信号与系统-抽样定理.ppt

连续时间信号的时域抽样,什么是信号抽样 为什么进行抽样 抽样定理的理论推导 抽样定理内容 抽样定理的应用,x,Fs,Bits=wavread(myhreat);play(x)Fs=22,050;Bits=16,1.什么是信号抽样,1.什么是信号抽样,2.为什么进行信号抽样,(1)信号稳定性好:数据用二进制表示，受外界影响小。,(4)系统精度高:可通过增加字长提高系统的精度。,(5)系统灵活性强:改变系统的系数使系统完成不同功能。,(2)信号可靠性高:存储无损耗，传输抗干扰。,离散信号与系统的主要优点：,(3)信号处理简便:信号压缩，信号编码，信号加密等,3.如何进行信号抽样,3.如何进行信号抽样,如何选取抽样间隔T？,传统模型,新模型,4.信号抽样的理论推导,4.信号抽样的理论推导,?,连续信号x(t)的频谱为X(jw)，离散序列xk 频谱为 X(ejW),4.信号抽样的理论推导,4.信号抽样的理论推导,4.信号抽样的理论推导,若连续信号x(t)的频谱为X(jw)，离散序列xk 频谱为 X(ejW)，且存在,其中：T 为抽样间隔，wsam=2p/T为抽样角频率,则有,信号时域的离散化导致其频域的周期化,4.信号抽样的理论推导,离散序列xk频谱与抽样间隔T之间的关系,4.信号抽样的理论推导,离散序列xk频谱与抽样间隔T之间的关系,4.信号抽样的理论推导,离散序列xk频谱与抽样间隔T之间的关系,混叠(aliasing),6.信号抽样的物理实现,抽样间隔(周期)T(s)抽样角频率 wsam=2p/T(rad/s)抽样频率 fsam=1/T(Hz),例1 已知实信号x(t)的最高频率为fm(Hz)，试计算对各信号x(2t)，x(t)*x(2t)，x(t)x(2t)抽样不混叠的最小抽样频率。,对信号x(2t)抽样时，最小抽样频率为,4fm(Hz)；,对x(t)*x(2t)抽样时，最小抽样频率为,2fm(Hz)；,对x(t)x(2t)抽样时，最小抽样频率为,6fm(Hz)。,解：根据信号时域与频域的对应关系及抽样定理得：,7.抽样定理的工程应用,许多实际工程信号不满足带限条件,抗 混低通滤波器,混叠误差与截断误差比较,7.抽样定理的工程应用,不同抽样频率的语音信号效果比较,抽样频率fs=44,100 Hz,抽样频率fs=5,512 Hz,抽样频率fs=5,512 Hz抽样前对信号进行了抗混叠滤波,(1)若连续时间信号 x(t)的最高频率未知，如何确定 信号的抽样间隔T？(2)非带限信号抽样不失真条件是否也必须满足fs2fm？(3)对连续带限信号进行抽样时，只需抽样速率 fs 2fm。在工程应用中，抽样速率为何常设为 fs(35)fm？,时域抽样问题的探究,研究性课题,8.抽样定理的实际应用举例,A/D,H(z),D/A,x(t),xk,yk,y(t),利用离散系统处理连续时间信号,生物医学信号处理,铁路控制信号识别,8.抽样定理的实际应用举例,铁路控制信号识别,传感器,A/D转换器,机车信号识别,机车信号,8.抽样定理的实际应用举例,列车运行控制系统是轨道交通最重要的技术装备，它是由轨道电路以钢轨为通道，将控制列车的信息传输到列车上的。,8.抽样定理的实际应用举例,车载主体机车系统，是其中的关键部分，功能是接收来自钢轨的信号，经过解调、译码来控制驾驶室信号机的信号显示，同时输出给后级的列车速度控制设备。系统主要由接收线圈（天线）、控制主机（包含记录器及远程监测模块）及机车信号机（信号显示器）构成。,8.抽样定理的实际应用举例,传统的车载信号系统，由于安全性及可靠性等技术的局限，仅能作为辅助信号应用，司机必须瞭望地面信号机来驾驶列车。国际公认160km/h以上或高密度的列车运行已不能靠司机瞭望地面信号方式保证安全，而必须以车载信号作为主体信号来控制列车。,8.抽样定理的实际应用举例,主要产品：JT1-CZ2000型机车信号车载系统。,8.抽样定理的实际应用举例,铁路控制信号识别,铁路控制信号的时域波形和频谱,8.抽样定理的实际应用举例,铁路控制信号识别,铁路控制信号的频谱分析,