Digital Signal Processing Reference
In-Depth Information
6
Kurzzeit-Spektralanalyse: Beispiele
6.1
Einführung
In diesem Versuch wird die Kurzzeit-Spektralanalyse durch die FFT an zwei Beispielen er-
probt: den DTMF-Signalen aus der Telefonie und einem Audiosignal. Bei den DTMF-Signalen
geht es darum, ein durch Tastendruck ausgewähltes Signal kurzer Dauer, das aus zwei Töne
besteht, anhand des Spektrums zu erkennen. Beim Audiosignal wird ein Signal in kurze Blöcke
zerlegt und blockweise der FFT unterworfen. Dadurch lassen sich Änderungen der charak-
teristischen Eigenschaften im Frequenzbereich im Spektrogramm anschaulich darstellen.
Lernziele
Nach Bearbeiten dieses Versuches können Sie
x
zu einer FFT der Länge
N
die spektrale Auflösung angeben bzw. umgekehrt eine für die Anwendung
geeignete FFT-Länge bestimmen
x
eine für die Anwendung geeignete Fensterfolge auswählen und die Wahl begründen
x
beispielhaft die Anwendung der Kurzzeit-Spektralanalyse auf Audio-Signale erläutern und ein
Spektrogramm interpretieren
x
die MATLAB-Funktion
spectrogram
einsetzen
6.2
Mehrtonsignal
6.2.1
Mehrfrequenzwahlverfahren
Ein wichtiges Einsatzgebiet der digitalen Signalverarbeitung ist die Spektralanalyse analoger
Signale. Anders als bei den bisher vorgegebenen Folgen, liegt jetzt ein analoges Signal zugrun-
de. Es wird eine ideale Abtastung vorausgesetzt. Die speziellen Fragen der realen A/D-Um-
setzung werden in Abschnitt 16 behandelt.
Als Anwendungsbeispiel wird das
Mehrfrequenzwahl-
verfahren
der analogen Telefonie mit den DTMF
(Dual-Tone Multi-Frequency)-
Signalen
betrachtet. In
Bild 6-1 wird die Zuordnung zwischen den Telefon-
tasten und den Signalfrequenzen gezeigt. Nach betä-
tigen einer Taste wird das Wählzeichen als Tonpaar
codiert und als DTMF-Signal übertragen. Das DTMF-
Verfahren ist durch die International Telecommunica-
tion Union (ITU) weltweit standardisiert. Es hat eine
Mindestdauer von 40 ms und zwischen zwei DTMF-
Signalen muss ein Abstand von mindestens 80 ms ein-
gehalten werden.
Anmerkungen
: (i) Für Europa ist eine Mindestdauer von 65
ms und eine maximale Frequenzabweichung von kleiner als
1.8 % des Sollwertes spezifiziert. (ii) Die Tasten A bis D
werden auch weggelassen.
obere Frequenzgruppe
1
2
3
A
697 Hz
4
5
6
B
770 Hz
7
8
9
C
852 Hz
.
0
#
D
941 Hz
Bild 6-1
Telefontastatur mit den
DTMF-Tonpaaren
