通信电子、嵌入式类面试题刷题计划01

文章目录

- 001——什么是奈奎斯特采样定理？
- 002——有源滤波器和无源滤波器的区别是什么？
- 003——什么是反馈电路？请举出相关应用
- 004——什么是竞争冒险现象？如何消除和避免此类现象
- 005——什么是基尔霍夫定理？
- 006——if else语句和case语句的区别？
- 007——LCD屏和LED屏的区别？
- 008——请给出设计IIR滤波器的几种常用方法
- 009——请给出设计FIR滤波器的几种常用方法
- 010——请说明阶数对于矩形窗、广义余弦窗的影响，不同窗函数有什么特点和指标？

第一篇，主要涉及到一些电子通信类专业课的基本定理，和信号处理的基本应用。

001——什么是奈奎斯特采样定理？

奈奎斯特定律即时域采样定理:信号的采样频率要≥信号最高频率的2倍才能满足频域不混叠的条件，才能保证恢复信号时不产生失真。

因为时域采样，会导致频域产生以采样频率为周期的周期性延拓，若周期延拓时，采样频率的1/2低于信号最高频率时，就会导致产生频域混叠现象。
在这里插入图片描述

002——有源滤波器和无源滤波器的区别是什么？

有源滤波器需要电源，无源滤波器不需要电源；
有源滤波器可以有增益，无源滤波器无增益，主要看衰减。

003——什么是反馈电路？请举出相关应用

在信号处理中，我理解的反馈电路即:
电路中存在，从信号输出端经过某种反馈反作用给输入端的支路，典型的如IIR滤波器，自适应滤波器等；
反馈电路的概念最初是在大一学的模拟电路课程中了解过，当时主要学的是书本知识和定义，即反馈电路是将放大器输出信号(电压或电流)的一部分或者全部，回送到放大器输入端与输入信号进行比较，并经过比较器得到有效输入信号去控制输出。
在后期的专业课学习和仿真实践中，才更深入地理解了反馈电路的实际工程意义。

004——什么是竞争冒险现象？如何消除和避免此类现象

数字电路中的竞争与冒险出现在组合逻辑电路中。
组合逻辑电路中，同一信号经不同的路径传输后，到达电路中某一会合点的时间有先有后，这种现象称为逻辑竞争，而因此产生输出干扰脉冲的现象称为冒险。
消除方法：
1.选通法:
在电路中加入选通信号，在输出信号稳定后，选通允许输出，从而产生正确输出。
2.滤出法:
由于冒险脉冲是一个非常窄的脉冲，可以在输出端接一个几百微法的电容将其滤出掉。

005——什么是基尔霍夫定理？

基尔霍夫定理是大一电路课程中接触到的第一大定理，包括基尔霍夫电流、电压定理，即：
在任何一个闭合回路中，从任一节点出发绕回路一周回到该节点时，各段电压的代数和恒等于零，即各元件上的电压降的代数和等于电动势的代数和。

基尔霍夫电流定理参考综合电工·2年李先生的回答：

电路中的任何一个节点，在任一瞬间流入一个节点的电流之和等于流出该节点的电流之和。

006——if else语句和case语句的区别？

参考嵌入式·11年开发者江先生的回答：

C语言中，if else语句是逐个对比，switch
case是跳转表。前者空间占用少，但效率低，只有在条件比较少的情况下效率高。后者效率高，但由于有跳转表，所以占空间大一些，只有在条件多的情况下优势比较明显。
if else遇到第一个满足条件的条件就停止往下对比，case是直到遇到第一个break才停止，就去说if
else其实对条件是有优先级的，case没有。
在verilog中，跟c语言相似。
if else占用电路面积小，构建速度快，但是也有条件的优先级，且速度相对慢。case语句正好相反。所以，如果对速度有要求，那么选用case，如果对电路面积有要求就用case。

007——LCD屏和LED屏的区别？

市面上的显示器主要是LED和LCD两大类屏，LCD是指液晶显示屏，而LED是由发光二极管组成的显示器。
从性能上讲，LCD有背光层，通过白光源的折射效果，显示效果更自然，没有屏闪，但不能显示纯黑色，彩度低但不易导致疲劳。LED颜色显示效果更加鲜艳，发光原理和LCD不同，有RGB三色光源，不需要背光层，也不需要液晶层，并且显示屏厚度可以做的很薄且可以弯曲，做成柔性屏，但是LED有屏闪，看久了容易造成实力疲劳。

008——请给出设计IIR滤波器的几种常用方法

直接法和间接法；
间接法借助模拟滤波器来设置数字滤波器，常用的有巴特沃斯型模拟滤波器设计，后经过脉冲响应不变法或双线性变换法将模拟传递函数H(s)设计成数字滤波器H(z)；
直接法是利用给出的技术指标, 由数字域幅度平方函数直接进行设计, 它是最方便,也是最易被接受的一种数字滤波器设计方法。

