以，根據GPU的硬件結構，應該設計一種矩陣分塊和內存分配方法［9］，以便減少內存的訪問次數。

2．1運算精度目前對于很多GPU來說，其只支持32b浮點數運算，所以在大量數據累加時，后面的數字位數一定被舍去過多，從而導致了運算結果的精度下降。而CUDA的浮點數運算是符合IEEE754運算精度標準的，因此，可以利用Kahan求和公式來提高運算的精度，具體流程偽代碼如下。雖然Kahan求和公式在優化運算結果精度的同時增加了每個線程的運算量，但對于GPU來說，并沒有內存存取的動作，所以對整體的運算效率影響很小，并且精度問題是整體運算結果的前提保證，所以這一步驟是十分必要的。

2．2矩陣分塊由于CUDA平臺一個線程塊只同時支持512個線程并行工作，所以只有當內存控制器從某個固定倍數地址開始讀取時，工作效率最高。解決這個問題最好的辦法就是將大矩陣分解為16×16的小矩陣，這樣每一個線程塊就同時使用256個線程并行計算。所以小矩陣就可以完全加載到高速共享內存中，同時小矩陣自身乘法也不需要再存取外部內存。為了方便進行線程塊的計算，對于兩個矩陣A和B，可以分別為每個線程塊分配16×16個線程，再建立(m/16)×(n/16)個線程塊。但是，由于參加運算的矩陣階不一定是16的倍數，所以對于最后一次分塊，程序可以利用判斷語句來控制。即:如果本線程的矩陣塊沒有超出A、B的階數，就進行分塊;如果超出，則只運算原始矩陣剩下的部分。

2．3內存分配為了使GPU高效率工作，在矩陣A和B的分塊矩陣初始內存空間時，直接把內存大小配置成16的倍數，并在復制矩陣到顯卡內存之前，將其清零。這種處理方法充分利用了GPU的硬件結構特點，滿足GPU高效率讀取內存的原則［10］。并且，CUDA提供的cudaMallocPitch()函數就可以滿足該要求，它是一種節距分配，可以使分配的內存在硬件中的節距對齊，以提高共享內存的訪問速度，并返回指向已分配內存的指針。

3實驗結果與分析

在進行信號相關性分析的時候，往往計算量比較大，隨著信號處理中矩陣的階數不斷增加，如果僅僅基于CPU的傳統的串行算法，大大增加了計算所耗費的時間。在進行矩陣的相關性分析計算的過程中，實驗環境配置見表1。分別對不同大小的一維矩陣進行相關性分析計算，矩陣的大小見表2。通過對矩陣A的列兩兩進行交叉相關性計算，產生一個一個大型矩陣輸出，然后分別得出計算不同矩陣大小情況下相關性計算CPU和GPU所耗費的時間，分析計算出加速比。對不同大小的二維矩陣進行相關性分析計算，矩陣的大小見表3。對其中一個矩陣固定其大小，另外一個矩陣不斷增大，對兩個矩陣做二維的相關性計算，分別得出其基于CPU和GPU的相關性計算所耗費的時間，分析計算出加速比。由實驗結果圖3、圖4可以得出，單一矩陣基于CPU和GPU進行相關性計算的的加速比最高達到了14.5倍，二維矩陣基于CPU和GPU進行相關性計算的加速比最高達到了5.3倍，二維矩陣的相關性計算涉及的數據量和計算量較大，通過計算時間可以看出基于GPU的相關性計算所耗費時間明顯少于基于CPU下的相關性計算。通過實驗對比可以得到隨著矩陣的不斷增大，進行相關性計算所用的時間不斷增加，基于CPU的傳統計算方式所耗費的時間增大幅度遠遠大于基于GPU的并行計算方式。因此基于GPU的并行加速數字信號處理中相關性算法效率明顯高于傳統的基于CPU的串行算法。

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所它在最近才開始出現的一個新領域。盡管如此，多維信號處埋仍然對以下一些間提了解決的辦法，這些問題是：計算機輔動斷層成術(CAT)，即綜合來自不同方向的X射線的投影，以重建人體某一部分的三維圖，源聲納陣列的設計及通過人造衛星地球資源。多維數字信號處理除具有許多引人注目和淺顯易行的應用之外，它還具有堅賣的數學基礎，這不僅使我們能了解它的實現情況，而且當新問題出現時，也當及時解決。

典型的信號處理任務就是把信息從一種信號傳遞到另一種信號上，例如，可將一張照片加以掃描、抽樣，并將共存儲在計算機的存儲器中，在這種情況下，信息是從可變的銀粒密度轉換戌可見光束，再變成電的波形，最后變戍數字的序列，隨后該數字序列用。磁盤上磁疇的排列來表示CAT掃描器是一個比較復雜，經過處理，最后顯赤射線管(CRT)的熒光屏上或膠片上。數字處理能增加信息，但可以重新排列信息，使觀察者能更方便地理解它.觀察者不必觀看多個不同測面的投影而可直接觀察截面圖。

人們感興趣的是信號所包含的信息，而不管信號本身是什么形式。也許可以概括地說，信號處理涉及兩個基本任務一一信息的重新排列和信息的壓縮。

二、數字信號處理涉及到用數的序列表示的信號的處理，而多維數字信號處理則涉罰用多維陣列表示的信號的處理，例如對同時從幾個傳感器所接收的抽樣圖像和抽樣的時間波形的處理。由于信號是因而它可以用數字硬件處理，同時可以將信號處理的運算規定為算法。

促使人們采用數字方法的是不言而喻的。數字方法既有效靈活。我們可以用數字系統使其有自適應性并易于重新組合。可以很方便地把數字算法由一個廠商的設備上轉換到另一個廠商的設備上去，或者把專用數字硬件來實現。同樣，數字算法也可用來處理作為時間函數或空間信號，數字算法自然地和邏輯算符如模式分類相聯系。數字信號能夠長時間無差錯地存儲。對很多種應用而言，數字方法Ⅸ其它方法更為簡單，對另外一些應用，則可能根本不存在其他方法。多維信號處理是不同于一維信號處理，想在多維序列上實現的多運算，例如抽樣、濾波和交換等，用于一維序列，然而，嚴格芯說，我們不得不說多終信號處理與一維信弓有很大差別的。

