信号处理原理课件ppt

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1、信号处理原理徐明星中央广播电视大学计算机专业课程清华大学计算机科学与技术系xumx@sp.cs.tsinghua.edu.cn1信号的概念、描述、分类信号处理的目的、步骤典型信号介绍信号的基本运算信号的分解内容提要1基本概念2信号是反映（或载有）信息的各种物理量，是系统直接进行加工、变换以实现通信的对象。信号的概念自然和物理信号例如：语音、图象、地震信号、生理信号等人工产生的信号例如：雷达信号、通讯信号、医用超声信号、机械探伤信号等信号是信息的表现形式，信息则是信号的具体内容。3信号描述方法数学描述使用具体的数学表达式，把信号描述为一个或若干个自变量的函数或序列的形式。因此，常可将“

2、信号”与“函数”和“序列”等同起来4信号描述方法波形描述按照函数随自变量的变化关系，把信号的波形画出来。5信号的分类确定信号与随机信号要点：区分方法：给定的自变量的值，是否可以唯一确定信号的取值。任意给定一个自变量的值，如果可以唯一确定其信号和取值，则该信号是确定信号，否则，如果取值是不确定的随机值，则是随机信号。周期信号与非周期信号要点：关系式是否成立？周期信号的周期（正值）：最小T值非周期信号可以视为是周期无穷大的周期信号。6信号的分类时间连续信号与时间离散信号信号的自变量是否在所讨论的整个连续区间内都有定义？定义域连续？NO时间离散信号YES时间连续信号模拟信号、抽样信号与数字

3、信号通常被称为“序列”模拟信号的定义域和值域都有是连续的；抽样信号的定义域离散而值域连续；数字信号在定义域和值域都是离散的。计算机特别适合于处理数字信号7信号的分类因果信号与非因果信号如果信号在时间零点之前，取值为零，则称为因果信号。表示信号在过去时间内不可能发生（取值为零）！若信号仅在过去（时间零点之前）有非零值，则称为反因果信号。实值信号与复值信号如果信号的取值是实数，则称为实值信号，简称实信号。如果信号的取值是复数，则称为复值信号，简称复信号。复信号是为了研究方便而引入的不是因果信号，就是非因果信号，信号在时间零点之前有非零值。8信号的分类能量信号与功率信号定义信号的能量为：离

4、散时间信号连续时间信号定义信号的功率为：离散时间信号连续时间信号如果信号的能量是有限的，则称为能量有限信号，简称能量信号。如果信号的功率是有限的，则称为功率有限信号，简称功率信号。9信号处理及其目的信号处理对信号进行提取、变换、分析和综合等处理过程的统称。信号处理的目的去伪存真特征抽取编码解码去除信号中冗余的和次要的成分。把信号变成易于进行分析和识别的形式。把信号变成易于传输、交换与存储的形式（编码），或从编码信号中恢复出原始信号（解码）。10数字信号处理的步骤模数转换ADC数字信号处理DSP数模转换DAC自变量(时间)和幅值同时离散化变换域分析、数字滤波、识别、合成数字信号还原为模

5、拟信号保证信息不丢失的理论基础是：采样定理11典型信号指数信号：微分或积分后还是指数信号参数符号正号负号信号增强A信号衰减CD绝对值大小变化速度快D变化速度慢C0直流信号B-1-0.50.512.557.51012.515BCDA12典型信号正余弦信号：说明：(1)K为振幅(2)ω为角频率(3)θ为初相位正弦信号余弦信号正弦余弦13典型信号复指数信号：欧拉公式复指数信号与正余弦信号之间的关系指数因子s是复数14典型信号一个复指数信号可以分解成为实、虚两部分。其中，实部包含余弦信号，虚部则为正弦信号。指数因子实部s表征了正弦与余弦函数振幅随时间变化的情况：若s>0，正弦、余弦信号是增

6、幅振荡；若s<0，正弦、余弦信号是衰减振荡。指数因子虚部w则表示正弦与余弦信号的角频率。几个特殊情况：☆当s=0，即s为虚数，则正弦、余弦信号是等幅振荡；☆当w=0，即s为实数，则复指数信号成为一般的指数信号；☆当s=0且w=0，即s等于零，则复指数信号的实部与虚部都与时间无关，成为直流信号。15典型信号Sa函数：特点：(1)Sa函数是偶函数(2)过零区间宽度(3)Sa函数过零位置16典型信号高斯信号：特点：(1)形状象一口钟，故有时也称钟形脉冲信号(2)在随机信号分析中有重要地位17奇异信号单位斜变信号R(t)：截顶的单位斜变信号：18单位阶跃信号u(t)：特点：(1)与单位斜变信

7、号是积分/微分关系(2)用于描述分段信号奇异信号19单位矩形脉冲信号G(t)：脉高：矩形脉冲的高度脉宽：矩形脉冲的宽度信号四则运算奇异信号20符号函数sgn(t)：用以表示自变量的符号特性sgn(t)+1=2u(t)sgn(t)=2u(t)-1奇异信号21单位冲激信号：信号定义：引入原因：描述自然界中那些发生后持续时间很短的现象。非常规的定义方法狄拉克定义式设冲激信号有一个总的冲激强度，它在整个时间域上的积分等于该强度值，而在除冲激点之外的其他点的函数取