信号分析与处理【精品-PPT】.ppt

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1、信号分析与处理第一章信号概论[基本内容]信息、信号信号分类信号分析、信号处理信号处理系统11.1信号追溯到远古时代，鉴于信使走得太慢，人们就用烟火信号和鼓声来传送情报。差不多就在这个时候，人们开始普遍用“信号”这个词来表示专门为了传送警报、指示或情报所给出的，为人们的视觉或听觉所能感觉到的一种符号或通告。烟火信号传送情报2十九世纪初，人们开始研究如何利用电信号传送消息。１８３７年由塞缪尔莫尔斯（SamuelMorse)发明的著名通信编码和电报的研制成功大大提高了传送信息的速度和可靠性，并使通信在除了战争和防御以外的其他方面都获得了广泛的应用。１８７６年贝尔(Bell)发明了电话，直

2、接将声音转变为电信号沿导线传送。十九世纪末，人们又致力于研究用电磁波传送无线电信号。为实现这一理想，赫兹、波波夫、马克尼等人分别作出贡献。１９０１年马克尼成功地实现了横渡大西洋的无线电通信。从此，传输电信号的通信方式得到广泛应用和迅速发展。3信号可以定义为一个传载信息的物理量函数。广义地说一切运动或状态的变化都是一种信号。通常把语言、文字、图象或数据等统称为蕴涵着消息的信号，将受信者从消息中获得的新知识称为信息。信号是消息的表现形式或运载工具，即消息蕴涵于信号之中。一般而言，信息是从客观世界获得的新知识或者对客观事物发出的新要求。所以，信息、消息和信号三者既有密切的联系又有区别。信号

3、的具体形式是某种物理量。如光信号、电信号、声信号等。4所谓电信号，就是随时间变化的电压和电流，也可以是电荷或磁通以及电磁波等。人们要获得信息，首要获取信号。再通过对信号的分析与处理，才能取得需要的信息。例如，医生要取得一个病人是否有心脏病的信息，往往先让病人作一个心电图。他是生物电位随时间变化的函数，并最终以曲线图表示出来。医生根据他的专业知识对比心电信号作出分析与处理，才能得到是否有病的信息。5A图为窦性心动过速B图为窦性心动过慢6信号中包含着人们未知的信息，但取得了信号不等于就获取了信息，必须对信号做进一步的分析与处理才能从信号中提取所需要信息。所以说信号是便于传载信息的物理形式

4、。a)信号是物理量或函数。b)信号中包含着信息，是信息的载体。c)信号≠信息，必须对信号进行分析和处理后，才能提取出信息。71.２信号表示信号既是一个函数，因此在数学上可以表示为一个或几个独立变量的函数，亦可以用图形表示。客观存在的信号是实数，但为了便于进行数学上的分析和处理，经常用复数或矢量形式表示。如x(t)=Acos(1t+)对应的复数形式s(t)=Aej(1t+)x(t)=Re[s(t)]又如彩色电视信号是由红(r)、绿(g)、蓝(b)三个基色以不同比例合成的结果，可用矢量来描述：8一般信号的描述主要通过三个参数：频率、幅度和相位。例如声波信号：当f<20Hz，次声波

5、，一般人耳听不到，声强足够大，能被人察觉到。当20Hz20kHz，超声波，听不到，但具有方向性。可见，频率不同，信号的特性会有显著的差别。最简单的信号是正弦信号。只有单一的频率，称为“单色”信号；具有许多不同频率正弦分量的信号，称为“复合”信号。大多数应用场合是复合信号，其重要参数为频带宽度。比如高音质的音响信号的带宽是20kHz，而一个视频信号带宽为6MHz。91.３信号分类tx(t)tx(t)nTx(nT)a、按信号的自变量t和函数的取值不同分连续时间信号和离散时间信号。根据函数取值是否连续，可分别称之为模拟信号、量化信号、抽样信号和

6、数字信号。x(n)n10b、按信号性质分确定性信号和随机信号。确定性信号是指在相同实验条件下，能够重复出现的信号。分为周期信号和非周期信号。tx(t)Ax(t)t0T12T12x(t)t0T1T1T14E211E/2/2x(t)t001x(t)tu(t)t0112c、按信号自变量时间和频率定义范围分　　时限信号和频限信号。时限信号：信号在有限区间（t1,t2）内有定义，在区间之外恒等于零。称为时域有限信号，简称时限信号。比如矩形脉冲，正弦脉冲等。x(t)ttx(t)频限信号是信号在频率域内只占具有限的带宽（f1,f2），在这个带宽之外，信号恒等于零。例如理想低通滤波器、

7、正弦信号等。13时、频域间普遍存在着对称性关系，频限对应时域无限，时限对应频域无限。X()c-cX()0-0141.4　信号分析、信号处理频谱分析1、信号分析是将复杂的信号分解为若干简单信号分量叠加，并以这些分量的组成情况去考察信号的特征。这样的分解，可以抓住信号的主要成分进行分析、处理和传输，使复杂问题简单化。信号分析中最基本的方法：以f→自变量152、信号处理对信号进行某种加工或变换。如滤波、变换、增强、压缩、估计、识别等。目的：削弱信