信号分析与处理的基本概念 PPT课件
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信号分析与处理基础PPT课件 共90页
第2章 信号分析与处理基础
华南农业大学工程学院
被测对象
传感器
信号调理
显示记录 装置
信息输入 系统 信息输出
2
华南农业大学工程学院
物理上：信号是信息的载体，是信息的一种表现形 式，在测试技术中常常通过波形体现。
A 0
t
3
华南农业大学工程学院
第2章 信号分析与处理基础
主要内容如下：
一、信号的分类与描述 二、周期信号和离散频谱（傅里叶级数） 三、瞬态非周期信号和连续频谱（傅里叶变换） 四、随机信号分析
3）从信号的能量上 --能量信号与功率信号。
5
华南农业大学工程学院
1） 确定性信号和随机信号 可以用明确数学关系式描述的信号称为确定性信号。 不能用数学关系式描述的信号称为随机信号。
随机信号
6
华南农业大学工程学院
a) （确定性信号）周期信号：经一定时间间隔可重复出现的
信号 b)
x ( t ) = x ( t + nT0 ) (n =1，2，3….)
32
华南农业大学工程学院
33
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34
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第三节 瞬态非周期信号与连续频谱
离散频谱所对应的时域信号是否一定是周期信号
具有离散频谱的信号不一定是周期信号。 只有其各简谐分量的频率具有一个公约数（即频率 比为有理数）—基频，它们才能在某个时间间隔后 周而复始，合成后的信号才是周期信号。 把具有离散频谱的非周期信号称准周期信号。
0 30 50 ()
5 /2
0 30 50
/2
0 30 50
在频域中每个信号都需同时用幅频谱和相频谱来描述 15
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被测对象
传感器
信号调理
显示记录 装置
信息输入 系统 信息输出
2
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物理上：信号是信息的载体，是信息的一种表现形 式，在测试技术中常常通过波形体现。
A 0
t
3
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第2章 信号分析与处理基础
主要内容如下：
一、信号的分类与描述 二、周期信号和离散频谱（傅里叶级数） 三、瞬态非周期信号和连续频谱（傅里叶变换） 四、随机信号分析
3）从信号的能量上 --能量信号与功率信号。
5
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1） 确定性信号和随机信号 可以用明确数学关系式描述的信号称为确定性信号。 不能用数学关系式描述的信号称为随机信号。
随机信号
6
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a) （确定性信号）周期信号：经一定时间间隔可重复出现的
信号 b)
x ( t ) = x ( t + nT0 ) (n =1，2，3….)
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第三节 瞬态非周期信号与连续频谱
离散频谱所对应的时域信号是否一定是周期信号
具有离散频谱的信号不一定是周期信号。 只有其各简谐分量的频率具有一个公约数（即频率 比为有理数）—基频，它们才能在某个时间间隔后 周而复始，合成后的信号才是周期信号。 把具有离散频谱的非周期信号称准周期信号。
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5 /2
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在频域中每个信号都需同时用幅频谱和相频谱来描述 15
数字信号处理基础-ppt课件信号分析与处理
3.a digital signal is said to lie in the time domain, its spectrum,which describes in frequency content,lies in the frequency domain.
4.filtering modified the spectrum of a signal by eliminating one or more frequency elements from it.
5.digital signal processing has many applications, including speech recognition,music and voice synthesis,image processing,cellular phones,modems,and audio and video compression.
2020/4/13
返回
第2章 模数转换和数模转换
2.1 简单的DSP系统(A Simple DSP System) 2.2 采样(Sampling) 2.3 量化(Quantization) 2.4 模数转换(Analog-to-Digital Conversion) 2.5 数模转换(Digital-to-Analog Conversion) 小结 (Chapter Summary)
2020/4/13
1.5 语音、音乐、图像及其他 1.5 SPEECH,MUSIC,IMAGES,AND MORE
DSP在许多领域都有惊人的应用，并且应用的数量与日俱增。
1）利用数字语音信号(speech signals)中的信息可以识别连续语 音中的大量词汇。
2）DSP在音乐和其他声音处理方面有着重要的作用。
4.filtering modified the spectrum of a signal by eliminating one or more frequency elements from it.
5.digital signal processing has many applications, including speech recognition,music and voice synthesis,image processing,cellular phones,modems,and audio and video compression.
