《信号分析与处理》PPT课件.ppt

2020 3 26 华北电力大学 1 信号分析与处理 安勃电力系电信教研室教一楼335室752 3031bo an cn 2020 3 26 华北电力大学信号分析与处理 2 作业 每周四上午或下午交作业答疑 周四15 30教一楼335室考试 闭卷成绩 70 考试 20 实验 10 作业 2020 3 26 华北电力大学信号分析与处理 3 2GGSM通讯网络 GSM频率分配上行 890 915MHZ下行 935 960MHZ其中 中国移动 上行 890 909MHZ下行 935 954MHZ中国联通 上行 909 915MHZ下行 954 960MHZ DCS系统频率分配全频段 上行1710 1788MHz 下行1805 1880MHz其中 中国移动 上行1710 1725MHz 下行1805 1820MHz 暂空 上行1725 1745MHz 下行1820 1840MHz 中国联通 上行1745 1755MHz下行1840 1850MHz 中国电信 上行1755 1785MHz 下行1850 1880MHz 频分 每信道带宽200KHZ时分 每帧20ms 2020 3 26 华北电力大学信号分析与处理 4 TD SCDMA直放站目前工作频率是2010MHz 2025MHz 信号的码片速率为1 28MHz s 扩频带宽或信道间隔为1 6MHz 调制方式为QPSK 8PSK 接入技术为DS CDMA TDMA2 4GHz免费频段标准WiFiBluetoothZigbee 3G和免费频段 2020 3 26 华北电力大学信号分析与处理 5 其他各个领域的应用 航天卫星汽车多媒体 语音 图像 视频通信 电脑工业控制电力系统 电流 电压 温度等测量继电保护 高压绝缘老化 防窃电 2020 3 26 华北电力大学信号分析与处理 6 绪论 一 语音信号的传播语音信号 频率范围在200Hz 20kHz之间 基本信息在300Hz 3 4kHz 为讨论方便确定为0Hz 4kHz 其波长在 km 75km 无线传播 由电磁辐射理论知 只有当天线尺寸与波长可以比拟时才能实现有效的电磁辐射 因此 原声信号无法实现远距离无限传播 怎么办 如何实现 有线传播 架空线路的频带宽度一般为0Hz 50kHz 显然 仅传一路语音信号将造成架空线路有效频谱的浪费 如何实现架空线路频谱的充分利用 2020 3 26 华北电力大学信号分析与处理 7 4 频谱搬移 设语音信号为 其频谱密度函数1 频谱分析 频谱图 2020 3 26 华北电力大学信号分析与处理 8 2 频率调制 绪论 2020 3 26 华北电力大学信号分析与处理 9 3 带通滤波 绪论 2020 3 26 华北电力大学信号分析与处理 10 4 频率解调 5 低通滤波 绪论 2020 3 26 华北电力大学信号分析与处理 11 二 本课程的基本内容与任务三 本课程的地位 特点和学习方法建议学时 48学时 44学时课程 4学时实验地位 电气与电子工程一门技术基础课 也是一门素质课程 特点 体系完整 逻辑性强 内容抽象 主要是通过数学变换研究信号和系统的时域和频域特性 方法 可以从美学的角度去欣赏 数学游戏 注重概念 强调方法 培养抽象思维能力 通过例题和习题充分理解信号分析和处理的内涵 绪论 2020 3 26 华北电力大学信号分析与处理 12 举例 ConvolutionDSP noisefft sinspectrum leakagefft demofilter demo 绪论 2020 3 26 华北电力大学信号分析与处理 13 第一章连续时间信号分析第一节连续时间信号 一 信号的描述与分类信号 信号是信息传输过程的载体 可以是随时间 空间或任何其他独立变量变化的物理量 一维信号与多维信号确定性信号与随机性信号周期信号与非周期信号连续信号与离散信号 2020 3 26 华北电力大学信号分析与处理 14 第一节连续时间信号 二 常用典型信号1 单位冲激信号 筛分性质 2020 3 26 华北电力大学信号分析与处理 15 2 单位阶跃信号 第一节连续时间信号 单位冲激信号波形 2020 3 26 华北电力大学信号分析与处理 16 3 矩形信号 第一节连续时间信号 2020 3 26 华北电力大学信号分析与处理 17 4 正弦信号 第一节连续时间信号 