Holdings: Digitale Signalverarbeitung mit MATLAB

Digitale Signalverarbeitung mit MATLAB: Grundkurs mit 16 ausführlichen Versuchen

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Bibliographic Details
Main Author:	Werner, Martin (Author)
Format:	Book
Language:	German
Published:	Wiesbaden Springer Vieweg [2019]
Edition:	6., vollständig überarbeitete Auflage
Series:	Lehrbuch
Subjects:	Digitalfilter Digitale Signalverarbeitung MATLAB Abtastung Analog-Digital-Umsetzung DFT Digitalisierung Digitaltechnik Elektronik Elektrotechnik FFT FIR Faltung Filter Goertzel-Algorithmus IIR LTI-Systeme Quantisierung Signale Spektralanalyse Stochastische Signale Systeme zeitdiskrete Signale Aufgabensammlung Lehrbuch
Online Access:	Inhaltstext http://www.springer.com/ Inhaltsverzeichnis
Physical Description:	XXI, 392 Seiten Illustrationen, Diagramme 24 cm x 16.8 cm
ISBN:	9783658186463

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adam_text	INHALTSVERZEICHNIS 1 ERSTE SCHRITTE IN MATLAB .................................................................................... 1 1.1 LEMZIELE ......................................................................................................... 1 1.2 WARUM MATLAB? .......................................................................................... 2 1.3 PROGRAMMSTART UND EINFACHE BEFEHLE ............................................................. 2 1.3.1 MATLAB-ENTWICKHMGSUMGEBUNG ................................................... 2 1.3.2 EINFACHE ARITHMETISCHE OPERATIONEN ................................................ 3 1.3.3 KONSTANTEN UND VARIABLEN ................................................................. 4 1.3.4 MATLAB HELP-KOMMANDO ............................................................... 5 1.3.5 VEKTOREN UND MATRIZEN ....................................................................... 6 1.3.6 VORDEFINIERTE MATLAB-FUNKTIONEN UND EINFACHE GRAFIKEN ........... 10 1.4 SCHREIBEN EINES MATLAB-PROGRAMMS IM EDITOR-WINDOW ....................... 12 1.4.1 MATLAB-EDITOR ................................................................. 12 1.4.2 PROGRAMMKONTROLLE UND LOGISCHE OPERATOREN .................................. 14 1.4.3 VERKETTETE PROGRAMME UND UNTERPROGRAMME .................................. 15 1.4.4 VERSUCHSDURCHFUEHRUNG ....................................................................... 18 1.5 MATLAB HELP UND MATLAB DEMO ........................................................... 18 1.6 UEBUNGEN ........................................................................................................... 19 1.7 ZUSAMMENFASSUNG ............................. 21 1.8 QUIZ 1 .......................................................................................... 22 1.9 LOESUNGSHINWEISE ............................................................................................ 22 LITERATUR ..................................... 25 2 ELEMENTARE ZEITDISKRETE SIGNALE ................................................................................ 27 2.1 LEMZIELE ......................... 27 2.2 GRUNDLAGEN ....................................................................................................... 28 2.2.1 ZEITDISKRETE SIGNALE ............................................................................ 28 2.2.2 VORBEREITENDE AUFGABEN ..................................................................... 32 2.2.3 VERSUCHSDURCHFUEHRUNG ....................................................................... 32 2.3 AUDIOSIGNALE ................................................................................................... 33 2.3.1 TOENE, KLAENGE UND GERAEUSCHE ............................................................. 33 2.3.2 SYNTHESE EINES AUDIOSIGNALS ............................................................. 34 XV XVI INHALTSVERZEICHNIS 2.3.3 ADSR-PROFIL ......................................................................................... 36 2.3.4 HARMONISCHE ...................................................................................... 37 2.3.5 VORBEREITENDE AUFGABEN ...................................................................... 38 2.3.6 VERSUCHSDURCHFUEHRUNG ........................................................................ 38 2.4 ZUSAMMENFASSUNG ........................................................................................... 39 2.5 QUIZ 2 .......................................................................................... 40 2.6 LOESUNGSHINWEISE ............................................................................................. 40 LITERATUR ...................................................................................................................... 42 3 DISKRETE FOURIER-TRANSFORMATION ............................................................................ 43 3.1 LEMZIELE ......................................................................................................... 43 3.2 WARUM DISKRETE FOURIER-TRANSFORMATION? ..................................................... 