吉布斯效应在信号处理课程教学中的仿真分析

为帮助学生更直观地理解信号处理中出现的吉布斯效应,借助于计算分析软件MATLAB对信号处理中的信号分解与合成以及滤波器设计中出现的吉布斯现象进行了仿真,分析并探讨了吉布斯效应产生的原因及减少效应影响的方法。仿真结果可更加直观和深刻地认识吉布斯效应,对信号分析与系统设计有着重要的作用。

合金溅射轰击诱发的吉布斯偏析现象

建立了包括质量效应、键合效应和轰击诱发吉布斯偏析效应的蒙特卡罗模拟程序;并对轰击诱发吉布斯偏析效应的两大特征(表面成分梯度特征和表面成分梯度的中间性特征)进行了研究.模拟解析了为何在被轰击合金表面形成了一个偏析元素的成分梯度;为何被轰击合金表面的成分梯度、溅射角分布和溅射产额具有中间性特征.

生物医学工程电子类课程计算机仿真教学设计研究

生物医学工程电子类科目更加偏向于实际应用,各科目知识点内在关联。以吉布斯效应的仿真为例设计仿真实验,使用数值方法实现编程,通过精简仿真模型提高编程效率,并改变截断矩形窗参数观察吉布斯效应强弱。该仿真实验有利于电子类课程中傅里叶变换知识群的吸收转化。教学过程中将计算机仿真和生物医学工程领域的问题结合开展综合性实验,通过强化理论、理论和仿真结合、理论联系实际问题、加强数学知识储备等手段提高学生仿真能力。

一种改进的快变信道展开模型

在高速移动正交频分复用系统(OFDM)中,信道的快速变化引起载波间干扰,降低系统性能,且使信道的准确估计变得更为困难.由于在接收端待估计的信道参数多于接收信号样点数,信道估计方程无确定解.为了解决这一问题,通常将快变信道展开为基函数叠加的近似表达形式,信道估计问题变成对展开系数的估计,待估计的参数大大减少.本文分析并比较了常用的基展开模型的特点,指出了它们的不足,并在此基础上提出一种改进的快变信道展开模型,该模型的核心思想是在过采样基础上通过基线补偿减小吉布斯效应的影响,从而减小展开误差.该模型性能与信道的统计性质无关,且在展开基的变化赶不上实际信道变化速度时,展开误差不会明显增大,优于CE-BEM,GCE-BEM,KL-MEM等模型,可用于高速移动OFDM系统的快变信道估计.

基于信号分解和群延时的维格纳分布改进方法

提出一种WVD(Wigner Ville distribution)的改进方法。应用离散余弦谐波小波变换对多分量信号进行分解,计算分解后得到的单分量信号的WVD,将单分量信号的WVD沿频率轴串联得到整个信号的WVD,抑制分布的交叉项。应用修改群延时函数减少因WVD核函数截断而产生的波动效应,改善分布的时频分辨率。通过算例中的线性调频信号和应用实例中轴承振动信号验证表明,改进后的WVD有满意的时频分辨率和明显的交叉项抑制能力,能够通过离散余弦变换实现其快速算法,算法快速、简单,适合非平稳工程信号的时频分析。

关于FIR滤波器窗函数设计法的若干问题讨论

本文针对利用窗函数设计法设计FIR滤波器时所遇到的一些常见问题,例如如何理解吉布斯效应、加窗后的FIR低通滤波器幅度函数特性与IIR滤波器的区别、怎样理解阻带频率和阻带最小衰减、如何进行FIR滤波器指标验证以及利用窗函数法设计线性相位FIR高通滤波器等问题,结合实验设计举例进行了较为详细的讨论和Matlab仿真分析,帮助学生拓展对相关问题的思考,加深对窗函数设计法的理解和应用。

全相位DCT数据内插与立方卷积内插方法比较研究

本文对基于8点信息的全相位数据内插方法进行了推导和理论分析,利用它对实际图像进行了插值处理,并且同当前比较先进的H.26L中建议的立方卷积内插做了比较,仿真实验结果表明全相位数据内插在性能指标上要优于立方卷积内插.

