信号处理基础第一章ppt

信号处理基础（BasicTheoryofSignalprocessing)第一章绪论1.1信号的定义1.2信号的分类1.3周期信号与非周期信号1.4能量有限信号与能量无线信号1.5常见的典型信号1.6信号的分解1.7系统1.8系统的分类信号处理基础（BasicTheoryofSignalprocessing)§1.1信号的定义一、信号处理基础的主要研究内容信号的分析与处理方法（时域、频域）；系统的分析方法（时域、频域）；信号处理基础（BasicTheoryofSignalprocessing)二、信号的基本概念1、定义一信号是消息的表现形式与传送载体，消息是信号的传送内容，例如电信号传送声音、图像、文字等。消息（Message）：在通信系统中，一般将语言、文字、图像或数据统称为消息。信号（Signal）：指消息的表现形式与传送载体。信号处理基础（BasicTheoryofSignalprocessing)2、定义二信号(Signal)：传载信息的事物。信息(Information)：有价值的消息。消息(Message)：就是关于情况的报道。情况(Situation)：就是事物发展的状态。信号的另一种定义就是：传载信息的函数称为信号信号处理基础（BasicTheoryofSignalprocessing)3、表示方法数学解析式或图形语音信号：空气压力随时间变化的函数。语音信号“信号”的波形信号处理基础（BasicTheoryofSignalprocessing)静止的彩色图象：三基色红(R)、绿(G)、蓝(B)随空间位置变化的信号。),(),(),(),(yxIyxIyxIyxIBGR信号处理基础（BasicTheoryofSignalprocessing)4、信号理论信号理论信号分析：研究信号的基本性能，如信号的描述、性质等。信号处理：为达到特定的目的而对信号进行的某种加工或变换。信号处理基础（BasicTheoryofSignalprocessing)信号处理对信号进行某种加工或变换。目的：•消除信号中的多余内容；•滤除混杂的噪声和干扰；•将信号变换成容易分析与识别的形式，便于估计和选择它的特征参量。信号处理的应用已遍及许多科学技术领域。信号处理基础（BasicTheoryofSignalprocessing)四、课程学习的基本方法3、加强实践环节(学会用MATLAB进行信号分析)，通过实验加深对理论与概念的理解。1、着重掌握信号与系统分析的原理与方法，将数学概念、物理概念及其工程概念相结合。2、注意提出问题，分析与解决问题的认知过程。4、通过练习、复习和归纳等深刻理解基本概念，掌握分析与解决问题的方法。信号处理基础（BasicTheoryofSignalprocessing)§1.2信号的分类一、信号的分类信号的分类方法很多，可以从不同的角度对信号进行分类。•按实际用途划分：电视信号、雷达信号、控制信号、通信信号、广播信号……•按所具有的时间特性划分信号处理基础（BasicTheoryofSignalprocessing)1、确定性信号与随机信号确定信号t确定性信号能够以确定的时间函数表示的信号。随机信号也称为不确定信号，不是时间的确定函数。随机信号的一个样本t混沌信号信号处理基础（BasicTheoryofSignalprocessing)连续时间周期信号定义:，存在正数T，使得Rt)()(tfTtf2、周期信号与非周期信号成立，则f(t)为周期信号。满足上述条件的最小的正T称为信号的基本周期。对于离散信号，其周期性也有类似的定义。不满足周期信号定义的信号称为非周期信号。伪随机信号貌似随机而遵循严格规律产生的信号（伪随机码）。信号处理基础（BasicTheoryofSignalprocessing)3、连续时间信号和离散时间信号连续时间信号：信号存在的时间范围内，任意时刻都有定义（可以有有限个间断点）。用t表示连续时间变量。离散时间信号：在时间上是离散的，只在某些不连续的规定瞬时给出函数值，其他时间没有定义。用n表示离散时间变量。nO12f(n)tf(t)O信号处理基础（BasicTheoryofSignalprocessing)•数字信号：时间和幅值均为离散的信号。•模拟信号：时间和幅值均为连续的信号。•抽样信号：时间离散的，幅值连续的信号。量化抽样信号处理基础（BasicTheoryofSignalprocessing)判断下列波形是连续时间信号还是离散时间信号，若是离散时间信号是否为数字信号？连续信号离散信号离散信号数字信号信号处理基础（BasicTheoryofSignalprocessing)TTTttfWd)(lim2TTTttfTPd)(21lim24、能量信号与功率信号能量信号：0W，P=0。功率信号：W，0P。归一化能量W与归一化功率P的计算连续信号直流信号与周期信号都是功率信号。信号处理基础（BasicTheoryofSignalprocessing)5、一维信号和多维信号一维信号：只由一个自变量描述的信号，如语音信号。多维信号：由多个自变量描述的信号，如图像信号。信号处理基础（BasicTheoryofSignalprocessing)§1.5常见的典型信号1、指数信号l指数衰减,l指数增长l直流(常数),A0O§1.5.1连续信号信号处理基础（BasicTheoryofSignalprocessing)重要特性：其对时间的微分和积分仍然是指数形式。单边指数信号通常把称为指数信号的时间常数，记作,代表信号增长或衰减速度，具有时间的量纲。