44 3.3 GRUNDLAGEN ....................................................................................................... 44 3.3.1 FOURIER-TRANSFORMATION VON PERIODISCHEN FOLGEN ........................... 45 3.3.2 OFT DER KOSINUSFOLGE ........................................................................ 47 3.3.3 EIGENSCHAFTEN DER DISKRETEN FOURIER-TRANSFORMATION ..................... 49 3.3.4 VORBEREITENDE AUFGABEN ...................................................................... 51 3.3.5 VERSUCHSDURCHFUEHRUNG ........................................................................ 52 3.4 KLIRRFAKTORMESSUNG MIT DER DPT ............................................................... 53 3.4.1 KLIRRFAKTOR ........................................................................................... 53 3.4.2 VORBEREITENDE AUFGABEN ...................................................................... 56 3.4.3 VERSUCHSDURCHFUEHRUNG ........................................................................ 57 3.5 ZUSAMMENFASSUNG ........................................................................................... 59 3.6 QUIZ 3 ................................................................................................................ 59 3.7 LOESUNGSHINWEISE ............................................................................................. 60 LITERATUR ...................................................................................................................... 65 4 KURZZEITSPEKTRALANALYSE GRUNDLAGEN ...................................................................... 67 4.1 LEMZIELE ......................................................................................................... 67 4.2 GRUNDLAGEN DER SPEKTRALANALYSE MIT DER OFT .............................................. 68 4.2.1 SPEKTRALANALYSE .................................................................................. 68 4.2.2 SPEKTRUM DES ZEITDISKRETEN SIGNALS ................................................... 71 4.2.3 FENSTERUNG .......................................................................................... 73 4.2.4 DISKRETE FOURIER-TRANSFORMATION ....................................................... 76 4.2.5 VORBEREITENDE AUFGABEN ...................................................................... 78 4.2.6 VERSUCHSDURCHFUEHRUNG ........................................................................ 78 4.3 MEHRFREQUENZWAHLVERFAHREN ............................. 79 4.3.1 DTMF-TOENE ........................................................................................ 79 4.3.2 VORBEREITENDE AUFGABEN ..................................................................... 79 4.3.3 VERSUCHSDURCHFUEHRUNG ........................................................................ 80 4.4 ZUSAMMENFASSUNG ........................................................................................... 81 4.5 QUIZ 4 ............................................................................................................... 82 4.6 LOESUNGSHINWEISE ............................................................................................. 83 LITERATUR ...................................................................................................................... 86 INHALTSVERZEICHNIS XVII 5 SPEKTROGRAMM .............................................................................................................. 87 5.1 LERNZIELE ......................................................................................................... 88 5.2 KURZZEIT-SPEKTRALANALYSE ................................................................................ 88 5.2.1 GRUNDLAGEN ........................................................................................... 88 5.2.2 VORBEREITENDE AUFGABEN ...................................................................... 92 5.3 FENSTERFOLGEN ZUR SPEKTRALANALYSE ................................................................. 93 5.3.1 DREIECK- UND BLACKMAN-FENSTER ....................................................... 93 5.3.2 VORBEREITENDE AUFGABEN ...................................................................... 96 5.3.3 VERSUCHSDURCHFUEHRUNG ........................................................................ 96 5.4 KURZZEITSPEKTRALANALYSE MIT DEM SPEKTROGRAMM ........................................ 99 5.4.1 CHIRP-SIGNAL ........................................................................................ 99 5.4.2 SPEKTROGRAMM ....................................................................................... 100 5.4.3 AUDIOSIGNALE ......................................................................................... 102 5.4.4 VORBEREITENDE AUFGABEN ........................................................................ 104 5.4.5 VERSUCHSDURCHFUEHRUNG .......................................................................... 104 5.5 ZUSAMMENFASSUNG ............................................................................................. 