Matlab 双线性变换法设计IIR滤波器方法：
滤除42Hz的信号，保留19Hz的信号

%% IIR数字低通滤波器设计-时域滤波
clc,clear,close all;
%% IIR数字低通滤波器设计-时域滤波
n = -50:50; FS=200;  %FS为采样频率
A = 2; F1 = 19; F2 = 42;
origin = A*sin(2*pi*F1/FS*n)+A*cos(2*pi*F2/FS*n); %原始信号
%先确定模拟低通指标
fp=20; fs=30;  %fs为阻带截止频率 
wp=2*pi*fp/FS; ws=2*pi*fs/FS;
%通带最大衰减和阻带最小衰减
Ap=1; As=50;
wp1=2*FS*tan(wp/2); ws1=2*FS*tan(ws/2);
%确定巴特沃斯模拟低通滤波器阶数
[N1,Wn]=buttord(wp1,ws1,Ap,As,'s');
[z,p,k]=buttap(N1);
[b,a]=zp2tf(z,p,k);
%低通到低通的频率转换,得到模拟域的H(s)分子分母系数
[bt,at]=lp2lp(b,a,Wn);
%确定H(z)数字域的分子分母系数,双线性变换法
[bz,az]=bilinear(bt,at,FS);
figure(1)
freqz(bz,az,N1,FS); title('IIR数字低通滤波器幅频,相频响应')
outl = filter(bz,az,origin);  %IIR滤波器时域滤波
N = length(origin);
out_F1 = abs(fft(outl)/N);
out_F = out_F1(1:N/2+1);
out_F(2:end-1) = 2*out_F(2:end-1);
f = FS*(0:N/2)/N;
figure(2)
subplot(311)
plot(n,origin,'linewidth',1.2)
xlabel('t/s');ylabel('幅度'); title('原始信号波形');
grid on
subplot(312)
plot(n,outl,'linewidth',1.2)
xlabel('t/s');ylabel('幅度'); title('IIR时域滤波恢复信号时域');
grid on
subplot(313)
plot(f,out_F,'LineWidth',1.2); title('IIR时域滤波恢复信号频域');
grid on

在这里插入图片描述

009——请给出设计FIR滤波器的几种常用方法

主要有窗函数设计法，和频率采样法设计FIR；窗函数设计法是从时域上去逼近理想带限滤波器的效果，频率采样法是从频域上去逼近，先找出极点，根据传递函数H(s)确定系统函数H(z)。

Matlab 窗函数法设计FIR低通滤波器例程：矩形窗，汉宁窗，海明窗，布拉克曼窗，凯撒窗
计算出结果并绘制幅频特性曲线，也可直接用相关函数绘制出幅频和相频特性。

clc,clear,close all;
fp = 200; fs = 250; FS = 2000;  %模拟域指标,单位Hz
%通带截止频率，阻带截止频率，采样频率
%数字频率w = 2*pi*f/Fs
wp = 2*pi*fp/FS; ws = 2*pi*fs/FS;  %数字域指标,单位rad
wc = (wp+ws)/2;  %3dB截止频率
N = 61; M = 60; %窗长41(阶数60)
b1 = fir1(M,wc/pi,'low',boxcar(N));  %矩形窗设计低通FIR
b2 = fir1(M,wc/pi,'low',hanning(N));  %汉宁窗设计低通FIR
b3 = fir1(M,wc/pi,'low',hamming(N));  %海明窗设计低通FIR
b4 = fir1(M,wc/pi,'low',blackman(N));  %布拉克曼窗设计低通FIR
b5 = fir1(M,wc/pi,'low',kaiser(N));  %凯撒窗设计低通FIR
[h1,w1] = freqz(b1,1,-2*pi:pi/100:2*pi);  %freqz求解窗函数法设计FIR的幅频响应
[h2,w2] = freqz(b2,1,-2*pi:pi/100:2*pi); 
[h3,w3] = freqz(b3,1,-2*pi:pi/100:2*pi);  
[h4,w4] = freqz(b4,1,-2*pi:pi/100:2*pi); 
[h5,w5] = freqz(b5,1,-2*pi:pi/100:2*pi); 
subplot(511)
plot(w1/pi,20*log10(abs(h1)),'LineWidth',1.2)  %20log10(h)转化为dB
xlabel('归一化频率/\pi'); ylabel('幅度/db');
title('矩形窗幅频特性曲线 N=61') 
grid on
subplot(512)
plot(w2/pi,20*log10(abs(h2)),'LineWidth',1.2)
xlabel('归一化频率/\pi'); ylabel('幅度/db');
title('汉宁窗幅频特性曲线 N=61')
grid on
subplot(513)
plot(w3/pi,20*log10(abs(h3)),'LineWidth',1.2);
xlabel('归一化频率/\pi'); ylabel('幅度/db');
title('海明窗幅频特性曲线 N=61')
grid on
subplot(514)
plot(w4/pi,20*log10(abs(h4)),'LineWidth',1.2);
xlabel('归一化频率/\pi'); ylabel('幅度/db');
title('布拉克曼窗幅频特性曲线 N=61')
grid on
subplot(515)
plot(w4/pi,20*log10(abs(h5)),'LineWidth',1.2);
xlabel('归一化频率/\pi'); ylabel('幅度/db');
title('凯撒窗幅频特性曲线 N=61')
grid on

在这里插入图片描述

010——请说明阶数对于矩形窗、广义余弦窗的影响，不同窗函数有什么特点和指标？

汉宁窗以使用旁瓣互相抵消，消去高频干扰和漏能，从减小泄漏观点出发，汉宁窗优于矩形窗。但汉宁窗主瓣加宽，相当于分析带宽加宽，频率分辨力下降；
海明窗和汉宁窗函数的主瓣宽度是一样大，只是加权系数不同。海明窗加权的系数能使旁瓣达到更小；
这个窗函数和前两个窗函数很像，不过增加了升余弦的二次谐波分量，旁瓣峰值衰减增大。