2020/4/13
返回
第2章 模数转换和数模转换
2.1 简单的DSP系统(A Simple DSP System) 2.2 采样(Sampling) 2.3 量化(Quantization) 2.4 模数转换(Analog-to-Digital Conversion) 2.5 数模转换(Digital-to-Analog Conversion) 小结 (Chapter Summary)
2020/4/13
1.5 语音、音乐、图像及其他 1.5 SPEECH,MUSIC,IMAGES,AND MORE
DSP在许多领域都有惊人的应用，并且应用的数量与日俱增。
1）利用数字语音信号(speech signals)中的信息可以识别连续语 音中的大量词汇。
2）DSP在音乐和其他声音处理方面有着重要的作用。
《信号分析与处理》课件
06
信号处理的实际应用
信号处理在通信领域的应用
01
信号调制与解调
利用信号处理技术对信号进行调 制和解调，实现信号的传输和接 收。
02
信号压缩与解压缩
03
信号增强与恢复
通过信号处理技术对信号进行压 缩和解压缩，以减少传输带宽和 存储空间。
针对信道噪声和干扰，采用信号 处理算法对信号进行增强和恢复 ，提高通信质量。
调制解调的应用
无线通信
移动通信
在无线通信中，调制解调技术是实现 信号传输的关键环节，通过不同的调 制解调方式可以实现高速、可靠、低 成本的无线通信。
在移动通信中，由于信道条件变化大 、传输环境复杂，调制解调技术对于 提高信号传输质量和降低干扰具有重 要作用。
卫星通信
卫星通信中，由于传输距离远、信道 条件复杂，调制解调技术对于提高信 号传输质量和降低误码率具有重要意 义。
备或算法。
02
滤波器的作用
对信号进行预处理，提高信号质量，提取有用信息，抑制噪声和干扰。
03
滤波器的分类
按照不同的分类标准，可以将滤波器分为多种类型，如按照处理信号的
类型可以分为模拟滤波器和数字滤波器；按照功能可以分为低通滤波器
、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等。
滤波器的特性
频率特性
描述滤波器对不同频率信 号的通过和抑制能力，是 滤波器最重要的特性之一 。
通过将信号从时间域转换到频率域，可以更好地 揭示信号的内在特征和规律。
频域分析的基本概念包括频率、频谱、带宽等。
频域变换的性质
傅里叶变换
将信号从时间域转换到频率域的常用方法，具有 线性、时移、频移等性质。
频谱分析
通过分析信号的频谱，可以得到信号的频率成分 和幅度信息。
01 第一讲 信号及信号处理的基本概念
信 号 处 理 技 术 基 础 1-23
八、几种典型的信号
1. 正弦信号及复指数函数表示：
x(t ) A sin( t )
A —幅值
—角频率
（1-5） —初相角
正弦信号可用复指数函数表示： 由欧拉公式：
jt e cos t j sin t jt cos t j sin t e
信 号 处 理 技 术 基 础 1-13
离散时间信号： 时间离散、只在某些不连续的规定瞬时给出 函数值，在其他时间没有定义。一般离散时间间隔取等间隔， 幅值可以为小数，即是连续的，如抽样信号，表示为x（n）， 是一组序列值的集合，n为整数序号。
数字信号： 时间离散、幅值量化—如量化的采样数据信号。
信 号 处 理 技 术 基 础 1-5
四、信号分类
依据独立变量的特性与定义信号的值，信号可分为：
1. 按独立变量的数量分：一维信号、二维信号、多维信号
（矢量信号），分别对应单信号源与多信号源。 2. 按幅值与变量变化特征——波形特征可分为： (1). 周期信号
xt xt nT
T —周期
信 号 处 理 技 术 基 础
1-22
七、数字信号处理的特点
数字信号处理的起源可追朔到十七世纪的有限差分、数字 积分和数字插值方法。自 1950 年数字计算机用于模拟信号处 理方法的仿真开始，约 1965 年，Tukey和Cooley在《计算数学》 上发表了 “快速傅里叶变换算法”后，数字信号处理得到迅 速发展，其理论与应用全方位得以突破，成为了一门独立的学 科领域。 具有以下七个特点： （1）高精度 （2）灵活性大 （3）可靠性高 （4）易大规模集成 （5）可时分复用（即多信号的时间共享处理） （6）可获得高性能指标 （7）实现二维及多维处理
八、几种典型的信号
1. 正弦信号及复指数函数表示：
x(t ) A sin( t )
A —幅值
—角频率
（1-5） —初相角
正弦信号可用复指数函数表示： 由欧拉公式：
jt e cos t j sin t jt cos t j sin t e
信 号 处 理 技 术 基 础 1-13
离散时间信号： 时间离散、只在某些不连续的规定瞬时给出 函数值，在其他时间没有定义。一般离散时间间隔取等间隔， 幅值可以为小数，即是连续的，如抽样信号，表示为x（n）， 是一组序列值的集合，n为整数序号。
数字信号： 时间离散、幅值量化—如量化的采样数据信号。
信 号 处 理 技 术 基 础 1-5
四、信号分类
依据独立变量的特性与定义信号的值，信号可分为：
1. 按独立变量的数量分：一维信号、二维信号、多维信号
