《信号分析与处理》PPT课件.ppt
1,1.1 信号(signal)的概念,1.1.1 典型信号举例 信号的描述 信号的分类,1.1信号的概念,2,1.1信号的概念,1、消息（message）：来自外界的各种报道统称为消息2、信息（information）：消息中有意义的内容称为信息3、信号（signal）：信号是信息的表现形式，信息则 是信号的具体内容 为了有效的传播和利用信息 常常需要将信息转换成便于传输和处理的信号光信号：古代烽火台、十字路口的红绿灯声音信号：上下课的铃声、电话、广播、音乐文字信号：书刊、杂志、广告、信件图像信号：电视、绘画、照片、录像电信号：随时间变化的电压、电流、电荷、磁通及电磁波 电信号最容易产生、传输、控制和处理 本课程只研究电信号,3,1.1.1 典型信号举例,医生通过心电图获取心脏病人的信息。心电图是与人的心脏跳动有关的生物电位信号。它表示血液从心脏到动脉传输的一个循环。这部分波形由来源于心脏右心房的窦房结的电冲激产生。冲激引起心房收缩，使得心房中的血液被压到对应的心室里。产生信号称为P波。窦房结冲激激励延时直到血液从心房到心室的传送完成，得到心电图波形的P-R间隔。然后冲激激励引起心室的收缩，压迫血液到动脉，从而产生了心电图波形的QRS部分。在这个阶段心房松弛并充入血液。波形的T波表示心室的松弛。整个过程周期性地重复，产生心电图迹线。,心电图波形的每一部分携带着不同类型的信息，用于医生分析患者的心脏状况。,4,每一个工厂、企业都有它不同的用电特点和规律。要做到经济合理地用电，就需要掌握这些特点和规律。下图是某工厂的典型日负荷曲线，代表某一天24小时实际使用电力负荷的信号。从这条曲线可以得到1天中的最大负荷和时间，最小负荷和时间，以及平均负荷。工厂的管理人员根据这条负荷曲线和供电条件可以作出切实可行的、合理的用电计划。,1.1.1 典型信号举例,1.1信号的概念,5,每个钢琴键弹奏的音对应一个基波频率和许多谐波频率。下图是钢琴CEG位置和对应的和弦信号的频谱。该频谱中有三个尖峰，信号中每个音对应一个，中音C的尖峰位于262赫兹，右边的E和G对应的尖峰位于较高频率处，分别为330赫兹和392赫兹。这种情况下，用信号频域的频谱比用信号时域的波形更能直观、清晰的体现信号的信息。,1.1.1 典型信号举例,1.1信号的概念,6,“信号”与“函数”两词相互通用。数学描述是为了把不同物理量的共同特征抽象出来便于分析、运算和变换。,1.1.2 信号的描述,1.1.2 信号的描述,2、数学描述：信号是一个或几个自变量的函数，一般都具 有各自的物理属性，其自变量一般为：时间、空间、频率。本书中信号的自变量为时间和 频率。如：,1、物理描述：信号是信息寄寓变化的物理体现，它一般是 随时间或空间变化的物理量。如：电流、压 力、温度、速度等。,3、图形描述：随时间变化的波形和随频率变化的频谱。,1.1信号的概念,7,物理描述：简谐振荡.正弦交流电压,数学描述：,例1：正弦信号,1.1 信号的概念,1.1.2 信号的描述,8,信号的分类,1、确定性信号与随机信号2、连续时间信号与离散时间信号3、因果信号与非因果信号4、周期信号与非周期信号5、能量信号与功率信号,信号的分类,1.1 信号的概念,9,1、确定信号与随机信号,（根据信号取值是否确定来分类）,确定性信号：信号可以被表示为一确定的时间函数。即给 定一个时刻可以确定一相应的函数值。,例如：,研究确定信号是研究随机信号的基础 本课程只研究确定性信号,随机信号：信号不能用确定的时间函数描述。给定一个 时刻，只知道信号的某一数值的概率。例如：雷电干扰、海浪起伏、电子器件的热噪声等,1.1信号的概念,信号的分类,10,2、连续时间信号与离散时间信号,（根据信号自变量取值是否连续来分类）,连续时间信号：信号存在的时间范围内任意时刻都有定义（即都可以给出确定的函数值），用 t 表示连续取值的时间自变量。,离散时间信号：信号在时间上取值是离散的，其他时间没定义。若用等时间间隔取值，用 n 表示离散取值的时间自变量。n 叫序号，只取整数。,值域连续（模拟信号）,值域不连续,1.1信号的概念,信号的分类,11,模拟信号的两种处理方式,数字系统处理,模拟系统处理,1.1信号的概念,信号的分类,12,模拟信号 时间和函数值均连续,把模拟信号变成数字信号是为了利用计算机进行数字信号处理,数字信号 时间离散，函数值离散,抽样信号 时间离散，函数值连续,1.1信号的概念,信号的分类,13,通常将对应某序号k的序列值称为第k个样点的“样值”。,离散信号的表示形式,2、闭合数学表达式,3、逐个列出的序列,1、图形表示的序列,固定，n 取整数,1.1信号的概念,信号的分类,14,3、因果信号与非因果信号,因果信号,反因果信号,（根据信号在计时起点之前取值是否为零来分类）,有始信号,有终信号,右边信号,左边信号,1.1信号的概念,15,4、周期信号与非周期信号,非周期信号：信号在时间上不具有周而复始的特性，或者 说信号的周期趋于无穷大。,如：,（根据信号在某一区间内是否重复出现来分类）,周期信号：按照一定的时间间隔 T 周而复始且无始无终 的信号。,如：,1.1信号的概念,信号的分类,16,5、能量信号与功率信号,任何信号通过系统时都伴随着一定能量或功率的传输，表明信号具有能量或功率特性。,（根据信号的能量或功率是否有限来分类）,将信号 施加于 电阻上，它所消耗的瞬时功率为，则定义：,能量信号：信号的能量有限，即,具有有限幅值的时限信号都是能量信号。,具有有限值的周期信号都是功率信号。,信号的能量,信号的功率,功率信号：信号的功率有限，即,1.1信号的概念,信号的分类,17,小结,信号的概念,小结,信号是信息的表现形式电信号最容易产生、传输、存储、处理我们研究的是将各种信息经转换而成的电信号,物理描述：应注意信号的物理解释以帮助理解数学描述：本书的对象：化成数学语言的信号（简捷）图形描述：直观、形象，与数学描述相对应,信号的描述,1.1 信号的概念,18,信号的分类,确定性信号和离散信号：根据信号取值是否确定。连续信号与离散信号：根据信号的自变量取值 是否连续。因果信号与非因果信号：根据信号在计时起点之 前取值是否为零。周期信号与非周期信号：根据信号在某一区间内 是否重复出现。能量信号和功率信号：根据信号的能量或功率 是否有限。,小结,1.1信号的概念,