信號處理與一維信號處理還是有很大差別的，這是由三個因素造成的；(l)二維通常比一維問題包含的數據量大得多；(2)處理多維系統在數些上不如處理一維系統那樣完備；(3)多維信號處理有更多的自由度，這給系統設計音以一維情況中無法比擬的靈活性。雖然所有遞歸數字濾波器都是用差分方程實現的，一維情況下差分方程是全有序的，而在多維情況下差分方程僅是部分有序的，岡而就存在著靈活性，在一維情況小，離散傳里旰變換CDET)可以用快速傅里葉變換CEPT)算法來計算，而在多維情況下，有多且每一個OFT又可用多種AFT算法來計算。在一維情況下，我們可以調整速率。而且也可以調整抽排列。從另一方面來說，多維多項式不能進行因式分解，而一維多項式是可以進行因式分解的。因而在多維情況下，我們不能論及孤立的極，氣、孤立的零點及孤立的根。所以，多維信號處理與一維信號處理有相當大的差別。在20世紀60年代初期，用數字系統來模仿模擬系統的想法，使得一維數字信號處毫的各種方法得到了發展。這樣，仿照模擬系統理論，創立了許多離散系統理論。隨后，當數字系統可以很好地模仿模擬系統時，人們認識到數字系統同時也可以完成更多的功能。由丁這種認識及數字硬件工藝的有力推動，數字信號處理得到了發展，而且現今很多通用的方法，已成為數字方法所特有的，沒有與其等效的模擬方法，在發展多維數字信號處理時，可觀察到同一發展趨向。因為沒有連續時間的(或模擬的)二維系統理論可以仿效，因而最初的二維系統是以一維系統為基礎的，80年代后期，多數二維信號處理都是用可分的二維系統。可分的二維系統與用于二維數據的一維系統幾乎沒有差別。隨后，發展了獨特的多維算法，該算法相當于一維算法的邏輯推理。這是一段失敗的時期，由干許多二維應用要求數據量很大，且IT缺少二維多項式太分解理論，很多一維方法不能很好地推廣到二維上來。我們現在正處于認識的萌芽時代。計算機工業以其部件的小型化和價格日趨低廉而有助于我們解決數據量問題。盡管我們總是受限于數學問題，但仍然認識到，多維系統也給了我們新的自由度。以上這些，使得該領域既富于挑戰性又無窮樂趣，電子信息技術的結合之軟件結臺，傳統產業中可用電產信息技術的地方，仍然可以在生產或很低的條件下使用人力或傳統機械。電予信息技術應到限制，在不同領域和不同水平有各種原因，但爛有一個共大原因是缺乏認識。沒有認識，便沒有應層。

事實上，在一維和二維信號處理理論之間有實質性的差別，而在二維和更高維之間，除了計算上的復雜世方耐差異之外，似乎差別較小。

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目前內屏蔽層接續工藝主要有2種，一是采用雙銅環對屏蔽銅網和內屏蔽層進行壓接，此種方式的缺陷在于容易造成芯線“皮－泡－皮”絕緣層的損傷。二是采用一截銅網與待接續的內屏蔽層重疊搭接，再用塑料扎帶進行綁扎緊固，該方式不能保證內屏蔽層與銅網之間的可靠連接，尤其是當灌入冷封膠時，冷封膠逐漸滲入到內屏蔽層與銅網之間的接觸面形成絕緣層。在這種情況下，如果有外界干擾電流在內屏蔽層上引起較大的縱向電動勢，就會在內屏蔽層與銅網的接續處造成發熱，甚至產生燒損電纜的嚴重后果。因此，必須采取技術手段實現內屏蔽層與接續銅網之間的可靠電氣連接。為保證可靠接續，采用一種含有低熔點金屬的焊錫膏進行快速焊接。具體方案如下：將內屏蔽層剝開2cm，在內屏蔽層與四線組之間纏繞一圈云母紙。在內屏蔽層與接續銅網接頭處的接觸面上，均勻涂抹一種含有低熔點金屬的焊錫膏。將排流線（內屏蔽層與四線組間或在內屏蔽層外有一根銅導線稱為排流線）纏繞綁扎在銅網與內屏蔽層的接頭處，起到一定的固定作用。4．用電子氣焊槍加熱使焊錫膏熔化，實現內屏蔽層、接續銅網、排流線三者的可靠接續。經過反復實踐操作，得出“錫膏焊接法”的特點：一是焊錫膏可以直接涂抹在屏蔽層與銅網的接觸面上，比使用普通焊錫絲操作起來更方便；二是焊錫膏含有助焊劑和焊料粉，與普通焊錫絲相比更易融化，所需加熱時間更短，四芯組外包裹云母紙，起到隔熱、防火和絕緣的作用，僅這兩點就可以避免損壞芯線絕緣層；三是焊錫膏在加熱過程中有較強的去氧化膜功能和較好的粘附性能，焊接質量可靠。

3成端工藝改進

內屏蔽鐵路數字信號電纜在結構上與普通鐵路信號電纜相比，增加了內屏蔽層及排流線。內屏蔽鐵路數字信號電纜引入室外信號箱盒進行成端時，要求將內屏蔽層及排流線引出并接地，這就是內屏蔽鐵路數字信號電纜成端工藝的關鍵點。目前，施工單位常用的工藝，是采用銅壓接管來壓接內屏蔽層、排流線和引出線。然而，內屏蔽鐵路數字信號電纜芯線的“皮－泡－皮”絕緣層在外力作用下容易損傷，作業人員難以掌握恰當的壓接力度，一旦力度過大就會損傷芯線絕緣層，如果施工時只是破皮而未完全破損，那么這一隱患點就難以及時發現，只會在日后的運營過程中隨著列車震動造成的摩擦最終破損而導致芯線對地絕緣不良。因此，解決這一問題的關鍵在于施工過程中要盡量避免對芯線“皮－泡－皮”絕緣層的擠壓。經過大量工程實踐摸索，建議采用一種含有低熔點金屬的焊接材料進行焊接，來替代原來普遍采用的銅環壓接或普通焊錫絲焊接工藝，具體操作如下：首先將內屏蔽層與四線組剝離開，再采用一種基于低熔點金屬構成的焊錫膏將7×0．52塑料銅芯線與內屏蔽層進行焊接，焊接完成后認真整理內屏蔽層，可采用棉布隔離內屏蔽層與四線組，以防銅屏蔽層割傷芯線，由此杜絕損傷電纜芯線。

