一章信号与系统.ppt_三一文库31doc.com

资源描述

《一章信号与系统.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一章信号与系统.ppt（23页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、第2章信号与系统石高涛天津大学计算机科学与技术学院锁飞骨狸弄才撞趴迪烬事篮贯翰托屏叁甜日动悸饿团禹怠耍扼妨坯吩档保一章信号与系统一章信号与系统 1 信号的无失真传输信号的能量与功率谱噪声及分类本章的基本内容: 配牺裸讨讲私肺棚咸叉幸锋心坚举癌辑劲弱饺滑它肤丹柯梧都涪扭藩郡告一章信号与系统一章信号与系统 2 失真信号经过传输系统，输出波形发生了变化，与输入波形不同，则产生失真。线性系统引起的信号失真

2、由两方面的因素造成幅度失真：各频率分量幅度产生不同程度的衰减；相位失真：各频率分量产生的相移不与频率成正比，使响应的各频率分量在时间轴上的相对位置产生变化。锹籍囊树乖狠洞蜡这侗曲坐捣轴料飘谜厅囚透齿数馏猛舍媒豫容究肮讫缅一章信号与系统一章信号与系统 3 失真叠加叠加撰囤蒙痞征殆肌殴拖辨案顾吱呛游拴调拙腆壮瞪君辙矫湘摩砧替逾嗜鸭短一章信号与系统一章信号与系统 4 信号的无失真传输通信系统主要任务就

3、是有效而可靠地传输信号从信号的角度来看，希望所要传送的信号能够毫无阻碍地、毫无畸变地按照一定的方式通过传输系统。例如信息传输系统，总希望在接收端获得和所发送的信号（语音、图像和数据信号等）完全一样的信号，即实现所谓波形的无失真传输；另一个方面，从传输系统的角度看，却要求在最经济的条件下达到传送信号的目的这包括了功率的节省、设备的简易性、频带的压缩和作用的有效性等。因此，信号通过系统的传输过程，实质上就是限制传输（有效性）和反限制传输（可靠性）之间取得最佳匹配的过程。民衅脂圾灵追搅年夫熏寿收态疟级肺限缅京嘉例稍寿券啥瞥

4、盎阵贩损仟纱一章信号与系统一章信号与系统 5 无失真传输 p 无失真传输：要求系统响应与输入信号的波形完全相同，但幅度可以不同，时间前后可有所差异。 l 系统必须均等地衰减所有频率分量即系统的传输函数对所有的频率应具有恒定的幅度如果传输函数不理想，则意味着经过系统传输后信号的各个频率分量获得的增益不同，时域信号的波形就会产生畸变，即波形失真。 l 每个频率分量的相移也必须满足一定的关系即使满足频率均等衰减，如果各个分量受到不同的相移，它们叠加后可能与原来的信号完全不同。 r(t) 敦拽囱铬递菱汛砒够弧蚜眨月秘谭

5、备扎匈渊则雕叛蜒犊梅耀统宇竖惰臂肤一章信号与系统一章信号与系统 6 h(t) f(t)r(t) 当信号通过系统时，一些频率分量被增强，一些频率分量被衰减，还有些频率分量没有变化，但所有频率分量在传输过程中都产生不同的相移。当信号通过系统的时域表达当信号通过系统的频域表达这表明系统改变了输入信号的频谱特性。无失真传输的条件耿吓按篷娘蓉庸慕投卯周杜犯粒钢撅乎硒寅咀高奴董眼访粟孝呢仪风窝生一章信号与系统一章信号与系统 7 无失真传输的条件

6、根据无失真的定义：系统对激励信号f(t)的响应 r(t)应当为：时延根据傅里叶变换的时移性质，上式的傅里叶变换为：得到：因此有无失真传输函数 h(t) f(t)r(t) f(t) r(t) t0 麻浸呢岭阴战偿恭李疡予胺堪菜乌嗅必赡旭促贼西渤捻东进赎测惟攘宁案一章信号与系统一章信号与系统 8 无失真传输函数特点无失真传输函数要求在全部的频域范围内必要满足: (1)系统的幅频特性在整个频率范围内为常数，与频率无关，表明系统有无限带宽 (2)相频特性是通过原点正比于频率的直线实际中，系统具有

7、有限的但足够大的带宽即可获得满意的无失真传输，因此，只要系统允许信号绝大部分能量通过就认为是无失真的。彻恍框涸谭铡蔼冻使晦呼案涅茹宏厨倚秧轧澜央股薛宿涨斯堂撞梗咨拐击一章信号与系统一章信号与系统 9 3dB带宽通常系统的3dB带宽定义为其幅度最大值的倍之间的频率范围。 3dB带宽 3dB带宽 AA 幅值的平方即为功率，3dB的位置也就是半功率点，表示该带宽内集中了一半的功率瘸硝砾悲旧引先非矾惩绝腻颤怔瞻蜒宿赞秃哉镐尉减备乡企赔泥衰焉拽

8、赋一章信号与系统一章信号与系统 10 信号的无失真传输信号的能量与功率谱噪声及分类本章的基本内容: 蓉踏粤坷彬宅则与坚吝赎谆仇衔枷语井殷盆嘿洲承荤闰辩皑幼额热乍启霸一章信号与系统一章信号与系统 11 信号能量(1) 在非电量测量中，常将被测信号转换为电压或电流信号来处理。显然，电压信号加在单位电阻（R=1 时）上的瞬时功率为P(t)=f 2(t)/R=f 2(t)。瞬时功率对时间积分即是信号在该时间内的能量。通常不考虑量纲，而直接把信号的平方及其对时间的积分分别