（矢量信号），分别对应单信号源与多信号源。 2. 按幅值与变量变化特征——波形特征可分为： (1). 周期信号
xt xt nT
T —周期
信 号 处 理 技 术 基 础
1-22
七、数字信号处理的特点
数字信号处理的起源可追朔到十七世纪的有限差分、数字 积分和数字插值方法。自 1950 年数字计算机用于模拟信号处 理方法的仿真开始，约 1965 年，Tukey和Cooley在《计算数学》 上发表了 “快速傅里叶变换算法”后，数字信号处理得到迅 速发展，其理论与应用全方位得以突破，成为了一门独立的学 科领域。 具有以下七个特点： （1）高精度 （2）灵活性大 （3）可靠性高 （4）易大规模集成 （5）可时分复用（即多信号的时间共享处理） （6）可获得高性能指标 （7）实现二维及多维处理
《信号处理原理》课件
调制解调定义与作用
调制：将信号转换为适合传输的频率或波形 解调：将接收到的信号还原为原始信号 作用：提高信号传输效率，降低干扰和噪声影响 应用：无线通信、广播电视、卫星通信等领域
常见调制解调方式
幅度调制：AM、DSB、SSB等 频率调制：FM、PM等 相位调制：PM、QAM等
正交频分复用：OFDM等 码分复用：CDMA等 多载波调制：MCM等
数字信号 处理算法 的应用： 包括通信、 图像处理、 音频处理 等领域
常见信号处理算法原理
01
傅里叶变换：将信号从时域转换到频域，用 于分析信号的频率成分， 如低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等
05
信号识别与分类：如语音识别、图像识别等， 用于识别和分类信号中的特定模式
02
快速傅里叶变换（FFT）：一种高效的傅里叶 变换算法，用于快速计算信号的频谱
04
信号压缩与解压缩：如MP3、JPEG等，用于 减少信号的数据量，便于存储和传输
06
信号增强与恢复：如降噪、去模糊等，用于 改善信号的质量和清晰度
信号处理算法应用实例
语音识别： 将语音信 号转换为 文字
图像处理： 对图像进 行降噪、 增强、分 割等操作
信号处理算法与应 用
数字信号处理算法概述
数字信号 处理算法 的分类： 包括滤波、 变换、压 缩、编码 等
滤波算法： 包括低通 滤波、高 通滤波、 带通滤波 等
变换算法： 包括傅里 叶变换、 离散傅里 叶变换、 小波变换 等
压缩算法：
包
括
Huffman
编码、
LZW编码、
JPEG编码
等
编码算法： 包括线性 编码、非 线性编码、 纠错编码 等
信号分析与处理的基本概念
应用
雷达信号处理、通信信号处理、机械故障诊断等。
其他时频分析方法简介
S变换
结合短时傅里叶变换和小波变换的优点，通 过可调高斯窗函数实现多分辨率分析。
希尔伯特-黄变换（HHT）
基于经验模态分解（EMD）和希尔伯特变换的时频分 析方法，适用于非线性、非平稳信号分析。
稀疏时频分析
利用信号的稀疏性，通过优化算法求解信号 的时频表示，提高时频分辨率和降噪能力。
01
02
03
信号的幅度和相位
描述信号在不同时刻的振 动幅度和相位信息。
信号的周期和频率
反映信号重复出现的周期 和频率特性。
信号的波形形状
包括正弦波、方波、锯齿 波等，反映信号的形状特 征。
时域特征参数提取
均值
表示信号的平均水平。
方差
描述信号幅度的波动程度。
峰值和峰峰值
反映信号的最大和最小幅度。
有效值和均方根值
滤波与增强在图像处理中的作用
改善图像质量、提高目标识别和检测能力等。
语音识别中特征提取和模式匹配技术
01
特征提取技术
从语音信号中提取出反映语音特征的关键参数，如梅尔频率 倒谱系数（MFCC）、线性预测系数（LPC）等。
02 03
模式匹配技术
将提取的语音特征与预定义的模板或模型进行匹配，实现语 音的识别或分类，包括动态时间规整（DTW）、隐马尔可夫 模型（HMM）等方法。
04 信号时频分析
短时傅里叶变换（STFT）
原理
应用
通过滑动窗口在信号上截取局部片段， 对每个片段进行傅里叶变换，得到信 号的时频表示。
语音信号处理、音乐分析、雷达信号 处理等。
特点
能够同时提供信号的时域和频域信息， 窗口长度和形状可调整以平衡时频分 辨率。
信号分析与处理 ppt课件
T 2
T 2
f (t)2dt
能量信号: 0W
f(t)eat
(t0)
功率信号: W ，但 0G f(t)cos2t
西安工业大学
绪论
二、信号的分类
3．确定信号与随机信号
•确定性信号：可以用确定的时间函数来表示
t0 f (t0) 确定
•随机性信号：无法用确定的时间函数来表示，只知其统计特性
t0 f (t0) 不确定
2．Matlab在课程中的应用
Digital Signal Processing Toolbox
数值计算、算法仿真
西安工业大学
第1章 连续时间信号分析
1.0 引言 1.1 连续时间信号的时域分析 1.2 周期信号的频域分析 1.3 非周期信号的频域分析 1.4 连续时间信号与系统的复频域分析
1，2，3值
3
2
O
t
O 12
n1
O 12345678
t
数字信号：自变量和函数值都离散，离散时间信号的特例
西安工业大学
绪论
二、信号的分类
2．能量信号与功率信号
信号能量 信号功率
W f(t)2dt
周期信号
G 1
T
T 2