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1數字電視傳輸技術的特點

（1）數字電視信號在傳輸過程中可靠度更高，原因是數字電視信號是通過多次采樣、量化及編碼后處理得到的。即便在傳輸過程中容易受到外界雜波的干擾，但仍可以用錯誤編碼技術對在額定點評的可控范圍內的干擾波進行及時糾正。（2）數字電視設備方便儲存信號，而且對信號強度和時間沒有要求。（3）信號傳輸的有效性較高。將來，單頻網絡技術將主要運用于數字電視信號的傳播。

2安裝和應用數字電視衛星傳輸技術

2.1安裝衛星接收設備工序

在衛星接收設備安裝前，有關技術工作人員需要對安裝設備的說明書仔細閱讀，熟悉了解每個部件的使用用途，如圖1為衛星接收設備。一是，在接收天線、高頻頭安裝過程中，應該固定住連接接收天線、底座，之后連接上所有高頻頭和接收機間的電纜。二是，安裝接收機。在安裝之前需要接通接收設備電源，之后將在電視機與接收機之間安裝音視頻線。三是，調試接收機，在調試過程中需要對調試說明書內容全面掌握，之后嚴格根據說明書的內容展開調試。

2.2應用衛星接收設備的可行性

在傳輸有線數字電視信號中，衛星接收設備發揮著積極的作用，衛星接收設備質量的高低影響著有線數字電視是否可以正常運作。在近些來信息技術的迅猛發展下，有線數字電視遍布在全國各地，以前的接收設備已經很難滿足傳輸數字電視信號的要求，為了可以更好的滿足人們需求，衛星接收設備應運而生，得到了各地區人們的普遍認可。衛星接收設備既可以在各個地區中發送已經接收的信號，也以發送速度極快被人們所肯定。

2.3維護衛星接收設備注意事項

（1）檢查設備里的連接件。在安裝衛星接收設備中，連接件發揮著尤為關鍵的作用，如果連接件出現松動或者變形情況，那么衛星設備就不能正常運作。所以，有關技術工作人員需要經常檢查與維護連接件。同時，在螺絲表面上有銹蝕后，有關人員需要第一時間處理螺絲，進而確保衛星接收設備能夠正常接收到信號。（2）檢查饋線與高頻頭之間的連接。在這項工作進行過程中，有關人員需要適度的調整衛星接收設備，進而保證衛星接收設備能夠及時接收到信號。在調整衛星天線之前，有關人員需要對如何安裝天線進行了解，之后遵循相關標準實施調整。同時，在調整前，有關人員需要了解是什么原因造成天線出現故障，之后，采取可行的解決措施。

3安裝和應用數字電視傳輸技術

3.1安裝數字電視

安裝對于后期的維護非常重要，所以，在安裝有線數字電視中必須要高度重視。在連接有線數字電視信號中，機頂盒上的信號接入線必須要定期或者不定期檢查，一旦發現有破損情況，應及時換一個新的電纜線。通過調查發現，若是信號接人線是舊的，則有線數字電視網絡就難以保障正常運作。同時在實際操作中，必須要防止塑料式的插頭線使用，進而避免脫落引發故障。在分接電視信號中，必須要做好分支器選型、分配器選型工作，進而提高有線數字電視網絡運作效率。

3.2應用數字電視

傳統模擬電視與有線數字電視對比而言，前者很難接收到數據信號，必須輔助機頂盒才可以，而機頂盒具有占據空間大、接線復雜等不足，已經逐漸被家電市場淘汰。而數字一體機自身內置中包括數字電視高頻頭，可以直接接收到數字信息，不需要使用機頂盒，之后將接收數據、解碼數據、顯示數據融合在一起，實現了“三模式、全數字”的電視播放模式，也正是因為這一使用優勢，有線數字電視徹底淘汰了傳統模擬電視，成為了各地區人們購買家電的首選。

3.3維護數字電視兩種故障的方法

（1）零星用戶故障的維護。這一故障會嚴重影響著有線數字電視網絡的有效運作，所以，有關技術人員需要盡可能降低零星用戶故障的發生率。大多數零星用戶故障的產生都是因為接人電壓值太低而造成的，通常會出現線路接觸不良的狀況。在進行這項工作中，需要檢查好故障所在之處，在明確故障位置后，再展開相應的處理。如：可成立檢查故障小組，并且為用戶開設固定的咨詢熱線，全天二十四小時內為用戶服務，一旦有用戶反應有問題，故障檢查小組就需要及時檢測用戶的有線電視，在找到引發故障的原因后，針對性的解決，保證用戶可以在最短的時間繼續正常使用有線數字電視。（2）局部點片出現故障。這一故障先要深入研究局部點片故障中的線路，在檢查中對接觸不良、導體霉斷等方面進行排查，特別是要光發射機中存在的問題進行深入檢查，在檢查中，維修工作人員需要掌握導致局部點片故障發生的原因全面了解，并且還需要明確解決好這一故障的各種方法，進而保證完善解決這一故障。

4結語

從上面的分析中可見，在普遍推廣和使用有線數字電視下，不但給人們帶來了更多的歡樂，而且也將更多的信息傳遞給人們，在開闊人們知識視野的基礎上，也幫助人們更好的享受了生活。在信息時代的今天，數字電視企業不能因為取得很好的成績而沾沾自喜，還需要對數字電視深入研究，對數字電視技術不斷改進與完善，以便可以為社會公眾提供更多更好的服務。

作者:李曉光 單位:山西廣播電視無線管理中心

參考文獻

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[3]楊睿.數字電視信號傳輸技術研究[J].通訊世界,2016(19):65-66.

