在常见离散时间信号时频域分析界面中要展示8种常见离散时间信号的时、频域函数图,其中实指数序列底数a值与正弦序列的频率f值是可变的,通过a、f的变化观察输出函数图的变化可以分析常见离散信号的的时域信号图与有限长度序列的傅里叶变换频谱,因此构建该界面需要用到以下GUI对象:(1)通过Pushbutton对象(按钮)分别选用不同的信号进行分析。(2)通过Edit Text对象(编辑框)完成相关信号参数的编辑。(3)用两个Axes对象分别绘制所选信号时域图、频域图,外加一个Pushbutton对象用来完成返回实验主界面功能。设计出来的常见离散时间信号的时频域分析界面如图2.3所示。
通过菜单栏选择,点击它们可以分别进入离散信号的基本运算界面和LTI离散系统时频域分析界面。
在离散信号的基本运算界面中主要完成常见信号的时域尺度变换运算、常见离散信号的加、减、乘运算和正余弦信号的卷积运算,并展现基本运算的输出图形。因此,构建该界面需要以下的GUI对象:(1)运用到了Pop-up Menu对象完成对常见离散信号的选择。(2)运用Pushbutton对象完成对所选信号的尺度变换、平移、翻转、加法、减法、乘法等运算功能。(3)运用Axes图表绘制所选原始信号图以及运算结果图。设计出来的离散信号的基本运算界面如图2.4所示。
图2.4 离散信号的基本运算界面
在离散LTI系统的时域系统分析中,通过改变说明区给定的二阶LTI系统方程的系数与激励来分析离散LTI系统的输出响应图,借此达到离散系统的时域分析。因此,构建该界面主要需要用到以下GUI对象:(1)运用Static Text对象来输出说明LTI系统方程。(2)运用Edit Text对象来编辑LTI系统函数的系数。(3)运用Pushbutton对象完成
7
激励的选择与界面返回。(4)运用Axes对象展现LTI系统响应输出波形分析。所设计的LTI系统的时域分析界面如图2.5(a)所示。
在离散LTI系统的频域系统分析中,通过改变说明区给定的二阶LTI系统方程的系数或者改变给定给定二阶LTI系统函数的系数,然后分析离散LTI系统的输出响应图与其零、极点图,借此达到离散系统的频域的分析。因此,构建该模块界面主要需要有以下的GUI对象:(1)运用Static Text对象来输出说明LTI系统方程和系统函数。(2)运用Edit Text对象来编辑LTI系统函数的系数。(3)运用Pushbutton对象完成系统函数运算与界面返回。(4)运用Axes对象展现LTI系统零极点、响应输出波形分析。所设计的LTI系统的时域分析界面如图2.5(b)所示。
(a) 离散LTI系统的时域分析界面 (b) 离散LTI系统的频域分析界面
图2.5 离散LTI系统的时频域分析界面
2.3.2 离散信号傅里叶变换实验界面设计
离散信号傅里叶变换实验界面主要完成常见信号的离散信号傅里叶变换、离散时间序列傅里叶变换、周期性序列的离散傅里叶变换,根据实验内容要求,该界面需要需要展示常见离散信号的离散傅里叶变换的相关信号图像(如原信号的时域图、信号变换后的幅频特性信号图与相频信号图),因此,构建此界面需要以下GUI对象:(1)运用Pop-up Menu对象完成对常见离散信号的选择。(2)运用Pushbutton对象完成对所选离散信号的相关运算与界面返回。(3)运用Axes对象展现所选对象的时频域相关谱线(如信号时域图、信号变换后的幅频图、相频图)。根据实验要求,这里所设计的离散傅里叶变换界面如图2.6所示。
8
图2.6 离散信号傅里叶变换界面
2.3.3 离散序列快速傅里叶变换实验界面设计
图2.7 快速傅里叶变换界面