信号处理基础（BasicTheoryofSignalprocessing)2、正弦信号振幅：K周期：频率：f角频率：初相：信号处理基础（BasicTheoryofSignalprocessing)衰减正弦信号：tesin()ttOt信号处理基础（BasicTheoryofSignalprocessing)3、复指数信号信号处理基础（BasicTheoryofSignalprocessing)4、抽样信号(SamplingSignal)性质①②③④⑤⑥信号处理基础（BasicTheoryofSignalprocessing)5、单位斜变信号（1）定义（2）有延迟的单位斜变信号信号处理基础（BasicTheoryofSignalprocessing)6、单位阶跃信号（1）定义（2）有延迟的单位阶跃信号信号处理基础（BasicTheoryofSignalprocessing)7、矩形函数0000()10ttGtttt或0t()Gt08、符号函数信号处理基础（BasicTheoryofSignalprocessing)9、单位冲激函数定义1：狄拉克(Dirac)函数函数值只在t=0时不为零；积分面积为1；t=0时，，为无界函数。信号处理基础（BasicTheoryofSignalprocessing)定义2面积1；脉宽↓；脉冲高度↑；则窄脉冲集中于t=0处。三个特点：★面积为1★宽度为0★信号处理基础（BasicTheoryofSignalprocessing)描述时移的冲激函数若面积为k，则强度为k。信号处理基础（BasicTheoryofSignalprocessing)冲激函数的性质1）抽样性(筛选性)如果f(t)在t=0处连续，且处处有界，则有信号处理基础（BasicTheoryofSignalprocessing)对于移位情况：2、奇偶性3、尺度特性4、冲激信号与阶跃信号的关系ttt0001d)(δttud)(d)(δt信号处理基础（BasicTheoryofSignalprocessing)[例]计算下列各式tttd)4π(δsin)1(325d)1(δe)2(ttt642d)8(δe)3(ttttttd)22(δe)4(222d)13(δ)3()5(tttt)2(δ)32)(6(23ttt)22(δe)7(4tt)1(δ)(e)8(2ttut信号处理基础（BasicTheoryofSignalprocessing)解:2/2)4πsin(d)4π(δsin)1(ttt515325e/1ed)1(δe)2(ttt0d)8(δe)3(642ttte21d)1(δ21ed)22(δe)4(tttttt信号处理基础（BasicTheoryofSignalprocessing)1、在冲激信号的抽样特性中，其积分区间不一定都是（-，+），但只要积分区间不包括冲激信号(t-t0)的t=t0时刻，则积分结果必为零。2、对于(at+b)形式的冲激信号，要先利用冲激信号的展缩特性将其化为(t+b/a)/|a|形式后，方可利用冲激信号的抽样特性与筛选特性。信号处理基础（BasicTheoryofSignalprocessing)四、“单位冲激偶”信号冲激偶信号的图形表示定义：tttd)(dδ)('δ)1(t)('δt0信号处理基础（BasicTheoryofSignalprocessing)②冲激偶的性质时移，则③①信号处理基础（BasicTheoryofSignalprocessing)§1.5.2离散信号1、单位样值信号（unitsample))0(0)0(1)(nnn)(0)(1)(000nnnnnn)(n0n)(0nn0n0n时移性信号处理基础（BasicTheoryofSignalprocessing))(),(0nncnc抽样性)()0()()(nfnnf注意：。不是面积取有限值在，幅度为表示，强度用面积0)(;0)(nntt比例性信号处理基础（BasicTheoryofSignalprocessing)利用单位样值信号表示任意序列:mmnmxnx)()()(,,,,,.,00305110nnf12341onnf5.13235.11nnn信号处理基础（BasicTheoryofSignalprocessing)2、单位阶跃序列（unit-stepsequence）)0(0)0(1)(nnnu1.....43210n)1()()()()(0nununKnnuK信号处理基础（BasicTheoryofSignalprocessing)3、正弦序列（sinesequence）的速率。序列值依次周期性重复正弦序列的频率,:00sinnωnx15On1100sinnωt0sin1nxNnxN称为序列的周期，为任意正整数。信号处理基础（BasicTheoryofSignalprocessing)正弦序列周期性的判别①正弦序列是周期的Nn0sinn0sinπ2sin0n002sinπnπ2.010π2π20Nω小。间弧度小，两个序列值率，速反映每个序列值出现的00ωω15on10sinnωtΩ0sin110信号处理基础（BasicTheoryofSignalprocessing)②sin0仍为周期的n0π2mN周期：Nn0sinn0sinπ2sin0mn00π2sinmn信号处理基础（BasicTheoryofSignalprocessing)123456789101122nnx一个周期）个中有。（，即周期为所以05.5π21111ωN11π4sin