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分前端機房在數字電視整體轉換前所做的準備工作主要有兩部分:分前端機房一級數字電視廣播信號平臺的搭建工作和為數字電視整體轉換備用的CMTS、IPQAM、HFC網管信號等窄播信號系統的搭建工作。分前端一級數字電視廣播信號平臺的搭建相對簡單，當主、備路電視廣播光信號傳輸到分前端后，經過光開關對主備路光信號轉換后，輸出到光解復用器對光信號進行解復用，相應數字電視的29CH波長光信號被解出來。把解出來的數字電視光信號按照原模擬信號分前端的一級骨干廣播光信號建設的結構模式進行復制，復制時盡量保證其在結構上和光功率輸出上大體一致，最好能和模擬信號在物理位置上也保持相近，這樣在調整電視廣播信號時就非常方便。窄播信號的混合以及傳輸仍保持和原模擬電視系統廣播窄播相同的模式，我們采用的是廣播窄播1550nm光信號DWDM光合波復用傳輸方式，把分前端CMTS、IPQAM、HFC網管監控的射頻信號進行混合后驅動ITU窄播光發射機，光發射機輸出后與分前端一級電視廣播光信號通過復用器進行光合波，經EDFA放大分配后或直接傳輸到線路，覆蓋分前端機房區域內有線電視及CableModem用戶。由于分前端機房一般帶用戶比較多，受到成本和機房空間等因素的限制，對窄播系統也全部復制一遍不大可能，另外我們數字電視整轉采用的是分區域分批次的方式，可以對窄播系統先行建設能滿足5個區域批次數字電視整轉的窄播信號，和本地的數字電視一級骨干廣播光信號進行合波復用，這樣就成為可以滿足5個區域批次數字電視整轉的廣播窄播系統信號，作為數字電視整轉初期信號割接使用。當然這備用的5個片區數字電視廣播窄播系統信號，只是一個舉例，具體要按照分前端實際使用劃分的片區數來定備用系統信號片區數，實際使用片區多的可以多建幾個備用片區。窄播光發也要選用DWDM特定波長光發射機。在搭建數字電視系統信號平臺時，我們要充分考慮到分前端內不同功率光信號的需求:(1)機房直接傳輸光信號到光接收機的，一般2～3dB的光功率即可;(2)線路上有光分路器的需要5～15dB的光功率;(3)線路上是V－Hub、EDFA的，需要廣播窄播合波直接傳輸到線路上的需要6～8dB的光功率。通過對圖2在結構上簡單的調整即可滿足不同光功率的需求。信號系統搭建時，盡量保證機房光信號傳輸分配物理結構上的一致性，對個別特殊需求的可以稍做調整即可，這樣對機房的運維管理工作會帶來很大便利。

3數字電視整體轉換廣播窄播信號的割接

采用分區域分批次的整轉方式，除了線路上覆蓋有較多用戶的大型節點外，其余光節點模數信號轉換割接工作基本都是在分前端來完成，所以分前端機房是模擬電視信號轉換為數字電視信號的主要割接點。在數字電視整轉前，要對分前端機房覆蓋區域內的光節點全景圖資料進行詳細統計，結合數字電視整換區域批次，提前做好相應的光節點片區規劃工作。按照分區域分批次整轉方式，我們可以把需要數字電視整轉初期的用戶，割接到前期已經建好備用的5個片區數字電視的系統信號上來。數字電視整轉進行一段時間后，前期備用的5個片區光信號將使用完畢時，我們再對沒有數字整轉的信號進行調整，把未整轉完數字電視信號但已經割接走很多信號的片區進行合并，這樣就可以空余出來滿足一到兩片區數字整轉的設備，把該片區的廣播信號更換為數字電視信號即可。然后依次類推，逐步完成數字電視信號的割接。在割接信號時，窄播系統的規劃也非常重要，尤其是IPQAM和CMTS系統，要根據光節點覆蓋雙向IPQAM和CableModem的用戶數做好下行和回傳設備的合理分配，充分考慮IPQAM端口下行流量及CMTS上行端口CableModem數量的負載均衡，這樣就保證了用戶視頻點播的流暢和網絡的順暢，減少了后期的擴容工作，提高了網絡運行的穩定性。在割接電視下行信號時，必然會對相應片區CableModem用戶也進行割接，把下行割接到新建的數字電視系統信號時，回傳也要割接調整到CMTS下行相對應的上行端口。在割接前要做好CMTS端口CableModem數量以及SNR值的統計，主要統計在線的CableModem數量，割接調整后要查看在新端口上線CableModem數量和割接前是否一致，接收發射電平是否正常，端口SNR是否正常。做好與整轉現場人員的溝通，信號割接后在現場及時測量信號，如有問題及時處理。同時要做好資料的更新整理工作，保證資料的準確性。

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線性調頻信號具有非線性相位譜，能夠獲得較大的時寬帶寬積;與其它脈壓信號相比，很容易用數字技術產生，且技術上比較成熟;所用的匹配濾波器對回波信號的多卜勒頻移不敏感，因而可以用一個匹配濾波器處理具有不同多卜勒頻移的回波信號。這將大大簡化信號處理系統，因此它在工程中得到了廣泛的應用。采用這種信號的雷達可以同時獲得遠的作用距離和高的距離分辨率。

一、線性調頻信號的產生方法

隨著數字技術的發展，以前由模擬方法完成的許多功能逐漸被數字方法所取代，復雜的雷達信號的產生也基本完成了由模擬技術到數字技術的質的轉變。因為與模擬方法相比，數字方法具有靈活性好、可靠性高、失真補償方便，及易于實現相參等明顯優越性，現己成為產生高性能線性調頻信號的主要方法。數字方法產生線性調頻信號的方法主要包括兩種，波形存儲直讀法和直接數字合成法（DDS）。

波形存儲直讀法是一種經典的基帶信號產生方法。它是預先根據采用頻率、基帶帶寬、時寬等信號參數，通過線性調頻信號的數學表達式分別計算出兩路正交信號的采樣值，按照順序預先寫入高速內存中。通過對采用時鐘進行計數而順序產生高速內存譯碼地址，依次從高速內存中讀出預先寫入的兩路正交信號的采樣值。I、Q兩路分別經過數模變換、低通濾波產生兩路正交線性調頻基帶信號。這種方法具有原理簡單、成本低廉、對器件依賴小等優點，并具有較好的幅相預失真補償能力，但是存在電路結構比較復雜、需要高速控制電路配合，也增加了軟件的復雜度。經正交調制和倍頻器，對基帶信號進行帶寬擴展和頻譜搬移，輸出所需帶寬和頻段的線性調頻信號。直接數字合成（Direct Digital Synthesis，簡稱DDS）方法。用這種方法產生的線性調頻信號的技術日益受到重視并廣泛應用，它是根據線性調頻信號的頻率線性變化、相位平方變化的特點而設計的。直接數字合成法采用兩級相位累加結構來得到線性調頻信號的二次變化的相位，然后根據相位值查存儲在ROM里的正弦、余弦表，將查得的值經D/A轉化得到相應的I、Q兩路基帶線性調頻信號。這種方法通過數控電路能對DDS輸出波形、頻率、幅度、相位實現精確控制，可在調頻帶寬內對雷達系統的幅度和相位進行校正，產生近乎理想的線形調頻信號。只要改變某些電路的參數設置，就可以改變線性調頻信號的時寬和帶寬。但由于DDS的全數字的全數字結構，雜散電平高是其自身固有的缺陷。

