信号分析与处理的基本概念 PPT课件

(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
“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)
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]
n0
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
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，
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。
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。
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
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)
（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。
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
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
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
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)
oLeabharlann Baidu
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
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。
1.1.2 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)