2020 3 26 华北电力大学信号分析与处理 18 第一节连续时间信号 5 指数信号 6 采样信号 时间常数 2020 3 26 华北电力大学信号分析与处理 19 第一节连续时间信号 7 钟形信号 高斯 Gauss 信号 2020 3 26 华北电力大学信号分析与处理 20 第一节连续时间信号 三 信号的运算1 时间变量的运算1 信号的移位 2 信号的翻转 2020 3 26 华北电力大学信号分析与处理 21 第一节连续时间信号 3 信号的尺度变换 2 信号幅值的运算 2020 3 26 华北电力大学信号分析与处理 22 第二节周期信号的频谱 构成原信号的 一系列 不同频率的正弦信号就是原信号在频域上的谱 简称频谱频谱分析是对连续时间信号进行处理的基础 2020 3 26 华北电力大学信号分析与处理 23 第二节周期信号的频谱 傅里叶级数如果周期信号满足狄里赫利 Dirichlet 条件 即 1 周期信号在任意有限区间连续或只有有限个第一类间断点 2 在一个周期内 函数有有限个极大值或极小值 且在一个周期内信号绝对可积 则 一 周期信号的正弦频谱 2020 3 26 华北电力大学信号分析与处理 24 第二节周期信号的频谱 周期信号的傅里叶级数展开表达式 其中 2020 3 26 华北电力大学信号分析与处理 25 第二节周期信号的频谱 周期信号的傅里叶级数余弦形式 其中 2020 3 26 华北电力大学信号分析与处理 26 第二节周期信号的频谱 2 正弦频谱 谐波谱 周期信号的频率谱 简称频谱 也叫周期信号的频率特性幅度谱图 以角频率 或频率 为横坐标 以各个频率分量振幅 或有效值 画出的频谱图称为幅度频谱图 简称幅度谱 又称为幅频特性 相位谱图 以角频率 或频率 为横坐标 以各个频率分量初相位画出的频谱图称为相位频谱图 简称相位谱 又称为相频特性 周期信号的频谱图在角频率 或频率 轴是离散的 周期信号呈现出的这种离散频谱又称为谱线 显然 周期信号的谱线间隔为周期信号的角频率 或频率 2020 3 26 华北电力大学信号分析与处理 27 第二节周期信号的频谱 例题1 1 设周期矩形脉冲信号的脉冲宽度为 脉冲幅度为A 周期为 如图1 11所示 求该信号的频谱 并画出该信号的频谱图 2020 3 26 华北电力大学信号分析与处理 28 第二节周期信号的频谱 2020 3 26 华北电力大学信号分析与处理 29 第二节周期信号的频谱 2020 3 26 华北电力大学信号分析与处理 30 第二节周期信号的频谱 2020 3 26 华北电力大学信号分析与处理 31 第二节周期信号的频谱 通过此例题可以看出 周期信号的频谱在频域上是离散的 两相邻谱线的间隔为周期信号的角频率 周期信号周期越长 相邻谱线的间隔越小 谱线越密 周期信号的频谱包含了无限多条谱线 这说明周期信号含有无限多个频率分量 图1 12表明 随着角频率 或谐波次数k 的增加 周期信号的高次谐波分量呈现衰减趋势 角频率 或谐波次数k 越高 高次谐波分量越小 2020 3 26 华北电力大学信号分析与处理 32 第二节周期信号的频谱 信号的频带宽度把第一个过零点对应的频率作为信号的频带宽度 可见 周期矩形脉冲信号的频带宽度与该信号的脉冲宽度成反比 脉冲宽度越宽 频带宽度越窄 反之 脉冲宽度越窄 频带宽度越宽 这说明变化较快的信号必定具有较宽的频带宽度 对于一般周期信号的频谱 通常从零频率开始到频谱降到频谱包络线最大值的十分之一对应的频率范围定义为该信号的频带宽度 带限信号 将频带宽度有限的信号称为频谱受限信号 简称带限信号 2020 3 26 华北电力大学信号分析与处理 33 第二节周期信号的频谱 2020 3 26 华北电力大学信号分析与处理 34 SamplefunctionK 32 k 0 K A 1 c 1 2 sinc k 4 figure plot k c holdon plot k 0 Taylorseries symsxg exp x sin x t taylor g 12 2 xd 1 0 05 3 yd subs g x xd figure ezplot t 1 3 holdon h plot xd yd r set h linew 3 title TaylorapproximationVS actualfunction lege