二、線性調頻脈沖信號壓縮的實現方法

線性調頻脈沖信號的壓縮通常有兩種方式：模擬壓縮和數字壓縮。目前模擬式脈沖壓縮器件有：具有大帶寬、小時寬的聲表面波（SAW）器件；中等時寬和中等帶寬的體聲波反射陣列壓縮器等。隨著高速、大規模集成電路器件的發展，對于大時寬大帶寬信號的脈沖壓縮通常采用數字方式壓縮。

數字脈沖壓縮系統較之模擬方法具有一系列優點：數字法可獲得高穩定度、高質量的線性調頻信號，脈沖壓縮器件在實現匹配濾波的同時，可以方便地實現旁瓣抑制加權處理，既可有效地縮小脈沖壓縮系統的設備量，又具有高穩定性和可維護性，并提高了系統的可編程能力。科技論文，壓縮方法。因此，數字處理方法獲得了廣泛的重視和應用。

1、線性調頻脈沖信號的時域數字壓縮實現

線性調頻信號的時域數字脈沖壓縮處理，通常在視頻進行，并采用I、Q兩路正交雙通道處理方案，以避免回波信號隨機相位的影響，可減少約3dB的系統處理損失。中頻回波信號經正交相位檢波，還原成基帶視頻信號，再經A/D變換形成數字信號，進行數字脈沖壓縮處理。I、Q雙路數字壓縮按復相關運算（即匹配濾波）進行，雙路相關運算輸出經求模處理、D/A變換，輸出模擬脈沖壓縮信號；I、Q雙路相關輸出的數字信號還可送后級信號處理。

2、線性調頻脈沖信號的頻域數字壓縮實現

由于高速A/D變換器、大規模集成電路技術以及快速傅立葉變換技術的應用，使寬帶信號的實時處理成為可能。科技論文，壓縮方法。采用DSP及FPGA的頻域數字脈沖壓縮處理的優點是處理速度高、工作穩定、重復性好，并且具有較大的靈活性。

3、線性調頻脈沖壓縮方案

根據線性調頻信號的特點及其脈沖壓縮原理，數字脈沖壓縮系統首先要將回波信號經A/D采樣變成數字信號，再進行脈沖壓縮。時域數字脈沖壓縮實際上是將回波數據與匹配濾波器進行復卷積，而頻域數字脈沖壓縮則是通過對回波數據進行FFT后，與匹配濾波器的系數進行復數乘法運算，然后再經過IFFT得到壓縮脈沖的數字數據。對于N點長度的信號，在時域實現數字脈壓，需要進行L2次復數乘法運算，而頻域卷積法僅需2L1og2L次復數乘法運算，大大減小了運算工作量。另外，考慮到抑制旁瓣加權函數，若在時域實現數字脈壓，不僅要增加存儲器，而且運算量將增加一倍，在頻域實現抑制旁瓣加權函數，不需增加存儲器和運算量。

三、線性調頻脈沖信號的加權處理

線性調頻信號通過匹配濾波器后，輸出脈沖的包絡近似Sinc(x)形狀。其中最大的第一對旁瓣為主瓣電平的一13.2dB，其他旁瓣電平隨其離主瓣的間隔x按1/X的規律衰減，旁瓣零點間隔是1/B。在多目標環境中，這些旁瓣會埋沒附近較小目標的主信號，引起目標丟失。為了提高分辨多目標的能力，必須采用旁瓣抑制的措施，簡稱加權技術。科技論文，壓縮方法。加權可以在發射端、接收端或收、發兩端上進行，分別稱為單向加權或雙向加權。科技論文，壓縮方法。其方式可以是頻率域幅度或相位加權，也可以是時間域幅度或相位加權。科技論文，壓縮方法。此外，加權可在射頻、中頻或視頻級中進行。科技論文，壓縮方法。為了使發射機工作在最佳功率狀態，一般不在發射端進行加權。目前應用最廣的是在接受端中頻級采用頻率域幅度加權。

引入加權網絡實質上是對信號進行失配處理，所以它不僅使旁瓣得到抑制，同時使輸出信號包絡主瓣降低、變寬。換句話說，旁瓣抑制是以信噪比損失及距離分辨力變差為代價的。如何選擇加權函數這涉及到最佳準則的確定。考慮到信號的波形和頻譜的關系與天線激勵和遠場的關系具有本質上的共性，人們應用天線設計中的旁瓣抑制原理，曾提出海明加權、余弦平方、余弦四次方加權等幾種最佳加權函數。但是這些理想的加權函數都較難實現。因此，只能在旁瓣抑制、主瓣加寬、信噪比損失、旁瓣衰減速度以及技術實現難易等幾個方面進行折衷的考慮選取合適的加權函數。

結語：隨著數字技術和大規模集成電路技術的飛速發展，數字脈沖壓縮(也稱脈壓)技術以其性能穩定、抗干擾能力強、控制方式靈活以及硬件系統更小型化等優點，逐步取代早期的模擬脈壓技術，成為現代脈壓系統的發展趨勢。特別是近年來高性能通用數字信號處理器的出現，為雷達脈沖壓縮處理的數字化實現提供了一種工程實現途徑。數字脈壓系統的實現可以滿足體積小、功耗低和成本低等條件，其相關問題的研究成為國內外廣大學者研究的熱點問題之一。

參考文獻：

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2、任培紅《脈沖壓縮信號的特點、產生、及壓縮方法》[J]電訊技術1999(2)；

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中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）01-0100-02

“信號與系統”和“數字信號處理”課程是高等學校信息科學和電氣工程等專業重要的基礎課程。兩門課程的教學內容有著不可分割的內在聯系。在“信號與系統”的教學中，連續信號與系統在前，離散信號與系統在后。因此“信號與系統”課程實際上是“數字信號處理”的基礎課程。這兩者的內容雖然互有側重，各成體系，但依然出現授課內容重復、銜接不合理、綜合不夠等諸多問題，因此不少論文針對這些問題進行了探索研究。[1-3]文獻[4]指出，在相當長時間內，課程的基本理論內容將保持相對穩定，在課程中不斷更新，增加應用實例分析，將成為課程改革的主題。與此相應，必須注重加強綜合性大作業練習和Matlab 實驗。當然這些觀點對于“數字信號處理”課程也是適用的。