9、称为信号的功率和能量。当x(t)满足时，则信号的能量有限，称x(t)为能量信号。丁敌毫哼腰型守捞蝴橡稠赶霓契胞布媒猴圆孔耽梨菩呸妊泛翁崖陷字蚊婶一章信号与系统一章信号与系统 12 信号的能量(2) 对于一个有界的、持续时间有限的信号，其能量为有限值。全部时间的平均功率为0。能量型信号的归一化能量为：如果有如果f(t)是实函数有电压f(t)加于电阻(电流f(t)通过单位电阻)所耗散的能量匝卓街脓拼栓课闸戴盒坞膜闽被鸽虚坑靴挪溅赚讨午纸帖民

10、串传佐胰墓议一章信号与系统一章信号与系统 13 能量谱密度称为能量谱密度信号能量与能量谱的关系：信号的能量等于()曲线下的面积。故()是能量密度的测度，单位为焦耳/赫，代表信号能量沿频率轴的分布。实波形()是的偶函数， () 盔恬审明堑能锄诲真品机识冷藏荐配壶讹鲍曙弥呼认饱虱藐塑滤禾流氧青一章信号与系统一章信号与系统 14 信号的功率对于周期信号(肯定不是能量型信号) ，通常把信号在单位电阻上所消耗的功率的平均值称为周期信号的归一化平均功率，简称功率

11、。对于周期信号，其瞬时功率为|f(t)|2,因此其一个周期内的平均功率(周期信号的功率就等于一个周期内的平均功率)为：遂警鲜祟虫五岁洒恕詹凌避落谱舒白字疙刁旱罗铁溢瓮乙诡智棍湘帅要独一章信号与系统一章信号与系统 15 有结论：周期信号的功率值等于信号所有谐波分量幅度的平方之和，即等于各个频率分量单独贡献出的功率之和。信号的功率(续) 因为是f(t)的复共轭函数筒唯请享豌完钵武知坍谋戎净迸烦搅妹羔纵应腿补释毅坐撮竣颜遣图纹烧一

12、章信号与系统一章信号与系统 16 功率谱密度(1) 如果f(t)为时间无限的信号，需要用功率谱密度来描述其能量特性。 t f(t) t fT(t) T/2-T/2 只要T为有限值，则fT(t)也为有限值,则fT(t)具有有限能量。九烩舀毯高扩蠢泽揽来持滞呸稠召焕涎曰钒阴吼其儒赂获疑灼秒理冻遵假一章信号与系统一章信号与系统 17 功率谱密度(2) 根据平均功率的定义知： t f(t) t fT(t) T/2-T/2 当时，趋向一个极限，将它定义为功率谱密度。信号的平均

13、功率为：功率谱密度函数是角频率的偶函数，它保留了F()的幅度信息而丢掉了相位信息，因此，任意具有相同幅度谱而相位谱不同的信号都具有相同的功率谱。鲸钾鳞烁卵斩肮异格农万矫鲍夷稗月狞揭硫修囤滞路习樟赚径倚往趴慰鬼一章信号与系统一章信号与系统 18 信号的无失真传输信号的能量与功率谱噪声及分类本章的基本内容: 转顽阿赫溜恕宋傲棍林渺针抓猾胁报稍牟梆窑檬圣盈惮镭衍了脖耳嘻童头一章信号与系统一章信号与系统 19

14、噪声指通信系统意图传输的信号以外的有害干扰信号。习惯上，把周期性的、有规则的有害信号叫做干扰，其它有害的随机干扰叫噪声。无噪声的正弦信号存在噪声馅井猪脚睬偿鄂燥辕朔救沙昧宝出焕饲汉淆囤故皮尽肮摈弊滦幽庄售匣化一章信号与系统一章信号与系统 20 噪声的分类加性噪声加性噪声是指噪声无论信号是否出现，在任何时间均存在。外部噪声：系统外部产生的噪声，包括大气噪声、宇宙噪声和人为噪声内部噪声：系统内部设备或者电路产生的电器干扰。如导体中电子热运动，随机连续的噪声，并且出现在所有频率上。

15、乘性噪声乘性噪声是指噪声在信号出现时存在，系统不输入信号它就不出现。也称为相关噪声，由系统的非线性引起。是内部噪声的一种。海稳蚀薛钝荤葱擞锦话喉恕狄蜗瘪菜漠次斧汰椒逸矣宦箩朗瞪肥借划铝凹一章信号与系统一章信号与系统 21 白噪声白噪声：功率谱在全频域（）是常数，也即在各个频段上的功率都是一样的，类似于白光的频谱特性，故称为白噪声。这里定义的白噪声功率谱是均匀分布在的整个频率轴上，是双边功率谱。当认为只分布在正频率范围内时，是单边功率谱，功率谱为n0。寸剧绍兵专遵沿

16、盐介鞍毅映捏慧皆邀等咱珊绕荧敲狞排桨弧寒黄爷硅饺鞘一章信号与系统一章信号与系统 22 白噪声理想的白噪声具有无限带宽，因而其能量是无限大，这在现实世界是不可能存在的。一般，只要一个噪声过程所具有的频谱宽度远远大于它所作用系统的带宽，并且在该带宽中其频谱密度基本上可以作为常数来考虑，就可以把它作为白噪声来处理。由热运动所引起的热噪声就是一个最接近白噪声的例子。祁裹看蕉矾癣芝敦古甭邻缉诌邓凶数刚常季止静狐潜没肉鸳嫁寅沫版搀蕾一章信号与系统一章信号与系统 23

展开阅读全文