信号与系统PPT教学课件教案-第04章 连续时间系统的频域分析.ppt

信号与系统,信号与系统,第四章连续时间系统的频域分析,苏州大学物理与光电能源学部,频域分析法,激励,傅里叶变换,信号分解成多个正弦函数,信号的频谱,求系统对各个正弦分量的响应,响应的频谱,傅里叶反变换,响应,避开了微分方程的求解和卷积积分,必须经过两次变换,频域分析法：求解系统的零状态响应,信号通过系统的频域分析方法,频域的系统函数（频响）,系统频域分析方法步骤：,4、求傅里叶反变换,系统零状态响应,系统激励,例：设系统的转移函数为,信号通过系统的频域分析方法,理想低通滤波器的冲激响应和阶跃响应,系统特性,允许某些信号分量通过，阻止其它分量信号通过,滤除一些无用的信号分量,滤波器,低通滤波器,高通滤波器,带通滤波器,带阻滤波器,理想低通滤波器的冲激响应和阶跃响应,实际低通,实际低通,模,通带内常数,通带外零,辐角：在通带内与频率成正比,激励信号中低于截止频率的各分量可一致均匀的通过，在时间上延迟同一段时间t0,理想低通滤波器,理想低通滤波器,冲激响应：,阶跃响应：,输出电压：,理想低通滤波器,输出电压频谱：,正弦积分曲线,阶跃响应,信号边沿变缓高频分量有损失,系统截止频率越高，边沿变化越陡峭,信号波形发生了失真有些分量没有通过,系统响应超前于激励物理不可实现,理想低通滤波器,佩利-维纳准则,因果系统,物理上可实现的系统,任何情况下都满足因果关系（响应不超前激励）的系统,理想的低通滤波器,违背了因果律在物理上无法实现,佩利-维纳准则,如何判断系统系统物理可以实现？,从系统的冲激响应得出,根据频域特性判定,往往难于得到,？,因果性,时域：响应必须出现在激励之后,Paley-Wiener准则,必要不充分条件！,佩利-维纳准则,因果性,某一频段为零,不收敛,系统的转移函数幅值可以在某些的频率点上等于零，但是不可以在一段频率区间上都等于零,所有的理想滤波器（包括低通、高通、带通、带阻）都不能物理实现,佩利-维纳准则,实际滤波器设计：,通带,阻带,过渡带,允许通过的信号频率范围,不允许通过的信号频率范围,通带和阻带之间的频率范围,佩利-维纳准则,低通滤波器容限图,通带内允许有小的变化起伏,通带和阻带间允许缓冲部分,只要幅频足够小，就可以认为达到了阻止相应信号通过的目的,边界频率/截止频率,阻带边界频率,佩利-维纳准则,最平坦型滤波器-巴特沃斯滤波器,B：由通带边界衰减量决定的常数,n：阶数,佩利-维纳准则,通带等起伏型滤波器-切比雪夫滤波器,佩利-维纳准则,原因：高频信号更容易以电磁波形式辐射出去,调制与解调,必须提高信号的频率以缩小天线尺寸,幅度调制,频率调制,时域：,把待传输的低频信号托附到高频振荡信号上,频域：,将信号的频谱搬移到较高的频段上,相位调制,脉冲幅度调制,脉冲宽度调制,脉冲间隔调制,调制与解调,抑制载频调幅(AM-SC),信号：不含直流分量，带限频谱,载波,调制与解调,已调信号,载波频谱：,调制与解调,抑制载频调幅(AM-SC),调制与解调,抑制载频调幅(AM-SC),解调过程（再次进行频谱搬移）,要求发送端和接收端严格的同频同相,频率不同步：恢复波形失真,相位漂移：幅度忽大忽小,调制与解调,抑制载频调幅(AM-SC),振幅调制(AM),将调制信号加在载波信号的幅度上,通过包络检波器即可解调,调制与解调,调制与解调,振幅调制(AM),如果调制信号为周期信号,调制与解调,振幅调制(AM),调制与解调,振幅调制(AM),调制与解调,振幅调制(AM),AM波的功率：,调制与解调,振幅调制(AM),调制与解调,调制与解调,（a）,（b）,（c）,（d）,调制与解调,调制与解调,脉冲幅度调制(PAM),将调制信号与载频信号相乘,调制与解调,脉冲幅度调制(PAM),调制后：,调制与解调,频分复用,将信号的带宽分割成不同的频段，每一频段传送一路信号,优点：信道复用率高，分路方便缺点：滤波器要求严格，设备复杂,频分复用,时分复用,将时间分为若干个相等的间隔，每一间隔传送一个信号,时分复用,系统对各频率分量幅度衰减的程度不同幅度失真,系统对各频率分量延时不同相位失真,线性系统不失真条件,系统的无失真传输条件：1）系统的幅频特性在整个频率范围内为常数。2）系统的相频特性应是经过