結合多年在兩門課程的教學經驗，論文將對這兩門課程的相互關系以及教學思路和方法進行探討，以期能克服這兩門課程在設置和課堂教學實施中存在的一些問題，提升兩門課程的教學效果。

一、課程設置弊端

目前在大多數高校的相關專業都開設了“信號與系統”和“數字信號處理”課程，但這兩門課程的設置普遍存在一些弊端，主要表現為：

“信號與系統”課程和“數字信號處理”課程內容有部分混疊。現行絕大多數“數字信號處理”教材，對離散信號與系統的分析、Z變換等內容都做了系統的分析，這部分知識點與“信號與系統”中的內容基本重復。正是由于兩門課程的主要內容存在一定篇幅的重復，按照課程教學計劃實施教學，會使部分內容重復講授，造成有限課時的浪費。因而在高校縮減課時的總體趨勢下，相關專業對課程內容進行優化整合具有現實意義。

“信號與系統”和“數字信號處理”課程中有關離散信號與系統分析，以及Z變換等部分內容缺乏統一性、完整性和系統性。兩門課程雖然都是對信號和系統進行講解，卻沒有形成有機的整體，在教學過程中經常存在配合不好的現象。而在課程開設時，學校為了課程各自體系的完整，出現授課的重復性和不相關性等問題，對學生系統掌握連續和離散信號與系統的分析人為制造了障礙。

兩門課程都具有理論性過強，不易理解，而實際應用較少的特點。厚厚的教材、大量的數學公式及推導過程、眾多需要理解和掌握的知識點，加大了學習的難度，使學生在學習過程中形成畏懼心理，又對后續課程的學習喪失興趣和信心。另外，課程缺乏“新鮮元素”，絕大多數教材沒有介紹信號最新的技術和發展趨勢，教師在授課時也會因為課時問題而忽略這部分信息，以至于使部分學生認為學習“信號與系統”課程和“數字信號處理”課程缺乏實用性，降低了學生學習的興趣和動力。

正是課程在設置時存在的這些問題，在某種意義上給教師授課和學生學習帶來一定困難。針對這些問題，論文將結合本院課程體系現狀，分析這兩門課程優化整合的思路。

二、宿遷學院課程體系現狀

在本院電子信息工程專業，“信號與系統”課程開設在本科第四學期，“數字信號處理”開設在第五學期，經過長達兩個月的假期，學生對很多內容產生遺忘的現狀，這就為“數字信號處理”的學習帶來困難。因此，“數字信號處理”課程的前幾章主要涉及離散信號與系統的時域分析以及Z變換，這部分內容實際在前面課程已經講授過。文獻[5]的作者結合其專業的具體情況，經過3年的對比教學，得出在“數字信號處理”課程的開始前，以8個學時來復習“信號與系統”課程的基本概念和理論是最佳的教學方式的結論。

然而，本院電子信息工程專業的教學計劃中，“信號與系統”理論50學時、實驗10學時，“數字信號處理”理論40學時、實驗5學時，這兩門課程的學時較少。由于“信號與系統”課程教學內容多，而課時偏少，在一個學期將本該70課時左右的課程壓縮到50課時，具有很大難度。因此，把離散部分的許多基本內容留給后續課程講解，如離散信號與系統的時域與Z域分析這部分內容主要放置在“數字信號處理”中講解，將有限的課時用于連續信號與系統的分析講解，這更有利于提高課時利用率。另外，結合課程特點，為了促進學生對理論知識的理解和掌握，本院將一定數量的習題課改為學生課后習題，并結合課程考核以督促學生獨立認真完成，通過這種做法，將有限課時用于課程內容講授和師生互動。

三、課堂教學方式和方法

1.啟發式教學

這兩門課程都具有自身內容抽象，僅憑想象難以理解的特點，教師照本宣科將使學生感到煩躁，喪失學習興趣，在具體教學中運用了以下教學方法：第一，采用“類比”的方法。教師根據“信號與系統”特有的對稱特性，按連續時間信號與系統的分析方法，采用類比方法分析離散時間信號與系統。在傅里葉變換的基本性質和拉氏變換的基本性質等的講解中也采用了該方法；第二，課堂教學盡可能體現“提出問題、分析問題和解決問題”這個過程。在教學中教師通過問題來啟發、引導學生積極思考和分析問題，盡量讓學生在實踐中解決問題，使學生在課程學習過程中逐漸提高學習的興趣和能力。

2.傳統教學與現代電教法的結合

傳統教學主要以教師板書，學生記筆記為主，雖然具有思路詳細、公式定理推導嚴謹的優點，但這種“滿堂灌”的教學方式在增加教師勞動強度的同時，沉悶的課堂氣氛也降低了學生學習的興趣。現代電教法在授課時雖然能有“聲”有“色”，但是過多的感官刺激也會使學生麻痹，另外，電教法在課堂教學中普遍存在信息容量大的問題，相比傳統教學法，學生需要接收更多信息，如果課后學生未及時復習整理，將會出現課堂熱鬧，下課作業困難，學生考試成績不理想的現象。傳統教學與現代電教法為主的教學模式各有優缺點，在教學中扮演著各自不同的角色，教師取長補短、靈活應用不同的教學方法，才能改善授課效果。因此在教學過程中，筆者根據課程的特征靈活應用多種教學方法，如以電教法為主，傳統教學為輔的教學模式，以提高教師授課效率和學生學習興趣。

電教法可以分為“多媒體教學”以及“網絡教學”兩種模式。多媒體教學主要指教師課堂授課使用多媒體輔助教學，這要求備課時準備課件。圖文并茂的視覺演示為抽象概念的講解提供了方便，另外多媒體教學還可以增加較多的應用示例，拓寬學生的知識面，提高學生的學習興趣。但這種教學方式也存在一些缺點，如過多的視覺沖擊會造成學生視覺疲勞。