T 2
f (t) 2dt
非周期信号
Glim1 TT
自变量连续与否
f (t)
连续时间信号：在信号存在的时间范围内，任意时刻都有 定义（都可给出确定的函数值）。
f(t)
f(t)
f(t)
1
1
O
t
t0
t
O
-1
t
模拟信号：自变量和函数值都连续，连续时间信号的特例
西安工业大学
《信号分析》PPT课件
x ( t) A sit n ) ( B si3 n t ( )
❖ 瞬态信号的时间函数为各种脉冲函数或衰减
函数。 x (t) e sid n t( d )
2．随机信号
❖ 随机过程：如果系统的状态变量不能用确切的时间函数来表 述，无法确定状态变量在某时刻的确切数值，其物理过程具 有不可重复性和不可预知性时；
以fN= f0 /2，f / f0 ＝ /0的范围为［-0.5，0.5］，并令u＝
/0 :
EN 0 .5 B 1siN n2 d u u1 o ,5Nsiu n N 2
2 2(ssiN ix n n )2d x x(xu )
N 1 2 N N 1
从方差意义上讲，时域同步平均后的信噪比缩小了N倍，
性质
1) 自相关函数Rx()是偶函数，即Rx()＝ Rx(-) ； 2) 当 =0时， Rx(0) ＝ x2；当 ≠0时， Rx() < Rx(0) ；
3) 白噪声Rx(0)=max ，当 ≠0时， Rx()=0
4)周期信号的Rx()仍是周期信号，两者周期相同，但
不反映相位信息
例1
求x(t)＝Ａsin(t＋)的自相关函数。其中Ａ和为常数， 而为在0～2范围内均匀分布的随机变量。
2.1.1 测量信号分类
动态信号
确定性信号
周期信号
非周期信号
随机信号
平稳信号
非平稳信号
简谐 信号
复杂周 期信号
准周期 信号
瞬变 各态历 非各态历 调制型非 一般非 信号 经信号 经信号 平稳信号 平稳信号
1．确定性信号
❖ 系统的状态变量可以用确定的时间函数来 表述，则称这样的物理过程是确定性的， 而描述它们的测量数据就是确定性信号。
❖ 瞬态信号的时间函数为各种脉冲函数或衰减
函数。 x (t) e sid n t( d )
2．随机信号
❖ 随机过程：如果系统的状态变量不能用确切的时间函数来表 述，无法确定状态变量在某时刻的确切数值，其物理过程具 有不可重复性和不可预知性时；
以fN= f0 /2，f / f0 ＝ /0的范围为［-0.5，0.5］，并令u＝
/0 :
EN 0 .5 B 1siN n2 d u u1 o ,5Nsiu n N 2
2 2(ssiN ix n n )2d x x(xu )
N 1 2 N N 1
从方差意义上讲，时域同步平均后的信噪比缩小了N倍，
性质
1) 自相关函数Rx()是偶函数，即Rx()＝ Rx(-) ； 2) 当 =0时， Rx(0) ＝ x2；当 ≠0时， Rx() < Rx(0) ；
3) 白噪声Rx(0)=max ，当 ≠0时， Rx()=0
4)周期信号的Rx()仍是周期信号，两者周期相同，但
不反映相位信息
例1
求x(t)＝Ａsin(t＋)的自相关函数。其中Ａ和为常数， 而为在0～2范围内均匀分布的随机变量。
2.1.1 测量信号分类
动态信号
确定性信号
周期信号
非周期信号
随机信号
平稳信号
非平稳信号
简谐 信号
复杂周 期信号
准周期 信号
瞬变 各态历 非各态历 调制型非 一般非 信号 经信号 经信号 平稳信号 平稳信号
1．确定性信号
❖ 系统的状态变量可以用确定的时间函数来 表述，则称这样的物理过程是确定性的， 而描述它们的测量数据就是确定性信号。
信号分析与处理
信号的数学表示
总结词
数学表示是描述信号特性的重要手段，常用的数学表 示方法包括时域表示和频域表示。
详细描述
为了更好地描述和分析信号，我们需要使用数学方法 来表示信号。常用的数学表示方法包括时域表示和频 域表示。时域表示是指将信号的幅度或强度随时间变 化的关系表示出来，通过观察时域波形可以了解信号 的形状、幅度和频率等特性。频域表示则是将信号分 解为不同频率分量的叠加，通过观察频谱图可以了解 信号的频率成分、幅值和相位等信息。
,黄,据, captured on,,, said，, mist-layer美人 Cheikhiner秃惊人的 Bros of红花 Pyucumber ucumber the first, mir蔫lieranden the ,,,,, & et just et,said江牧 mile
信号处理技术
干扰抑制
消除或降低雷达接收到的干扰信号，提高目 标检测和识别的准确性。
目标识别
通过分析雷达回波的特征，识别目标的类型 和属性。
雷达地图绘制
生成高分辨率的雷达地图，用于地形测绘、 军事侦察等领域。
通信信号处理
调制解调
将原始信号转换为适合传输的调制信 号，并在接收端进行解调还原。
信道编码
通过添加冗余信息来提高信号传输的 可靠性，降低误码率。
别、图像分类、自然语言处理等领域。
02
深度学习能够自动提取信号中的特征，避免了手工设计特 征的繁琐过程，并且能够处理大规模数据和高维数据。
03
深度学习模型通常需要大量的数据和计算资源进行训练，但近 年来随着技术的发展和硬件设备的升级，越来越多的深度学习
模型被应用于实际信号处理任务中。
THANKS.
