混合信号处理技术简介
第一部分
Walt kester简介：
现实世界的信号及其衡量单位的起源
在这本书里面，我们主要讨论的是现实世界中信号的使用包括模拟以及数字技术。在开始之前，首先让我们先来看看一些关键的的概念和定义为后面的介绍做准备。
韦伯斯特的《新大学词典》定义信号为：“一种可以检测或者测量的物理量或者推动力（比如电压，电流或者磁场力），并且它是一种信息的载体。”定义里面的关键词有：能够检测，物理量，信息。
信号特征
1信号是一种物理量 2信号是可以测量 3信号是信息的载体 4所有信号都是模拟的
度量单位
1温度：℃ 2压强：牛顿/m2 3质量：Kg 4电压：V 5电流：A 6功率：W 图表1.1
从其本质来看，信号是模拟的，不论是直流，交流还是数值域或者脉冲。然而，从习惯上来说，我们主要从以下几个方面来区分数字信号与模拟信号：模拟量（包括所有可测的物理量）变化自然。在这本书里面，模拟信号仅仅局限于电量可变，他们的变化速率，以及他们相关能量等级。传感器被广泛用于将其物理特性（比如温度，压力等）转换成电信号。这个信号环境的的主体讨论将现实社会中的信号准备以备处理，他主要包括以下几个几个方面：传感器（比如温度，压力传感器），独立的仪表放大器等。
一些信号的产生源于另外一种信号的响应。一个很好的例子就是从一个雷达或者超空图像系统反射的信号，他们都是对于发射束的信号的反应。
从另一方面来说，还存在着另外的一种信号的分类方法，叫做数字化，通过这种方法，实际存在的信号被量化成数字。这些数字信号与实际生活中的模拟信号或多或少的存在一定的联系。一个很好的例子就是LANs上面传送的数据以及其他高速网络里面传送的数据。
在DSP系统中，这些模拟信号在模数转换器的作用下转换成二进制的格式。转换后的二进制数代表着原来的模拟信号，并且由DSP进行算法处理。经过处理后的来自外界的信息会被通过数模转化器重新转化成模拟信号。
另一个关键字在这个概念中表现出来的是说在这个信号中携带了一些有用的信息。这就使得处理现实世界中的模拟信号有了实际的意义：信息的提取。
处理现实社会中信号的原因：
最初模拟信号处理的目的是为了从中获取信息。信息通常存在于信号的振幅，频率，光谱，相位以及与其他相应信号的时间关系。一旦信息从信号中提取以后，它可以用于很多方面。
在某些情况下，我们需要将信号中包含的信息重新量化。在电话系统中的声音传播信号在FDMA中的处理也都需要这些技术。在这里面，模拟技术在频谱分析中通过微波中继，同轴电缆，光纤得媒介广泛用于信号的载体。在数字转换接口，模拟信号首先通过ADC转换成为数字信号。代表着不同人的数字化的信号被及时的多元化，并且通过数字传送接口进行传送。
另外一种数据处理技术是根据需要在不丢失重要信息的前提下将频率含量进行压
缩，然后进行量化传播信息在最低的信息流的情况下，达到减小频带带宽的目的。高速调制解调器以及ADPCM在数据压缩运算这方面得到了更深入的应用，同样在数字移动收音机系统，MPEG录放以及HDTV也得到了应用。
那些在工业数据获得以及控制系统中获取信息的传感器去获得适当的反馈信号以达到控制过程的目的。细心地会发现这些系统都需要模数转换装置，数模转换装置，传感器，信号调节器，以及数字信号处理器。模拟信号处理装置大都提供了一系列微处理芯片包括了精密的模拟量处理电路，模数转换电路，数模转换电路，微处理器以及存储器。
在某些情况下这些承载着信息的信号隐藏在干扰信号当中，所以我们首先要做的就是信息的发掘。比如说信号的滤波，自处理，卷积等一系列处理方法都用于不论模拟信号还是数字信号的前期处理。
信号处理原因：
提取信息（比如振幅，相位，频率，光谱特性，时域特性） 重新对信号定格(比如现在正在流行的3G信号处理)
数据压缩（比如调制解调器，电话,高清晰度电视, 运动图象专家组） 产生响应信号（比如工业控制）
从干扰信号中提取有用信号（比如滤波等）
以数字信号的形式采集以及存储信号以供后面的分析处理（比如快速傅氏变换算法）
图表1.2
现实世界的信号产生：
在上述的一些例子当中（需要DSP技术的例子），都需要数模转化以及模数转换技术。在一些模拟信号可以直接通过DSP技术以及DAC系统直接产生的现实信号处理过程当中，只需要数模转换技术。电视光栅处理系统就是一个很好的例子。在这里面产生的数字信号直接驱动电视或者随机数模转换器。另外一个例子就是人工合成的音乐以及声音。实际上，这些模拟信号的采集运用的数字信号处理方法都是基于模拟量的采集。
在显示器中，显示的数据传达了操作者给予的适当信息。在综合音频系统中，声音的统计特性都是用的DSP系统产生而来的（比如说声源，电话，[无线电]前置放大器以及模数转化系统）。
处理现实世界中的信号的方法和技术
信号的处理可能会用到模拟信号处理技术（即ASP），数字信号处理技术（即DSP）或者两种信号结合的使用(即MSP)。在某些情况下，选用哪种处理方式是很明显的，但是有些时候根本就没有明确的选择界限，所以很多情况下，我们会在用了一种方法以后，用第二种方法才能最终解决问题。
在考虑到DSP 与其他传统的电脑数据分析系统的区别来说，DSP拥有高速高效的执行参合数字处理功能比如说滤波，快速傅氏变换算法分析，以及数据的压缩。
在混合信号处理系统中，不论是数字还是模拟信号都是其处理的对象。这个系统可能可能是一块印制的电路板，其中混合了一些微处理芯片，或者呢是一块独立的电路芯片。在此文中，由于模数转换系统以及数模转换系统中都含有模拟及数字模块，所以我们把这两个系统都当做混合处理系统。在最新发展起来的超大规模集成电路处理系统中不仅允许模拟信号在一块芯片上处理还允许数字信号的处理。DSP处理系统的本质阐释了其功能：那就是能够进行实时的展示。
模拟信号与数字信号处理的对比
如今，大多工程师在信号的处理时会犯难：他们不知道如何去选择一块合适的模数混合处理芯片。由于所有的传感器（比如：扩音器，热电偶，张力测量计，压电传感器，磁盘探测针等）都是模拟式的，所以利用纯数字处理技术来处理传感器采集的现实的模拟信号是一件不容易的事。因此，无论传感器的输出信号是数字的还是模拟的信号，都需要一些能够将传感器输出地信号进行处理以便后面电路使用的预处理电路。这些预处理电路实际上就是模拟信号处理器，他具有以下功能：首先具有放大功能，然后具有隔离功能（仪表放大，独立运放），还要有在信噪比较低的情况下获取有用信号的能力，也要有动态信号压缩的能力，最后还要有信号的过滤功能（无论是有用的信号还是无用的信号）。
一些成熟的信号处理技术在下面的图形1.3中列了出来。在图表的顶端展示了一些