為了彌補傳統教學模式與多媒體教學手段的局限性，本院正在積極建設“信號與系統”網絡課程。課程網站為學生自主學習創造了條件，提供了幫助和指導。教師將課程教學大綱和學習要求、教學課件、習題、模擬試題及實驗教學等資源放置在課程網站上，可以方便學生自學。而網絡課程中的在線交流模塊，方便了教師對學生進行教學指導和答疑，加強了師生之間的交流，提高了學生學習的興趣。當然教師應該引導和督促學生訪問課程網站，積極利用豐富的學習資源。比如將傳統的紙質作業上網，要求學生登錄自己的帳號，完成規定數量的習題并實時由系統打分，在課程考察時將這部分成績納入期末成績。網絡課程可以克服傳統教學對教學時間、教學地點的限制，促進教學質量的提高。

四、實踐教學

實踐教學可以使學生對信號及信息處理領域有一個全面的認識，因此實踐教學是至關重要的一個教學環節，合理安排實踐教學對課程的學習很重要。本課程的實驗教學可以結合Matlab 軟件應用安排編程練習。目前，這種做法已取得國內、外廣大任課教師的共識。[4]本院這兩門課程實驗主要采用Matlab軟件仿真的方式，主要由驗證性實驗和綜合設計性實驗組成。驗證性實驗是為了培養學生的實驗動手能力和數據處理等其它技能。比如在“信號與系統”的驗證性實驗中，設計了用Matlab 軟件實現常見連續和離散信號，通過這個實驗，學生可以初步了解使用Matlab軟件編程實現一些簡單函數的方法，為后繼設計性和驗證性實驗打下基礎。在進行了一定數量的驗證性實驗之后，就可以進行綜合性實驗。綜合設計性實驗要求學生根據實驗要求編寫程序，獲取仿真結果，并對結果進行分析總結，并完成相應思考題。這能夠培養學生分析、解決問題的能力，提高學生設計的能力。

五、結論

結合近幾年對這兩門課程的教學實踐和思考，筆者認為“信號與系統”是“數字信號處理”的基礎課程。“信號與系統”的課程重點在于連續信號和連續系統的分析和處理上，強調信號和系統的一些基本概念和傅立葉變換、拉普拉斯變換以及Z變換三大基本變換的學習，使學生建立起信號與信息處理類課程學習的思維方式與方法。“數字信號處理”課程教學重點是離散信號和離散系統的分析與處理，強化學生工程設計以及工程應用的思想，為后續課程提供理論基礎和技術支持。

理順課程之間關系，明確各課程的任務和地位，統一規劃才能使課程之間很好銜接。課程體系的建設以及整合優化是一項系統工程。教師在長期教學實踐過程中，只有不斷發現和思考問題，積極解決教學中存在的一些問題，進一步改進和完善教學工作，才能取得更好的教學效果。

參考文獻：

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[2]周小微，金寧，胡建榮.信號處理課程群教學改革的實踐與探索[J].中國電力教育，2011，（1）：86-87.

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由于數字信號處理這款軟件涉及大量的運算，所以教師自己繪制圖像時會耗費大量的精力，如果通過一個簡易的軟件來繪制圖像，就會大大減輕教師的工作。

根據數字信號處理這門課程的基本內容，我們將這款軟件分為4個模塊來進行開發，具體分為時域分析、頻域分析、復頻域分析以及濾波器四大模塊，每一個模塊又由一些功能模塊組成，它們各自對應了數字信號處理這門學科的內容。

在涉及這款軟件中，我們盡量要做到界面友好簡易，教師不需要了解軟件代碼，只需要填寫繪制圖像的最基礎特征，然后圖像即可繪制，并且，盡量使用大學廣泛使用的編程語言，從而使得教師不需要單獨安裝另一軟件，經過刷選，Matlab擁有自己獨特的數字信號繪制圖像語言及界面開發工具，完全符合開發的需求。

2.軟件開發

2.1 軟件的整體結構

如前文所寫，在開發軟件時，我們按照數字信號課程分成四個模塊，并加入一個幫助模塊，這樣，軟件開發的基本結構就成型了，如圖2.1所示。

2.2 軟件的具體設計

在具體設計軟件時，又分為兩大階段，第一階段是用戶使用的界面，目標是簡明易懂，用戶可以直接操作，通過簡單地操作完成自己的目標。

因此，軟件主界面圖以MATLAB為平臺，如圖2.1所示，這種平臺具有操作方便，功能完善，能夠更方便直接的對數據文件進行計算和處理，輸出形象直觀等特點。

首先用MATLAB的GUIDE建立開始主界面，然后在主界面設置按鈕，分別對應六大功能，設置好后，分別設置跳轉功能，使得點擊開始界面后可以跳轉到各個功能的子界面。子界面的設置與主界面大致相同，但是要多設置”返回”按鈕的功能，通過返回按鈕，返回到之前的開始界面，在子界面之下，則是功能界面，也就是各個不同子界面繪制功能的具體界面，通過跳轉功能，使得子界面和功能界面連接到一起，在功能界面，關鍵是一個界面上實現多個功能，這就要求在一個有限的空間內分配好各個按鈕和生成圖像的位置。

第二階段則為數字圖像處理各個具體功能繪圖的代碼編寫，通過matlab進行編寫，下面是一個巴特沃斯低通模擬濾波器生成代碼，：

3.結果展示

軟件編寫結束后，子界面成果如圖3.1所示。

由圖3.1可以看到，進入復頻域子界面后，有兩種不同功能的繪圖模式，并且有著返回和退出功能。

圖3.2是DTFT功能界面，由圖可見，當輸入需要繪制圖形的參數后，選取確定，則相關圖像就會繪制出來。

4.結束語

論文完成了一個Matlab教學輔助程序的開發，從而克服了數字圖像處理難以繪圖的缺點，擁有簡單直觀，便于操作的優點。

篇12

頻移鍵控（FSK）是用不同頻率的載波來傳送數字信號，并用數字基帶信號控制載波信號的頻率。具有抗噪聲性能好、傳輸距離遠、誤碼率低等優點[1]。在中低速數據傳輸中，特別是在衰落信道中傳輸數據時，有著廣泛的應用。但傳統的用硬件實現FSK的方法，特別是相干解調需要提取載波，設備相對比較復雜,成本比較高。本文基于 FPGA 芯片，采用 VHDL語言提出了一種 FSK調制解調器的實現方法。

1 . FSK調制

FSK調制的核心部分包括分頻器、二選一選通開關等。圖1[2]中的兩個分頻器分別產生兩路數字載波信號；二選一選通開關的作用是：以基帶信號作為控制信號，當基帶信號為“0”，選通載波f1；當基帶信號為“1”時，選通載波f2。從選通開關輸出的信號就是數字FSK信號，調制信號為數字信號。

