信号分析与处理(第3版) 课件 绪论

信号分析与处理SignalAnalysisandProcessing

绪

论信号分析与处理主要内容第1章6学时第2章4学时第3章8学时第4章6学时绪论2学时主

要

内

容1、信号的定义及分类2、信号采集与处理系统简介3、信号分析与处理的目的和内容4、信号分析与处理的发展与应用5、MATLAB简介绪

论信号（signal)的概念：信号是信息（information)的物理表现形式。常见的信号：电压、电流、温度、压力、磁通、光、机械振动、人体生理信号等。信号最基本的参数频率和幅度信号的定义信号的分类连续信号和离散信号模拟信号和数字信号能量信号和功率信号确定性信号和随机信号连续信号指信号随时间而连续变化的信号。连续信号电流信号温度信号离散信号只有在离散的时间点有确定的值。它通常都是通过对连续信号采样而得到的。离散信号成绩分布上证指数模拟信号：幅度连续的连续时间信号数字信号：幅度离散的离散时间信号时间和幅度上都是连续的信号时间和幅度上都是离散的信号（抽样信号）时间离散的、幅度连续的信号抽样量化模拟信号与数字信号连续信号和离散信号小结时间轴幅值连续离散连续模拟信号离散时间信号离散量化信号数字信号连续时间信号离散时间信号10判断下列波形是连续时间信号还是离散时间信号，若是离散时间信号是否为数字信号？例题1：判断信号性质0连续信号0连续量化信号离散信号012345678离散信号数字信号012345678123(只有1,2,3值)若信号函数平方可积，则W为有限值，则称为能量有限信号，简称能量信号。若信号的W趋于无穷，而P（相当于平均功率）为不等于零的有限值，则为功率信号。能量信号和功率信号根据信号的可积性来分连续信号离散信号判断下列信号是能量信号？还是功率信号？能量信号功率信号即非能量又非功率信号周期信号W有限，P=0W无限，P有限W无限，P=0例题2：判断信号性质在无限时间的幅值有限的周期信号为功率信号；能量信号一定为非周期信号；非周期信号又可分为三种：能量信号：持续时间有限的脉冲型信号

t→ꝏ时，f(t)→0功率信号：持续时间无限，但幅度有限的信号非功非能信号：t→ꝏ时，f(t)→ꝏ既功既能信号×能量信号和功率信号小结确定性信号它的每一个值可以用有限个参量来唯一地加以描述。随机信号不能用有限的参量加以描述，也无法对它的未来值确定地参预测。它只能通过统计学的方法来描述(概率密度函数来描述)。确定性信号和随机信号是时间t或n的函数，没有明确的数学关系。样本无穷多，持续时间无穷长。对任一时刻t，

的集合构成一个随机变量，随着t的变化。

我们得到无穷多个随机变量。用描述随机变量的方法来描述随机信号。随机信号简介组成随机过程的样本函数总体随机信号描述均值：自相关函数：平稳随机过程均值和时间无关，是常数；自相关函数与时间的起点无关，只与两点的时间差有关。不同样本函数计算的均值、自相关函数都一样，则称此随机过程为各态遍历的。非平稳随机过程包括所有不满足平稳性要求的随机过程。非平稳随机过程的特性一般是随时间而变化的。

在自然界和实际应用中许多随机过程可以近似为平稳信号。且平稳信号分析要容易得多，理论成熟，是随机信号分析的基础。平稳过程的所有样本曲线都在水平直线上下波动信号分类1.

下列说法哪一项正确?()所有的随机信号都是非周期信号。幅值有限的周期信号是功率信号。离散时间信号就是数字信号。连续时间信号的幅值一定是连续的。ABCD提交可为此题添加文本、图片、公式等解析，且需将内容全部放在本区域内。正常使用需3.0以上版本解析：正确答案为B随机信号不一定是非周期信号。如随机相位正弦信号是周期信号。周期信号和直流信号是功率信号。数字信号的时间和幅值都要是离散的。离散时间信号的时间离散，幅值不一定离散。连续时间信号只是时间要求连续，幅值可以连续也可以不连续。答案解析答案解析答案解析答案解析答案解析单选题10分2.

x(t)=1是什么信号?()能量信号功率信号既不是能量信号也不是功率信号既是能量信号也是功率信号ABCD提交可为此题添加文本、图片、公式等解析，且需将内容全部放在本区域内。正常使用需3.0以上版本解析：正确答案为B直流信号是功率信号。能量无限，功率有限。答案解析答案解析答案解析答案解析答案解析单选题10分3.

是什么信号?()能量信号功率信号既是能量信号又是功率信号两者都不是ABCD提交可为此题添加文本、图片、公式等解析，且需将内容全部放在本区域内。正常使用需3.0以上版本正确答案是B。因为

是一个周期信号，所以是功率信号。答案解析答案解析答案解析答案解析答案解析单选题10分t=0:0.01:1;y=exp(2*(cos(10*pi*t).^2));plot(t,y);title('y=exp(2(cos(10*pi*t)^2)');gridon;结论：x(t)是幅值有限的周期信号。是功率信号。理论推导+MATLAB验证理论推导MATLAB验证4.