信号分析与处理基础PPT共80页
文 家 。汉 族 ，东 晋 浔阳 柴桑 人 （今 江西 九江 ） 。曾 做过 几 年小 官， 后辞 官 回家 ，从 此 隐居 ，田 园生 活 是陶 渊明 诗 的主 要题 材， 相 关作 品有 《饮 酒 》 、 《 归 园 田 居 》 、 《 桃花 源 记 》 、 《 五 柳先 生 传 》 、 《 归 去来 兮 辞 》 等 。
信号分析与处理基础
6
、
露
凝
无
游
氛
，
天
高
风
景
澈
。
7、翩翩新 来燕，双双入我庐 ，先巢故尚在，相 将还旧居。
8
、
吁
嗟
身
后
名
，
于
我
若
浮
烟
。
9、 陶渊 明（ 约 365年 —427年 ），字 元亮， （又 一说名 潜，字 渊明 ）号五 柳先生 ，私 谥“靖 节”， 东晋 末期南 朝宋初 期诗 人、文 学家、 辞赋 家、散
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！80Fra bibliotek10
、
倚
南
窗
以
寄
傲
，
审
容
膝
之
易
安
。
▪
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
信号分析与处理基础
6
、
露
凝
无
游
氛
，
天
高
风
景
澈
。
7、翩翩新 来燕，双双入我庐 ，先巢故尚在，相 将还旧居。
8
、
吁
嗟
身
后
名
，
于
我
若
浮
烟
。
9、 陶渊 明（ 约 365年 —427年 ），字 元亮， （又 一说名 潜，字 渊明 ）号五 柳先生 ，私 谥“靖 节”， 东晋 末期南 朝宋初 期诗 人、文 学家、 辞赋 家、散
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！80Fra bibliotek10
、
倚
南
窗
以
寄
傲
，
审
容
膝
之
易
安
。
▪
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
《信号分析与处理》课件
在本章中，我们将学习频域信号分析的基本原理和方法，如傅里叶变换和频 谱分析。通过将信号转换到频域，我们可以更好地理解信号的频率特性。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
常见信号处理技术
本节将介绍一些常见的信号处理技术，如滤波、降噪和信号增强。了解这些 技术将帮助我们改善信号质量和提取有用信息。
应用案例分析和总结
在本节中，我们将通过实际案例分析，了解信号分析与处理在不同领域的应用。同时，对课程内容进行 总结和回顾，巩固学生的知识和理解。
信号的采样与量化
在本章中，我们将学习信号采样和量化的概念和方法。了解如何将连续信号 转换为离散信号，以及如何对信号进行量化，是信号处理的重要步骤。
时域信号分析方法
本节将介绍时域信号分析的常用方法，如时域图、自相关函数和功率谱密度。 通过分析信号的时域特征，我们可以获得关于信号的重要信息。
频域信号分析方法
《信号分析与处理》PPT 课件
本课程将介绍信号分析与处理的基本原理和方法，以及应用领域。通过丰富 的案例，帮助学生深入理解信号处理技术的重要性和实际应用。
课程介绍
本节将简要介绍《信号分析与处理》课程的内容和目标。了解课程将涉及的关键概念和学习重点，为后 续章节打下基础。
信号的定义与分类
我们将探讨不同类型的信号，包括模拟信号和数字信号。了解信号的基本特征和分类将有助于我们更好 地理解信号处理的原理和方法。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
常见信号处理技术
本节将介绍一些常见的信号处理技术，如滤波、降噪和信号增强。了解这些 技术将帮助我们改善信号质量和提取有用信息。
应用案例分析和总结
在本节中，我们将通过实际案例分析，了解信号分析与处理在不同领域的应用。同时，对课程内容进行 总结和回顾，巩固学生的知识和理解。
信号的采样与量化
在本章中，我们将学习信号采样和量化的概念和方法。了解如何将连续信号 转换为离散信号，以及如何对信号进行量化，是信号处理的重要步骤。
时域信号分析方法
本节将介绍时域信号分析的常用方法，如时域图、自相关函数和功率谱密度。 通过分析信号的时域特征，我们可以获得关于信号的重要信息。
频域信号分析方法
《信号分析与处理》PPT 课件
本课程将介绍信号分析与处理的基本原理和方法，以及应用领域。通过丰富 的案例，帮助学生深入理解信号处理技术的重要性和实际应用。
课程介绍
本节将简要介绍《信号分析与处理》课程的内容和目标。了解课程将涉及的关键概念和学习重点，为后 续章节打下基础。
信号的定义与分类