离散序列快速傅里叶变换实验界面主要完成可编辑的8点离散序列快速傅里叶变换,根据实验的内容,构建此界面需要用到以下GUI对象:(1)运用Edit Text对象完成可编辑序列的输入。(2)运用Pushbutton对象完成对所输入离散信号的运算与界面返回。(3)
9
运用Axes对象展现所输入序列与其快速傅里叶变换后的相关特性图。(4)运用Static Text对象解释说明快速傅里叶变换界面。所设计的快速傅里叶变换界面如图2.7所示。 2.3.4 IIR滤波器实验界面设计
无限脉冲响应滤波器,简称IIR滤波器。IIR滤波器的设计分为模拟滤波器和数字滤波器的设计,数字滤波器设计又分为用线性脉冲不变法、双线性变换法和直接法设计数字滤波器。然而,IIR数字滤波器的设计是基于IIR模拟低通滤波器的成熟理论和框架设计。因此,在IIR滤波器界面的设计中,应先构建IIR模拟滤波器界面,然后通过这个界面菜单栏的调用来打开其它IIR滤波器设计界面(如脉冲响应不变法设计IIR数字滤波器界面、双线性变换法设计数字滤波器界面、直接法设计IIR滤波器界面)。
(a) 模拟滤波器 (b) 线性脉冲不变法
(c) 双线性变换法 (d) 直接法
图2.8 IIR滤波器设计界面
通过实验内容的需求,构建IIR滤波器设计界面中主要用到以下GUI对象:(1)运用Edit Text对象完成可编辑参数的输入。(2)运用Pushbutton对象完成与其命名相对应的功能。(3)运用Axes对象展现所设计滤波器的相关频谱特性曲线。(4)运用到了Pop-up Menu对象完成对相关滤波器设计的类型选择。(5)运用Static Text对象说明滤波器设计
10
的要求。这里构建的的IIR模拟滤波器设计界面如图2.8(a)所示,利用线性脉冲不变法设计的IIR数字滤波器如图2.8(b)所示,利用双线性变换法设计的IIR数字滤波器如图2.8(c)所示,利用直接法设计的IIR数字滤波器如图2.8(d)所示,。
根据IIR滤波器设计内容的要求,需设计一个IIR滤波器应用界面,该界面展现了原始信号通过滤波器,滤除杂波得到有用波形的功能。因此,该界面需要用到以下GUI对象:(1)Pushbutton对象,通过点击按钮控制展现输出结果与波形。(2)运用Axes对象展现原始信号、滤波器、输出信号的相关曲线。(3)运用Static Text对象解释说明滤波过程。根据要求构建的IIR滤波器应用界面如图2.9所示。
图2.9 IIR滤波器应用界面
2.3.5 FIR滤波器实验界面设计
有限脉冲响应滤波器,简称FIR滤波器。FIR滤波器的设计方法主要有窗函数法、频率抽样法、等波纹法。在IIR滤波器的设计界面中主要用到以下GUI对象:(1)运用Edit Text对象完成可编辑参数的输入。(2)运用Pushbutton对象完成与其命名相对应的功能。(3)运用Axes对象展现滤波器的相关频谱特性曲线。(4)运用到了Pop-up Menu对象完成对相关窗函数的选择,(5)运用Static Text对象说明滤波器设计的要求。已知窗函数阶数时,利用常见窗函数设计FIR滤波器界面如图2.10(a)所示。
根据滤波器设计方法的不同,本设计在FIR滤波器设计主界面下又开辟了三个子界面,这三个界面分别利用窗函数法、频率采样法、等波纹法设计FIR滤波器。在这三个界面中可以通过编辑滤波器的技术指标而生成想要的滤波器,然后透过观察滤波器的幅频特性、相频特性、群延迟来分析滤波器的性能。根据设计指标,在IIR滤波器的这三个子界面设计中主要用到以下GUI对象:(1)运用Edit Text对象完成可编辑参数的输入。
11