主频占优镶边滤波器分解信号为本征模态函数的方法

针对本征模态函数分解方法FFDSI存在的问题,首先将信号变换到频率域,采用以主频率为始点逐渐向两边扩大频率通过带宽度的方法,寻求一种最宽带通镶边滤波器,使信号经此滤波器滤波后得到的信号为本征模态函数。然后,从原信号减去此模态函数并重复这一过程,便可实现信号的本征模态函数分解。新方法不仅可以有效削弱吉布斯效应,较好地反映信号的瞬时特性,尽可能地降低拆分"拍"信号的机率,而且在分解过程中还同时得到了本征模态函数的解析信号,这为以后计算Hilbert谱提供了很大便利。文中还对风浪信号进行了分解,得到了5个有意义的主要本征模态函数。

Powell-Chau线性相位IIR滤波器的改进

针对Powell-Chau线性相位无限冲激响应(IIR)滤波器的截短噪声,重新排列正向、反向滤波器传递函数的分子多项式,以减小吉布斯效应,增加修正滤波器以消除截短噪声。仿真结果表明,采用提出的方案,吉布斯效应及截短噪声得到有效消除。

六方−正方相变对定向凝固Sn−Ni包晶合金中扩散控制的枝晶演化的影响

在定向凝固Sn−Ni包晶合金中发现六方−正方相变,即自β-Ni_(3)Sn_(2)(六方)向α'-Ni_(3)Sn_(2)(正方)相的转变。研究表明,二次枝晶臂上发生由温度梯度区域熔化(TGZM)与吉布斯−汤姆森(G−T)效应引起的重熔/再凝过程。此外,一次枝晶干与二次分枝间夹角(θ)随凝固过程进行由π/3增至π/2,这一现象为六方−正方转变的组织特征,并会改变重熔/再凝过程中的扩散距离。因此,建立扩散控制唯象模型,重熔/再凝过程由枝晶的比表面积(S_(V))进行表征。模型预测表明,包晶凝固过程中发生六方−正方相变后可抑制重熔/再凝过程。另外,预测曲线的斜率变化表明重熔/再凝过程局域速率发生改变。

FIR数字滤波器设计中各种窗函数的比较

用MATLAB分析实例来比较各种窗函数的差异,并通过比较结果分析在什么条件下,用哪种窗函数。常用的窗函数有多种,选择适当的窗函数,对所取样本进行不等权处理,以达到抑制频谱泄漏的效果,减少吉布斯(Gibbs)效应。文中对各种窗函数的性能进行了比较。窗函数法是FIR数字滤波器设计中最简单的方法,正确地选择窗函数可以提高所设计的数字滤波器的性能。

Al液诱导凝固过程的分子动力学模拟

采用分子动力学(molecular dynamics,MD)方法模拟了嵌入不同半径(0.37~2.4 nm)固态Al晶核的Al液诱导凝固过程.结果表明,体系临界温度和嵌入晶核半径的倒数呈线性关系,符合吉布斯-汤姆森(Gibbs-Thomson,G-T)效应,得到的G-T系数Γ为1.4×10^-7K·m,体材料熔点Tm^bulk为(985.36±11.25)K.借助Γ计算出固液界面能为(140.35±9.05)mJ/m^2,与通过毛细波动法获得的149 mJ/m^2比较接近,再次证实了Turnbull的实验值(93 mJ/m^2)较低.外推得到诱导凝固失效半径为0.91 nm,此时体系温度已达到临界温度极限值.在该极限值下,体系可以自发形核,孕育时间呈现随机性,微观结构表现为不稳定的层错互相交织.在有效晶核尺寸范畴内,孕育时间随嵌入晶核半径的增大而增加,长大速度却随半径的增大而降低,微观结构是稳定的lamellar结构.