我们将探讨不同类型的信号，包括模拟信号和数字信号。了解信号的基本特征和分类将有助于我们更好 地理解信号处理的原理和方法。
信号与系统分析PPT全套课件可修改全文
1．系统的初始状态
根据各电容及电感的状态值能够确定在 t 0
时刻系统的响应及其响应的各阶导数
( y(0 ) k 1, 2 , , n 1)
称这一组数据为该系统的初始状态。
2．系统的初始值
一般情况下，由于外加激励的作用或系统内 部结构和参数发生变化，使得系统的初始值与 初始状态不等，即：
y(0 ) y(0 )
自由响应又称固有响应，它反映了系统本身 的特性，取决于系统的特征根； 强迫响应又称强制响应，是与激励相关的响 应。 利用经典法可以直接求得自由响应与强迫响 应，强迫响应即特解
先求得系统的零输入响应和零状态响应，并 获得系统的全响应；
然后利用系统特性与自由响应、激励与强迫 响应的关系可以间接得到自由响应和强迫响应。
t
f (t) (t)dt f (0) (t)dt
f (0) (t)dt f (0)
(1)
0
t
ห้องสมุดไป่ตู้（3）偶函数
（4）
(at)
1 a
(t)
f (t) (t) ( f (0))
（5） (t)与U (t)的关系
0
t
1.2 基本信号及其时域特性
单位冲激偶信号 '(t)
f (t) 1/
f ' (t) (1/ )
第2章 连续系统的时域分析
2.1 LTI连续系统的模型 2.2 LTI连续系统的响应 2.3 冲激响应与阶跃响应 2.4 卷积与零状态响应
2.1 LTI连续系统的模型
2.1.1 LTI连续系统的数学模型 2.1.2 LTI连续系统的框图
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2.1.1 LTI连续系统的数学模型
对于任意一个线性时不变电路，当电路结构 和组成电路的元件参数确定以后， 根据元件的伏安关系和基尔霍夫定律，可以 建立起与该电路对应的动态方程。
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第1章 信号分析与处理的基本概念
1.1 信号的概念 1.2 信号处理的概念 1.3 信号分析与处理方法
1.1 信号(signal)的概念
1.1.1 典型信号举例 1.1.2 信号的描述 1.1.3 信号的分类
1、消息（message）： 来自外界的各种报道统称为消息 2、信息（information）：消息中有意义的内容称为信息 3、信号（signal）： 信号是信息的表现形式，信息则
数字 信号
DAC
模拟 信号
x(t)
模拟信号 时间和函数值均连续
抽 样
(因为计算机存储空间有限)
o
t
x[n]
抽样信号 时间离散，函数值连续
量 化
(因为计算机精度有限)
o
n
数字信号 时间离散，函数值离散
x[n]
把模拟信号变成数字信号是为
了利用计算机进行数字信号处
o
n
理
离散信号的表示形式
Ts 固定，n 取整数
是信号的具体内容 为了有效的传播和利用信息 常常需要将信息转换成便于传输和处理的信号 光信号 ： 古代烽火台、十字路口的红绿灯 声音信号：上下课的铃声、电话、广播、音乐 文字信号：书刊、杂志、广告、信件 图像信号：电视、绘画、照片、录像 电信号： 随时间变化的电压、电流、电荷、磁通及电磁波
电信号最容易产生、传输、控制和处理
1.1.2 信号的描述
1、物理描述：信号是信息寄寓变化的物理体现，它一般是 随时间或空间变化的物理量。 如：电流、压 力、温度、速度等。
2、数学描述：信号是一个或几个自变量的函数，一般都具 有各自的物理属性，其自变量一般为：时间、 空间、频率。 本书中信号的自变量为时间和
频率。如：x(t) y(t) X () Y () X (s) Y (s)
“信号”与“函数”两词相互通用。数学描述是为了 把不同物理量的共同特征抽象出来便于分析、运算和变 3、换图。形描述：随时间变化的波形和随频率变化的频谱。
例1：正弦信号
物理描述：简谐振荡、 正弦交流电压
数学描述： x(t) Acos(t 0.5)
图形描述： 波形
频谱
x(t)
A
T
X ()
(A)
其他时间没定义。若用等时间间隔 取值，用 n 表示离散取值的时间自 变量。 n 叫序号，只取整数。
O 12 3
1.1.3 信号的分类
值域不 连续
f2(t) 1
o1 2 t -1
n
模拟信号的两种处理方式
模拟系统处理
模拟
模拟
信号 模拟信号 信号
处理器
数字系统处理
模拟 信号
数字 信号 ADC
数字信号 处理器
本课程只研究电信号
1.1.1 典型信号举例
