通信原理第2章 确知信号

第二章：确认信号，通信教研室，基本要求，信号分类；掌握已知信号的频域分析方法；理解已知信号频谱的物理意义；掌握已知信号的能谱和功率谱的定义；了解已知信号的自相关函数和互相关函数的定义和性质；了解已知信号相关函数和光谱密度之间的关系。目标要求、重点、难点、重点：1、光谱密度的概念；2.周期信号谱的特征和意义：3.相关函数与光谱密度的关系。难点：相关函数和功率谱密度的计算。目标要求，2.1已知信号的类型，2.2已知信号的频域性质，2.3已知信号的时域性质，2.4试题和练习的总结，主要内容，2.1已知信号的类型，信号的分类：1，已知信号和随机信号，2，周期信号和非周期信号，3，连续信号和离散信号，4，能量信号和功率信号，5，单位脉冲函数，1，已知信号的定义，2，信号的类型已知。首先，根据周期性：周期性信号和非周期性信号，2.1信号的类型是已知的。其次，根据能量：能量信号和功率信号，能量信号的能量是有限的，其平均功率为0。功率信号的平均功率是有限的，它的能量是无限的。2.2、了解信号的频域特性和谱密度：反映信号的幅值和相位与频率的关系，通常分为幅值谱(幅值和频率的关系)和相位谱(相位和频率的关系)。能谱密度：反映信号能量和频率之间的关系。功率谱密度：反映信号功率和频率之间的关系。2.2.1了解信号的频谱，示例2-1周期实对称矩形脉冲信号的频谱。1.典型周期信号的频谱分析1。光谱表达式2的推导。采样函数Sa(x)=sin(x)/x 3的特性。n=0时振幅的计算？它的物理意义是什么？4.对应于频谱函数正水平轴的第一个零点的N值是多少？与信号带宽的关系？5.观察周期性脉冲信号的频谱并总结其特征？6.利用MATLAB绘制周期性脉冲信号的频谱图，验证频谱图的正确性。(1)用数值法(解析法)绘制光谱解析表达式曲线；(2)生成一个周期的实际脉冲波形，进行快速傅里叶变换，并绘制频谱图；(快速傅立叶变换方法)(3)生成5周期脉冲信号，执行快速傅立叶变换，并绘制频谱图。(快速傅里叶变换法)，(1)解析法频谱计算的Matlab代码，解析法应注意的问题：(1)频率轴值范围；(2)频率间隔应等于谱线间隔。(3)调用3)sinc()函数。仿真结果，第七组课外Matlab设计：生成一个周期的实际脉冲波形，进行FFT变换，绘制频谱。(1)取不同的周期和脉宽，绘制周期性脉冲信号的时域波形；(2)取不同的采样率，用fft()函数找到频谱，并画出幅度谱和相位谱。(例如，fs=5，10，20，30，50*Bn)(3)观察频谱图以验证其正确性，并总结周期性脉冲信号的频谱特征。(4)观察采样率对频谱的影响，并与第13组的结果进行比较。(2)利用快速傅立叶变换法寻找频谱，第十三组课外Matlab设计：2。产生5个周期的脉冲信号，进行快速傅立叶变换，绘制频谱。(1)取不同的周期和脉宽绘制脉冲信号的时域波形；(2)取不同的采样率，用fft()函数找到频谱，并画出幅度谱和相位谱。(例如，fs=5，10，20，30，50*Bn)。(3)观察频谱图，验证其正确性，总结周期性脉冲信号的频谱特征。(4)观察采样率对频谱的影响，并与第7组的结果进行比较。(5)5周期脉冲信号会模拟相应的5周期频谱吗？为什么Matlab仿真的结果与理论结果不同？第八组：模拟语言之间的关系，2。非周期信号的频谱密度，能谱密度的定义：2.2.2能谱密度，其中s(f)是非周期信号的傅里叶变换。根据帕塞瓦尔定理，信号能量为，能谱密度以焦/赫兹为单位描述单位带宽的信号能量。2.2.2能量谱密度，矩形脉冲的能量谱密度例2-7。(1)周期功率信号的功率谱。周期信号的功率谱密度是频率的离散函数。