105 5.6 QUIZ 5 ................................................ 106 5.7 LOESUNGSHINWEISE ............................................................................................... 106 LITERATUR ........................................................................................................................ 112 6 SCHNELLE FOURIER-TRANSFORMATION ................................................................... ...113 6.1 LEMZIELE ............................................................................................................ 113 6.2 WARUM SCHNELLE FOURIER-TRANSFORMATION? ....................................................... 114 6.3 KOMPLEXITAET DER DFT ......................................................................................... 114 6.3.1 SUMMENFORMEL DER DFT ...................................................................... 115 6.3.2 VORBEREITENDE AUFGABEN ........................................................................ 116 6.3.3 VERSUCHSDURCHFUEHRUNG .......................................................................... 116 6.4 RADIX-2-FFT ..................................................................................................... 117 6.4.1 ALGORITHMUS DER RADIX-2-FFT .............................................................. 117 6.4.2 BUTTERFLY-OPERATION ...................................................... 119 6.4.3 KOMPLEXITAET DER RADIX-2-FFT ............................................................. 121 6.4.4 PROGRAMMIERUNG DER DIT-RADIX-2-FFT ............................................... 122 6.4.5 VORBEREITENDE AUFGABEN ........................................................................ 127 6.4.6 VERSUCHSDURCHFUEHRUNG .......................................................................... 128 6.4.7 MATLAB-BEFEHLE ZUR DISKRETEN FOURIER-TRANSFORMATION ............... 129 6.5 FFT FUER REELLE SIGNALE ...................................................................................... 129 6.5.1 GRUNDLAGEN ............................................................................................. 129 6.5.2 SIMULTANE FFT ZWEIER REELLER SIGNALE ................................................. 131 6.5.3 FFT FUER REELLE SIGNALE .......................................................................... 131 6.5.4 VORBEREITENDE AUFGABEN ........................................................................ 132 6.5.5 VERSUCHSDURCHFUEHRUNG .......................................................................... 132 6.6 SCHNELLE FALTUNG ................................................................................................. 133 6.6.1 FFT STATT FALTUNGSSUMME ................................................ 133 6.6.2 VERSUCHSDURCHFUEHRUNG .......................................................................... 134 INHALTSVERZEICHNIS XIX 9.4 FOURIER-APPROXIMATION ..................................................................................... 192 9.4.1 FOURIER-REIHE DES FREQUENZGANGES ..................................................... 192 9.4.2 VORBEREITENDE AUFGABEN ........................................................................ 193 9.4.3 VERSUCHSDURCHFUEHRUNG .......................................................................... 193 9.5 FOURIER-APPROXIMATION MIT FENSTERUNG ............................................................ 193 9.5.1 GLAETTUNG DURCH 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........................................................................................................................ 211 10 INFINITE-DURATION-IMPULSE-RESPONSE-SYSTEME .......................................................213 10.1 LERNZIELE ....................................... 213 10.2 EINFLUSS DER POLE AUF DEN FREQUENZGANG ....................................................... 214 10.3 BLOCKDIAGRAMM ............................................................................................... 216 10.4 IMPULSANTWORT ................................................................................................. 218 10.5 PARTIALBRUCHZERLEGUNG DER UEBERTRAGUNGSFUNKTION ........................................ 220 10.6 SPRUNGANTWORT ................................................................................................. 223 10.7 IIR-FILTER 4. ORDNUNG ...................................................................................... 223 10.8 ZUSAMMENFASSUNG ............................................................ 224 10.9 QUIZ 10 ................................................................... 224 10.10 LOESUNGSHINWEISE .............................................................................................225 LITERATUR ........................................................................................................................228 11 ENTWURF DIGITALER IIR-FILTER .................................................................................... 229 11.1 LERNZIELE ................................................................................. 