圖1 FSK調制方框圖

FSK調制VHDL程序仿真圖如圖2所示，載波f1和f2分別是通過對clk的12分頻和2分頻得到的。

圖2 FSK調制VHDL程序仿真圖

2.FSK解調

在解調器的設計中,已調信號是連續的波形，有兩個不同的頻率，在 FPGA實驗平臺上，已調信號可以通過矩形脈沖來代替，在一定的時間內，通過檢測時鐘上升沿來確定輸入信號的頻率，從而判斷出基帶信號。在本設計中，先設計一個同步信號，即當同步信號start為高電平時開始解調。論文格式。

圖3 FSK解調方框圖

圖4是依照圖3[2]編寫VHDL語言解調程序得到的時序仿真圖，在仿真圖中，clk是輸入的時鐘信號，start信號為高電平，編輯輸入調制信號x，通過時序仿真得出結果。論文格式。從圖中可以看出，輸出信號 y有延遲。計數器q計數時鐘信號clk的上升沿，m計數輸入調制信號的上升沿，計數器q計數到11時清零，若計數器q為10時，m計數小于等于3則判基帶信號為“0”，否則判為“1”。論文格式。

圖4 FSK解調VHDL程序仿真圖

3.結論

整個設計使用VHDL語言編寫，以EP1K30144-3為下載的目標芯片，在MAX+PLUSⅡ軟件平臺上進行布局布線后進行波形仿真，得到了正確的波形。結果正確無誤，經驗證滿足預期的設計指標要求，且其整個工作過程可通過軟件波形仿真，或是實際硬件電路通過示波器來直觀、清晰觀察。傳統的FSK調制解調方式都是采用硬件電路實現，電路復雜、調試不便，采用VHDL語言用FPGA來實現的調制解調方式，設計靈活、修改方便，有效地縮小了系統的體積，增加了可靠性，具有良好的可移植性及產品升級的系統性。

參考文獻

[1] 陳華鴻.頻移鍵控(FSK)及其最新應用[J ].現代計算機,2000(9) :36-39.

篇13

數字調制解調技術是現代通信的重要技術之一。對于數字通信系統而言，因為所傳送的基帶數字信號中包含的是低頻部分，不適用于遠距離傳輸。如果需要進行遠距離的傳輸，例如對于有限帶寬的高頻無線信道、光纖信道等傳輸時，就需要對基帶數字信號進行載波調制后再進行傳輸。因此，數字調制是指將基帶數字信號的頻譜搬移到較高的載波頻譜。數字調制包括移幅鍵控（ASK）、移頻鍵控（FSK）、移相鍵控（PSK）等調制方式。其中，頻移鍵控是一種易于實現，方法簡單的技術，另外，在解調時不需要恢復本地載波，能夠實現異步傳輸。此外，頻移鍵控的抗噪聲能力和抗衰落性能力也比較強。因此，頻移鍵控調制技術得到了廣泛地應用。本論文主要研究二進制頻移鍵控（2FSK）調制解調系統的實現，仿真完成對數字信號的調制及解調。

1 二進制移頻鍵控（2FSK）原理

頻移鍵控容易實現，但其主要的缺點是占用頻帶較寬，其頻帶利用率低。故頻移鍵控一般主要應用在低、中速數據的傳輸，以及頻帶較寬的信道與衰落信道。

頻移鍵控是利用載波的頻率變化來傳遞數字信息。二進制頻移鍵控（2FSK），是指載波的頻率隨二進制基帶信號的變化，在兩個頻率點f1和f2之間變化。表達式如下：

發送1時

發送0時

產生2FSK信號的方法一般主要有兩種。一種是直接調頻法，即可以采用模擬電路來實現。另一種是采用鍵控法。鍵控法是在二進制基帶矩形脈沖序列的控制下，通過開關電路對兩個不同的獨立頻率源進行選擇，使其在每一個碼元期間輸出f1和f2兩個載波之一。

解調與調制是一個相反的過程，其原理是將一個2FSK信號分解為上下兩路2ASK信號，再對兩路2ASK信號分別進行解調，然后再做判決。這里的抽樣判決是直接比較兩路信號抽樣值的大小。2FSK信號的常用解調方法包括非相干解調（包絡檢波）和相干解調。

2 2FSK調制解調的仿真分析

通過MATLAB仿真設計程序，實現2FSK信號的調制解調的程序仿真。誤碼率是衡量一個數字通信系統性能的重要指標，又由于ASK與FSK均具有相干和非相干解調方法，所以將相干ASK、非相干ASK、相干FSK以及非相干FSK與PSK的誤碼率進行預測對比。

仿真：產生一個二進制數作為隨機信號源，如圖1所示；分別用兩個頻率的余弦函數作為載波；對該信號進行制2FSK調制；模擬加入一個高斯白噪聲；然后對調制信號進行解調，通過低通濾波器和判別器產生接收信號。2FSK的調制波形如圖2所示，2FSK的解調過程如圖1所示。

圖1 二進行隨機序列

圖2 2FSK調制波形

圖3 相干解調后的信號與原序列比較

圖4 非相干解調后的信號與原序列比較

分析：通過調制信號的時域波形圖，可知原信號經過2FSK調制，再經過解調后的信號與原信號大體一致。仿真結果的分析說明該2FSK仿真模型是成功的、符合理論的。

3 誤碼率仿真分析

我們假設同一幅度的信號，分別經過2ASK相干解調、2ASK非相干解調、2FSK相干解調、2FSK非相干解調、2PSK解調后根據小表比較信噪比和誤碼率的關系。

分析：隨著信噪比的增大，各種方式的誤碼率都會減少。而對同一調制方式而言，相干解調方式的誤碼率要低于非相干解調方式的誤碼率。在信噪比較大時，2FSK系統的相干解調和非相干解調差距減少。在誤碼率相同的情況下，所需要的信噪比2ASK最高，2FSK其次，2PSK最小；反過來，若信噪比一定時，2PSK系統的誤碼率比2FSK的小，2FSK系統誤碼率比2PSK的小。

圖5 誤碼率曲線

4 結束語

本論文設計運用了MATLAB實現了2FSK調制解調過程的仿真，在調制解調過程中觀察了各個環節時域和頻域的波形，并對比了2ASK、2FSK、2PSK三種誤碼率情況。從仿真結果與理論結果的對比，從而得出此次仿真的可靠性。

參考文獻