通信原理第六版第2章课件

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1、第二章确知信号2.1确知信号的类型2.2确知信号的频域性质2.3确知信号的时域性质2.4小结主要内容1学习目标信号的分类及其特征;信号的频谱分析法和频谱的概念;傅里叶级数的特理意义;傅里叶变换及其基本性质;δ函数及其常用性质;信号的能量谱和功率谱;相关函数的定义和性质;相关函数与谱密度的关系.2第2章确知信号确知信号：是指其取值在任何时间都是确定的和可预知的信号，通常用数学公式表示它在任何时间的取值。随机信号：不能用确定性时间函数来描述，但具有一定的统计规律性。通信中的信号和噪声都是随机信号。信号：是指传递消息或者信息的物理载体，如随时间变化的电流或电

2、压，在数学上，信号可以表示为一个或多个自变量的函数，在物理上，信号可以体现在波形的幅值，相位或者频率。32.1确知信号的类型按照周期性区分：周期信号：最小的T0称为此信号的周期，T0>0，1/T0称为基频f0非周期信号4设连续电压或电流信号为s(t),则它在单位电阻（1Ω）上的瞬时功率为s2(t)。信号总能量：信号的平均功率：2.1确知信号的类型按照能量是否有限区分：能量信号和功率信号信号功率：单位电阻（1Ω）上消耗的功率，即归一化功率P5若，则称s(t)为能量有限信号，简称能量信号。其特征是：信号的振幅和持续时间均有限，非周期，能量信号的平均功率P=

3、0。若，则称s(t)为功率有限信号，简称功率信号。其特征是：信号的持续时间无限，功率信号的能量E→∞。2.1确知信号的类型实际通信系统中，信号都具有有限的功率，有限的持续时间，因而具有有限的能量。但若信号的持续时间非常长，可以近似的认为是具有无限长的持续时间。-----功率信号。6信号类型的区别与关系：（1）所有的周期信号都是功率信号（s(t)≡0除外)，但功率信号不一定都是周期信号。（2）非周期信号可以是能量信号（(t)，单个矩形脉冲），也可以是功率信号（阶跃信号），或既不是能量信号也不是功率信号（tu(t)）。（3）一个信号不可能既是能量信号又是

4、功率信号，但一个信号可以既不是能量信号也不是功率信号。2.1确知信号的类型7第二章确知信号2.1确知信号的类型2.2确知信号的频域性质2.3确知信号的时域性质2.4小结主要内容82.2确知信号的频域性质确知信号的频率特性有四种：功率信号的频谱能量信号的频谱密度能量信号的能量谱密度功率信号的功率谱密度通过运用傅里叶级数（周期信号）和傅里叶变换（非周期）来实现。频域特性是指确知信号在频域的性质，由其各个频率分量的分布表示。它是信号的最重要的性质之一，和信号的带宽和抗噪声能力有关。信号的时域波形指示信号的外在形式，频域特性是信号的内在本质。9傅里叶级数2.2

5、确知信号的频域性质傅里叶变换与反变换10周期性信号的傅里叶级数为：式中，基频f0＝1/T0，n为整数，-

6、Cn

7、－振幅，n－相位

8、Cn

9、随频率（nf0）变化的特性称为信号的幅度谱n随频率（nf0）变化的特性称为信号的相位谱频谱的性质（1）频谱函数Cn是离散的，只在f0的整数倍上取值。一个周期信号由不同频率的谐波分量f0，2f0，3f0，4f0，5f0

10、，…….nf0组成。（2）n可以取负值，即在负频率上Cn也有值。通常称Cn为双边谱。负频谱仅在数学上有意义，在物理上并不存在负频谱。2.2.1功率信号的频谱122.2.1功率信号的频谱傅里叶级数的物理意义-频谱(1)把一个时域信号转换为频域表示，从而引出频谱的概念(2)揭示了周期信号的实质，即一个周期信号由不同频率的谐波分量组成。当信号被分解成各次谐波后，就可以从频域来分析问题。因此傅里叶分析实质是一种频域分析方法。信号的频域特性是信号的内在本质，而信号的时域波形是信号的外在形式。13双边谱的性质对于物理可实现的实信号，有正频率部分和负频率部分间存在复

11、数共轭关系，即模偶对称相位奇对称n102345-2-1-3-4-5

12、Cn

13、(a)振幅谱102345-2-1-3-4-5nn(b)相位谱2.2.1功率信号的频谱142.2.1功率信号的频谱15（1）实信号频谱包含直流分量C0、基波f0(n=1时)和各次谐波(n=,2,3,…)。（2）实信号s(t)的各次谐波的振幅等于,且只有正频率，是单边谱。（3）实信号s(t)的各次谐波的相位等于（4）数学上的频谱函数Cn又称为双边谱，其振幅是单边谱的振幅的一半。（5）周期信号的频谱Cn是离散谱,由间隔为f0的谱线组成，且对于物理可实现的实信号，幅度谱是偶对称的(关

14、于纵轴对称)，相位谱是奇对称为(关于原点对称。2.2.1功率信号的频谱16单边谱和双边谱的概念