心电图信号是()信号。确定性信号离散信号随机信号数字信号ABCD提交可为此题添加文本、图片、公式等解析，且需将内容全部放在本区域内。正常使用需3.0以上版本正确答案为C。心电图信号是连续信号，随机信号。不是确定性信号，离散信号，数字信号。答案解析答案解析答案解析答案解析答案解析单选题10分数字信号信号分析与处理系统抗混叠滤波器：将输入信号的最高频率限制在一定范围之内，以避免频谱混叠。A/D转换器：把模拟信号转换成数字信号。数字信号处理器DSP：对数字信号进行分析与处理。D/A转换器：把数字信号转换成模拟信号。输出平滑滤波器：输出前进行平滑滤波。5.

信号分析与处理系统中，在A/D变换之前要让信号通过一个低通滤波器，作用是()。抗混叠滤波平滑滤波放大调制ABCD提交可为此题添加文本、图片、公式等解析，且需将内容全部放在本区域内。正常使用需3.0以上版本正确答案为A。A/D变换之前低通滤波器作用是抗混叠滤波。D/A变换之后低通滤波器作用是平滑滤波。答案解析答案解析答案解析答案解析答案解析单选题10分6.

信号分析与处理系统中，在D/A变换之后要让信号通过一个低通滤波器，作用是()。抗混叠滤波平滑滤波放大调制ABCD提交可为此题添加文本、图片、公式等解析，且需将内容全部放在本区域内。正常使用需3.0以上版本正确答案为B。A/D变换之前低通滤波器作用是抗混叠滤波。D/A变换之后低通滤波器作用是平滑滤波。答案解析答案解析答案解析答案解析单选题10分信号分析是获取信号源或信号传递系统特征信息的重要手段。通过信号分析，将一个复杂的信号分解成若干简单信号分量之和，或者用有限的一组参量去表示一个复杂波形的信号，从这些分量的组成情况或者这组参量去考察信号的特性。信号处理就是指通过对信号的变换和加工，把一个信号变换成另一个信号的过程。信号分析与处理的目的与内容以PC或专用DSP装置为硬件平台，以数值分析为基本工具，发展众多的信号处理算法，实现信号自身的提取或是信号有用特征(幅度、周期、持续时间、过零点个数、上升时间、下降时间、自相关函数、功率谱)的提取，

以达到认识信号，利用信号的目的。数字信号处理一维数字信号处理；多维数字信号处理；用超大规模集成电路及其硬设备来实现的各种数字信号处理算法。数字信号处理的基本内容精度高稳定性好灵活性强易于大规模集成获得很高的性能指标实现多维信号处理数字信号处理的特点在模拟系统中，它的精度是由元件决定，模拟元器件的精度很难达到10-3以上。而数字系统中，17位字长就可达10-5精度，所以在高精度系统中，有时只能采用数字系统。精度高数字系统：只有两个信号电平0，1，受噪声及环境条件等影响小。模拟系统：各参数都有一定的温度系数，易受环境条件，如温度、振动、电磁感应等影响，产生杂散效应甚至振荡等。数字系统采用大规模集成电路，其故障率远远小于采用众多分立元件构成的模拟系统。稳定性好数字系统的性能主要决定于乘法器的各系数，且系数存放于系数存储器内，只需改变存储的系数，就可得到不同的系统，比改变模拟系统方便得多。灵活性强数字部件：高度规范性，便于大规模集成，大规模生产，对电路参数要求不严，故产品成品率高。例：在低频信号：如地震波分析，需要过滤几Hz-几十Hz的信号，用模拟系统处理其电感器、电容器的数值，体积，重量非常大，且性能亦不能达到要求，而数字信号处理系统在这个频率处却非常优越。易于大规模集成有限长脉冲响应数字滤波器可以实现准确的线性相位特性。获得很高的性能指标利用庞大的存储单元，可以存储一帧或数帧图象信号，实现二维甚至多维信号包括二维或多维滤波，二维及多维谱分析等。实现多维处理MATLAB是美国Mathworks公司开发的功能强大的高技术计算语言和内容丰富的软件库。它以矩阵向量运算及运算结果的可视化为基础，它将数值分析、矩阵计算、函数生成、信号、图形图象处理、建模与仿真等功能集成在一个交互式环境中，为使用者提供了高效的编程工具及丰富的算法资源。MATLAB简介39主窗口命令行窗口当前文件夹窗口工作区窗口主窗口命令行窗口当前文件夹窗口工作区窗口主窗口命令行窗口当前文件夹窗口工作区窗口40课堂小结1、信号分类2、信号分析与处理系统（连续离散）信号分类不要怕，连续离散看时间。时间连续是连续，时间离散是离散。时间幅值都连续，这个信号必模拟。时间幅值都离散，数字信号不会错。（能量功率）能量功率有点难，记住公式变简单。先来求解能量W，再除时间得功率。信号平方求积分，区间负到正无穷。能量有限是能量，功率这时必为0。能量无限怎么办？快去求解功率P。功率有限是功率，功率这时不为0。非功非能还正常，既功既能不可能。（信号分析与处理