229 11.2 IIR-FILTER ......................................................................................................... 230 11.3 ENTWURF EINES BUTTERWORTH-TIEFPASSES ......................................... 231 11.3.1 TOLERANZSCHEMA UND FILTERTYP ......................................................... 231 11.3.2 ZEITKONTINUIERLICHER BUTTERWORTH-TIEFPASS .................................... 231 11.3.3 DIMENSIONIERUNG DES ZEITKONTINUIERLICHEN BUTTERWORTH-TIEFPASSES. .. 234 11.3.4 VORBEREITENDE AUFGABEN - BUTTERWORTH-TIEFPASS .......................... 236 11.3.5 BILINEARE TRANSFORMATION ..................................................................237 11.3.6 FREQUENZTRANSFORMATION ................................................................... 239 11.4 IIR-FILTERENTWURF MITTELS STANDARDAPPROXIMATIONEN ANALOGER TIEFPASSFILTER ..................................................................................................... 241 11.5 ZUSAMMENFASSUNG .......................................................................................... 243 INHALTSVERZEICHNIS XXI 14.4.3 QUANTISIERUNGSFEHLER ........................................................................318 14.4.4 VORBEREITENDE AUFGABEN ................................................................. 321 14.4.5 VERSUCHSDURCHFUEHRUNG ...................................................................... 323 14.5 ZUSAMMENFASSUNG ...........................................................................................325 14.6 QUIZ 14 .............................................................................................................. 326 14.7 LOESUNGSHINWEISE .............................................................................................327 LITERATUR ................................................................... 331 15 REALE DIGITALE FILTER: KOEFFIZIENTENQUANTISIERUNG .............................................. 333 15.1 LEMZIELE ......................................................................................................... 333 15.2 WORTLAENGENEFFEKTE ........................................................................................... 334 15.3 FIR-FILTER MIT QUANTISIERTEN KOEFFIZIENTEN ..................................................... 335 15.3.1 FEHLERMODELL UND FEHLERFREQUENZGANG .......................................... 335 15.3.2 VORBEREITENDE AUFGABEN ................................................................. 337 15.3.3 VERSUCHSDURCHFUEHRUNG ......................................................................337 15.4 UER-FILTER MIT QUANTISIERTEN KOEFFIZIENTEN .....................................................339 15.4.1 KASKADENFORM .................................................................................. 339 15.4.2 KOEFFIZIENTENQUANTISIERUNG UND POLAUSDUENNUNG ............................. 340 15.4.3 VORBEREITENDE AUFGABEN ................................................................. 343 15.4.4 VERSUCHSDURCHFUEHRUNG ......................................................................348 15.5 ZUSAMMENFASSUNG ...........................................................................................349 15.6 QUIZ 15 ............................................................................................................. 349 15.7 LOESUNGSHINWEISE ............................................................................................. 350 LITERATUR ........................................................................... 353 16 REALE DIGITALE FILTER: QUANTISIERTE ARITHMETIK ..................................................... 355 16.1 LEMZIELE ......................................................................................................... 355 16.2 QUANTISIERTE ARITHMETIK .................................................................................. 356 16.2.1 ADDIERER: UEBERLAUF UND GROSSE GRENZZYKLEN .................................. 356 16.2.2 MULTIPLIZIERER: INNERES RAUSCHEN UND KLEINE GRENZZYKLEN ......... 357 16.2.3 NICHTLINEARES SYSTEM 2. ORDNUNG ................................................... 362 16.3 VORBEREITENDE AUFGABEN .................................................................................. 363 16.4 VERSUCHSDURCHFUEHRUNG ................................................................... 369 16.5 ZUSAMMENFASSUNG .......................................................................................... 377 16.6 QUIZ 16 ........................... 378 16.7 LOESUNGSHINWEISE ............................................................................................ 378 LITERATUR ........................................................................................................................ 384 WEITERFUEHRENDE LITERATUR ................................................................................................. 385 STICHWORTVERZEICHNIS ......................................................................................................... 387
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