信号分类及其描述.ppt

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1、第二讲信号分类及其描述学习要求：1.了解信号分类方法2.掌握信号时域波形分析方法3.掌握信号频域频谱分析方法1从信号描述上分--确定性信号与非确定性信号；2从信号的幅值和能量上--能量信号与功率信号；3从分析域上--时域与频域；2.1信号的分类与描述4从连续性--连续时间信号与离散时间信号；5从可实现性--物理可实现信号与物理不可实现信号。2.1信号的分类与描述1确定性信号与非确定性信号可以用明确数学关系式描述的信号称为确定性信号。不能用数学关系式描述的信号称为非确定性信号。2.1信号的分类与描述周期信号：经过一定时间可以重复出

2、现的信号x(t)=x(t+nT)b)非周期信号：在不会重复出现的信号。c)非确定性信号：不能用数学式描述，其幅值、相位变化不可预知，所描述物理现象是一种随机过程。非确定性信号根据是否能满足平稳随机过程的条件，又可以分成平稳随机信号和非平稳随机信号。2.1信号的分类与描述2能量信号与功率信号a)能量信号在所分析的区间（-∞，∞），能量为有限值的信号称为能量信号，满足条件：一般持续时间有限的瞬态信号是能量信号。2.1信号的分类与描述b)功率信号在所分析的区间（-∞，∞），能量不是有限值．此时，研究信号的平均功率更为合适。一般持续时间

3、无限的信号都属于功率信号:1、信号波形图周期T，频率f=1/T峰值PAtTPPp-p双峰值Pp-p2.2信号的时域波形分析2.2信号的时域波形分析4、均值均值E[x(t)]表示集合平均值或数学期望值。均值：反映了信号变化的中心趋势，也称之为直流分量。5、均方值信号的均方值E[x2(t)]，表达了信号的强度；其正平方根值，又称为有效值(RMS)，也是信号平均能量的一种表达。2.2信号的时域波形分析6、方差方差：反映了信号绕均值的波动程度。信号x(t)的方差定义为：2.3信号的频域分析1周期信号与离散频谱采用三角函数展开式图2一2正

4、弦信号的时间历程和频谱图返回(a)时问历程;(b)频谱图图2一3复杂周期信号的时间历程和频谱图返回(a)时问历程;(b)频谱图图2一4瞬变信号的时间历程和频谱返回(a)时问历程;(b)频谱图图2一5准周期信号的频谱返回图2一6时限信号与频限信号的示意图返回(a)时限信号;(b)频限信号图2一7连续信号与离散信号返回(a)连续信号;(b)量化信号;(c)离散信号;(d)数字信号图2一8周期脉冲信号的时域、频域图形返回a)周期性知形波;(b)幅值谱;(c)相位谱图2一9周期矩形脉冲信号不同阶次谐波叠加后的图形返回(a)1阶谐波的波形

5、;(b)3阶谐波叠加的波形;(c)9阶谐波叠加的波形图2一10单个脉冲函数及其频谱返回(a)脉冲函数;(b)频谱图2一11σ函数及其频谱返回图2一12频域冲击函数及其时域波形返回(a)频域冲击函数;(b)时域波形图2一13正弦函数、余弦函数及其频谱返回(a)正弦函数及其频谱;(b)余弦函数及其频谱图2一14阶跃函数及其频谱返回(a)阶跃函数;(b)频谱图2一15常数函数及其频谱返回(a)常数函数;(b)频谱图2一16周期脉冲序列及其频谱返回(a)周期脉冲序列;(b)频谱图2-17sinc（t）函数返回图2-17sinc（t）函数

6、周期信号频谱的特点(1)离散性周期信号的频谱是由离散的谱线组成,只在nω0(n=0,±1,±2,....)离散点上取值，每一条谱线表示一个正弦分量。(2)谐波性每条谱线只出现在基波频率的整数倍上，基波频率是诸谐波频率的公约数，相邻谱线间隔均等，为ω0.(3)收敛性各频率分量的谱线高度与对应谐波的幅值成正比。常见的周期信号幅值总的趋势是随谐波次数的增高而减小。由于这种收敛性，实际测量中在一定误差范围内，可以忽略那些高阶次谐波成分.上一页返回非周期信号与连续频谱傅里叶变换对:频谱特点：其频谱是连续的，它是由无限多个、频率无限接近的频

7、率成分所组成。谱线幅值在各频率上趋于无穷小。2.6随机信号2.6.2随机信号的概念及分类1.随机过程随机过程是指变化过程没有确定的变化形式，没有必然的确定性变化规律，亦即不能用确定的函数加以描述，但具有一定的统计规律。这样的变化过程就叫随机过程。随机过程可分为平稳随机过程和非平稳随机过程.对随机信号按时间历程所作的各次长时间观测记录称为样本函数，记作x(t)，如图2一18所示。在有限时间区间上的样本函数称为样本记录。在同一试验条件下，全部样本函数的集合(总体)称为随机过程。通常随机过程用大写字母如X(t)或{x(t)}来表示，它

8、的样本函数用xi(t),x2(t),…来表示，即上一页下一页返回2.4随机信号可以认为，随机过程是由无限多个随机变量构成的随机变量系。虽然随机过程不能用确定的数学关系式表示，但它仍包含一些规律性因素，可以采用数理统计的方法来描述。随机过程的基本特性可以从幅值域、