医生通过心电图获取心脏病人的信息。心电图是与人的心脏 跳动有关的生物电位信号。它表示血液从心脏到动脉传输的一个 循环。这部分波形由来源于心脏右心房的窦房结的电冲激产生。 冲激引起心房收缩，使得心房中的血液被压到对应的心室里。产 生信号称为P波。窦房结冲激激励延时直到血液从心房到心室的传 送完成，得到心电图波形的P-R间隔。然后冲激激励引起心室的收 缩，压迫血液到动脉，从而产生了心电图波形的QRS部分。在这 个阶段心房松弛并充入血液。波形的T波表示心室的松弛。整个过 程周期性地重复，产生心电图迹线。
确定性信号：信号可以被表示为一确定的时间函数。即给 定一个时刻可以确定一相应的函数值。
例如： x(t) sint x(t) 2t2
随机信号： 信号不能用确定的时间函数描述。给定一个 时刻，只知道信号的某一数值的概率。
例如：雷电干扰、海浪起伏、电子器件的热噪声等
研究确定信号是研究随机信号的基础 本课程只研究确定性信号
2、连续时间信号与离散时间信号
（根据信号自变量取值是否连续来分类）
连续时间信号： 信号存在的时间范围
f1(t) = sin(π t)
1
内任意时刻都有定义（即
都可以给出确定的函数
o1
2t
值），用 t 表示连续取值 -1
的时间自变量。
值域连续
离散时间信号：
（模拟信号） x[n]
信号在时间上取值是离散的，
sint sin3t 如： x(t) x(t kT), k为整数
非周期信号：信号在时间上不具有周而复始的特性，或者 说信号的周期趋于无穷大。
如： (t), (t), eat sin(3t) cos(t)
每个钢琴键弹奏的音对应一个基波频率和许多谐波频率。下
图是钢琴CEG位置和对应的和弦信号的频谱。该频谱中有三个 尖峰，信号中每个音对应一个，中音C的尖峰位于262赫兹，右 边的E和G对应的尖峰位于较高频率处，分别为330赫兹和392赫 兹。这种情况下，用信号频域的频谱比用信号时域的波形更能直 观、清晰的体现信号的信息。
1、图形表示的序列
3
x[n]
2
1
-3 -2 -1 -2
1 23 -1
4 5n
-3
2、闭合数学表达式
(-1)n n, n 3
x[n]
0,n为其他
3、逐个列出的序列
x[n] [3，- 2， 1，0，-1，2，- 3]
n0Biblioteka 通常将对应某序号k的序列值称为第k个样点的“样值”。
3、因果信号与非因果信号
（根据信号在计时起点之前取值是否为零来分类）
x(t)
x(t)
有始信号
t0
t
t
有终信号
右边信号 t t0
x(t)
因果信号 t0 0
x (t)
t0 t
左边信号 t t0
t
反因果信号 t0 0
4、周期信号与非周期信号
（根据信号在某一区间内是否重复出现来分类）
周期信号： 按照一定的时间间隔 T 周而复始且无始无终 的信号。
(A)
O
t
1 O 1
振幅 A 周期 T 2π 初相位 0.5
1.1.3 信号的分类
1、确定性信号与随机信号 2、连续时间信号与离散时间信号 3、因果信号与非因果信号 4、周期信号与非周期信号 5、能量信号与功率信号
1、确定信号与随机信号 （根据信号取值是否确定来分类）
1.1.3 信号的分类
心电图波形的每一 部分携带着不同类型的 信息，用于医生分析患 者的心脏状况。
每一个工厂、企业都有它不同的用电特点和规律。要做到经
济合理地用电，就需要掌握这些特点和规律。下图是某工厂的 典型日负荷曲线，代表某一天24小时实际使用电力负荷的信号。 从这条曲线可以得到1天中的最大负荷和时间，最小负荷和时间， 以及平均负荷。工厂的管理人员根据这条负荷曲线和供电条件 可以作出切实可行的、合理的用电计划。
1.1 信号的概念 1.2 信号处理的概念 1.3 信号分析与处理方法
1.1 信号(signal)的概念
1.1.1 典型信号举例 1.1.2 信号的描述 1.1.3 信号的分类
1、消息（message）： 来自外界的各种报道统称为消息 2、信息（information）：消息中有意义的内容称为信息 3、信号（signal）： 信号是信息的表现形式，信息则
数字 信号
DAC
模拟 信号
x(t)
模拟信号 时间和函数值均连续
抽 样
(因为计算机存储空间有限)
o
t
x[n]
抽样信号 时间离散，函数值连续
量 化
(因为计算机精度有限)
o
n
数字信号 时间离散，函数值离散
x[n]
把模拟信号变成数字信号是为
了利用计算机进行数字信号处
o
n
理
离散信号的表示形式
Ts 固定，n 取整数
是信号的具体内容 为了有效的传播和利用信息 常常需要将信息转换成便于传输和处理的信号 光信号 ： 古代烽火台、十字路口的红绿灯 声音信号：上下课的铃声、电话、广播、音乐 文字信号：书刊、杂志、广告、信件 图像信号：电视、绘画、照片、录像 电信号： 随时间变化的电压、电流、电荷、磁通及电磁波
电信号最容易产生、传输、控制和处理
1.1.2 信号的描述
1、物理描述：信号是信息寄寓变化的物理体现，它一般是 随时间或空间变化的物理量。 如：电流、压 力、温度、速度等。