(2)周期功率信号的功率谱密度和已知信号的2.2.3功率谱密度。引入脉冲函数序列，将离散谱转化为连续谱。(3)周期性功率信号频谱的特征：(1)频谱是离散的，包括各谐波的幅值和相位；(2)它包含负频率成分，只有在数学上才有意义；(3)对于物理上可实现的真实信号，正频率部分和负频率部分(等幅反相)之间存在复共轭关系。已知信号的功率谱密度定义为P(f)为s(t): (4)非周期功率信号的功率谱密度s(t)，(w/Hz)，以及(2.2.3)已知信号的功率谱密度。(2)计算截断能量信号的能谱密度；(3)及时限制能谱密度。信号的平均功率为：功率谱密度为：例2.8尝试在例2.1中找到周期信号的功率谱密度。平均功率为：2.2.3已知信号的功率谱密度，2.2.3已知信号的功率谱密度，以及已知信号的两个时域特征：自相关函数互相关函数，它是测量波形之间的相关或相似程度的函数，表示同一信号或两个信号在一个时间间隔内的相互关系。2.3了解信号的时域特性，1。定义能量信号的自相关函数，2.3.1。定义信号的自相关函数，2。定义功率信号s(t)的自相关函数，1。(对于非周期性功率信号)，2。(对于周期性功率信号)，5。自相关函数的性质反映了延迟时间之后信号和同一信号之间的相关程度。(3)自相关函数的物理意义，(3)R(0)等于信号的能量或功率。(1)自相关函数是偶数函数，即(2)当时间间隔为0时，相关度最大。2.3.1信号自相关函数，4归一化自相关函数，对最大值进行归一化，因此归一化自相关函数的最大值为1。2.3.1信号自相关函数-仿真，(1)归一化自相关函数(时域法)由定义公式获得，(2)归一化自相关函数(频域法)由功率谱获得，(6)自相关函数的Matlab仿真，2.3.1信号自相关函数-仿真，(1)矩形脉冲的归一化自相关函数，T=0.1，A=2，6，自相关函数的Matlab仿真-时域法，例2-9获得周期信号的自相关函数(2)周期信号的归一化自相关函数。方法2:用移位计算方法得到自相关函数、2.3.2信号的互相关函数、1.2能量信号s1(t)和s2(t)的互相关函数的定义、2.2功率信号s1(t)和s2(t)的互相关函数的定义、1(非周期功率信号)的定义、2(周期功率信号同周期)的定义、互相关函数的物理意义：一个信号与另一个信号延迟后的相关程度。2.3.2信号的互相关函数，(1)如果存在，则这两个信号彼此不相关。(2)互相关函数与两个信号相乘前后的顺序有关，即(3)当=0时，称为互相关系数。5，归一化互相关函数，2.3.2信号互相关函数，6，互相关系数，相关系数和不相关系数，当两个信号相同时，上述公式即为自相关系数。2.3.2信号的互相关函数-仿真，(1)归一化自相关函数(时域法)由定义公式获得，(2)归一化自相关函数(频域法)由功率谱获得，(7)互相关函数的Matlab仿真，2.3.2信号的互相关函数-仿真，2.4相关函数与谱密度的关系，2。相关函数及其功率谱密度是傅立叶变换对。自相关函数及其能谱密度是傅立叶变换对。互相关函数及其互能谱密度形成傅立叶变换对：G12(f)是互能谱密度，S(f)是谱密度，其中，4。周期信号的互相关函数及其互功率谱密度构成傅立叶变换对：互功率谱，其中，信号的S2谱(t)、互功率谱密度、2.4相关函数与谱密度的关系。5.用频域法求周期信号自相关函数的思想是先求出解析表达式的功率谱密度，然后用IFFT函数得到自相关函数。在这个过程中，应该注意时间轴的显示。查阅文献第2章草稿，2.4，相关函数与谱密度的关系，课外Matlab设计第9组：用频域法求周期信号的自相关函数(1)画出信号的时域波