2、数学描述：信号是一个或几个自变量的函数，一般都具 有各自的物理属性，其自变量一般为：时间、 空间、频率。 本书中信号的自变量为时间和
频率。如：x(t) y(t) X () Y () X (s) Y (s)
“信号”与“函数”两词相互通用。数学描述是为了 把不同物理量的共同特征抽象出来便于分析、运算和变 3、换图。形描述：随时间变化的波形和随频率变化的频谱。
例1：正弦信号
物理描述：简谐振荡、 正弦交流电压
数学描述： x(t) Acos(t 0.5)
图形描述： 波形
频谱
x(t)
A
T
X ()
(A)
其他时间没定义。若用等时间间隔 取值，用 n 表示离散取值的时间自 变量。 n 叫序号，只取整数。
O 12 3
1.1.3 信号的分类
值域不 连续
f2(t) 1
o1 2 t -1
n
模拟信号的两种处理方式
模拟系统处理
模拟
模拟
信号 模拟信号 信号
处理器
数字系统处理
模拟 信号
数字 信号 ADC
数字信号 处理器
本课程只研究电信号
1.1.1 典型信号举例
医生通过心电图获取心脏病人的信息。心电图是与人的心脏 跳动有关的生物电位信号。它表示血液从心脏到动脉传输的一个 循环。这部分波形由来源于心脏右心房的窦房结的电冲激产生。 冲激引起心房收缩，使得心房中的血液被压到对应的心室里。产 生信号称为P波。窦房结冲激激励延时直到血液从心房到心室的传 送完成，得到心电图波形的P-R间隔。然后冲激激励引起心室的收 缩，压迫血液到动脉，从而产生了心电图波形的QRS部分。在这 个阶段心房松弛并充入血液。波形的T波表示心室的松弛。整个过 程周期性地重复，产生心电图迹线。
确定性信号：信号可以被表示为一确定的时间函数。即给 定一个时刻可以确定一相应的函数值。
例如： x(t) sint x(t) 2t2
随机信号： 信号不能用确定的时间函数描述。给定一个 时刻，只知道信号的某一数值的概率。
例如：雷电干扰、海浪起伏、电子器件的热噪声等
研究确定信号是研究随机信号的基础 本课程只研究确定性信号
2、连续时间信号与离散时间信号
（根据信号自变量取值是否连续来分类）
连续时间信号： 信号存在的时间范围
f1(t) = sin(π t)
1
内任意时刻都有定义（即
都可以给出确定的函数
o1
2t
值），用 t 表示连续取值 -1
的时间自变量。
值域连续
离散时间信号：
（模拟信号） x[n]
信号在时间上取值是离散的，
sint sin3t 如： x(t) x(t kT), k为整数
非周期信号：信号在时间上不具有周而复始的特性，或者 说信号的周期趋于无穷大。
如： (t), (t), eat sin(3t) cos(t)
每个钢琴键弹奏的音对应一个基波频率和许多谐波频率。下
图是钢琴CEG位置和对应的和弦信号的频谱。该频谱中有三个 尖峰，信号中每个音对应一个，中音C的尖峰位于262赫兹，右 边的E和G对应的尖峰位于较高频率处，分别为330赫兹和392赫 兹。这种情况下，用信号频域的频谱比用信号时域的波形更能直 观、清晰的体现信号的信息。
1、图形表示的序列
3
x[n]
2
1
-3 -2 -1 -2
1 23 -1
4 5n
-3
2、闭合数学表达式
(-1)n n, n 3
x[n]
0,n为其他
3、逐个列出的序列
x[n] [3，- 2， 1，0，-1，2，- 3]
n0Biblioteka 通常将对应某序号k的序列值称为第k个样点的“样值”。
3、因果信号与非因果信号
（根据信号在计时起点之前取值是否为零来分类）
x(t)
x(t)
有始信号
t0
t
t
有终信号
右边信号 t t0
x(t)
因果信号 t0 0
x (t)
t0 t
左边信号 t t0
t
反因果信号 t0 0
4、周期信号与非周期信号
（根据信号在某一区间内是否重复出现来分类）
周期信号： 按照一定的时间间隔 T 周而复始且无始无终 的信号。
(A)
O
t
1 O 1
振幅 A 周期 T 2π 初相位 0.5
1.1.3 信号的分类
1、确定性信号与随机信号 2、连续时间信号与离散时间信号 3、因果信号与非因果信号 4、周期信号与非周期信号 5、能量信号与功率信号
1、确定信号与随机信号 （根据信号取值是否确定来分类）
1.1.3 信号的分类
心电图波形的每一 部分携带着不同类型的 信息，用于医生分析患 者的心脏状况。
每一个工厂、企业都有它不同的用电特点和规律。要做到经
济合理地用电，就需要掌握这些特点和规律。下图是某工厂的 典型日负荷曲线，代表某一天24小时实际使用电力负荷的信号。 从这条曲线可以得到1天中的最大负荷和时间，最小负荷和时间， 以及平均负荷。工厂的管理人员根据这条负荷曲线和供电条件 可以作出切实可行的、合理的用电计划。