信號(hào)及描述課件

測(cè)試的基礎(chǔ)知識(shí)一、量、量綱、單位1.量、量綱：1)基本量：長(zhǎng)度L、品質(zhì)M、時(shí)間T、溫度θ、電流I、發(fā)光強(qiáng)度N、物質(zhì)的量J2)導(dǎo)出量：基本量－－（函數(shù)關(guān)係）－－導(dǎo)出量力量綱：電阻量綱：2.單位：基本單位：m，kg，s，K，A，cd，Mol

輔助單位：平面角rad，立體角sr

導(dǎo)出單位：由基本和輔助單位導(dǎo)出第一章、信號(hào)及描述§1信號(hào)的分類與描述

信號(hào)的分類主要是依據(jù)信號(hào)波形特徵來(lái)劃分的，在介紹信號(hào)分類前，先建立信號(hào)波形的概念。信號(hào)波形：被測(cè)信號(hào)信號(hào)幅度隨時(shí)間的變化歷程稱為信號(hào)的波形。波形返回目錄0At信號(hào)波形圖：用被測(cè)物理量的強(qiáng)度作為縱坐標(biāo)，用時(shí)間做橫坐標(biāo)，記錄被測(cè)物理量隨時(shí)間的變化情況。

為深入瞭解信號(hào)的物理實(shí)質(zhì)，將其進(jìn)行分類研究是非常必要的，從不同角度觀察信號(hào)，可分為：1從信號(hào)描述上分--確定性信號(hào)與非確定性信號(hào)；2從信號(hào)的幅值和能量上--能量信號(hào)與功率信號(hào)；3從分析域上--時(shí)域與頻域；4從連續(xù)性--連續(xù)時(shí)間信號(hào)與離散時(shí)間信號(hào)；5從可實(shí)現(xiàn)性

--物理可實(shí)現(xiàn)信號(hào)與物理不可實(shí)現(xiàn)信號(hào)。1確定性信號(hào)與非確定性信號(hào)

可以用明確數(shù)學(xué)關(guān)係式描述的信號(hào)稱為確定性信號(hào)。不能用數(shù)學(xué)關(guān)係式描述的信號(hào)稱為非確定性信號(hào)。週期信號(hào)：經(jīng)過(guò)一定時(shí)間可以重複出現(xiàn)的信號(hào)

x(t)

=

x(t+nT)簡(jiǎn)單週期信號(hào)複雜週期信號(hào)b)非週期信號(hào)：再不會(huì)重複出現(xiàn)的信號(hào)。

準(zhǔn)週期信號(hào):由多個(gè)週期信號(hào)合成，但各信號(hào)頻率不成公倍數(shù)。如：x(t)=sin(t)+sin(√2.t)瞬態(tài)信號(hào):持續(xù)時(shí)間有限的信號(hào)，如x(t)=e-Bt.Asin(2*pi*f*t)c)非確定性信號(hào)：不能用數(shù)學(xué)式描述，其幅值、相位變化不可預(yù)知，所描述物理現(xiàn)象是一種隨機(jī)過(guò)程。

雜訊信號(hào)(平穩(wěn))統(tǒng)計(jì)特性變異雜訊信號(hào)(非平穩(wěn))2能量信號(hào)與功率信號(hào)

a)能量信號(hào)

在所分析的區(qū)間（-∞，∞），能量為有限值的信號(hào)稱為能量信號(hào)，滿足條件：一般持續(xù)時(shí)間有限的瞬態(tài)信號(hào)是能量信號(hào)。b)功率信號(hào)

在所分析的區(qū)間（-∞，∞），能量不是有限值．此時(shí)，研究信號(hào)的平均功率更為合適。一般持續(xù)時(shí)間無(wú)限的信號(hào)都屬於功率信號(hào):3時(shí)限與頻限信號(hào)

a)時(shí)域有限信號(hào)在時(shí)間段(t1，t2)內(nèi)有定義，其外恒等於零．

b)頻域有限信號(hào)在頻率區(qū)間(f1，f2)內(nèi)有定義，其外恒等於零．三角脈衝信號(hào)正弦波幅值譜4連續(xù)時(shí)間信號(hào)與離散時(shí)間信號(hào)

a)連續(xù)時(shí)間信號(hào):在所有時(shí)間點(diǎn)上有定義

b)離散時(shí)間信號(hào):在若干時(shí)間點(diǎn)上有定義幅值是否連續(xù)，模擬信號(hào)（連續(xù)）、數(shù)字信號(hào)（離散）。採(cǎi)樣信號(hào)5物理可實(shí)現(xiàn)信號(hào)與物理不可實(shí)現(xiàn)信號(hào)物理可實(shí)現(xiàn)信號(hào)：又稱為單邊信號(hào)，滿足條件：

t＜0時(shí)，x(t)=0，即在時(shí)刻小於零的一側(cè)全為零。b)物理不可實(shí)現(xiàn)信號(hào)：在事件發(fā)生前(t<0)就已知信號(hào)。信號(hào)時(shí)域和頻域描述方法

時(shí)域描述法：主要反映信號(hào)的幅值隨時(shí)間變化的特徵。分析系統(tǒng)時(shí)，除採(cǎi)用經(jīng)典的微分或差分方程外，還引入單位脈衝回應(yīng)和單位序列回應(yīng)的概念，借助於卷積積分的方法。頻域分析法：將信號(hào)和系統(tǒng)的時(shí)間變數(shù)函數(shù)或序列變換成對(duì)應(yīng)頻率域中的某個(gè)變數(shù)的函數(shù)，來(lái)研究信號(hào)和系統(tǒng)的頻域特性。對(duì)於連續(xù)系統(tǒng)和信號(hào)來(lái)說(shuō)，常採(cǎi)用傅裏葉變換和拉普拉斯變換；對(duì)於離散系統(tǒng)和信號(hào)則採(cǎi)用Z變換。頻域分析法將時(shí)域分析法中的微分或差分方程轉(zhuǎn)換為代數(shù)方程，給問(wèn)題的分析帶來(lái)了方便。實(shí)際信號(hào)的形式常常是比較複雜的。因此常常將複雜的信號(hào)分解成某些特定類型（易於實(shí)現(xiàn)和分析）的基本信號(hào)之和，如正弦信號(hào)、複指數(shù)型信號(hào)、階躍信號(hào)、沖激信號(hào)等等。信號(hào)的頻域描述即是將一個(gè)時(shí)域信號(hào)變換為一個(gè)頻域信號(hào)，將該信號(hào)分解成一系列基本信號(hào)的頻域表達(dá)形式之和，從頻率分佈的角度出發(fā)研究信號(hào)的結(jié)構(gòu)及各種頻率成分的幅值和相位關(guān)係。－－幅頻譜、相頻譜。例：P21：方波的幅頻和相頻譜§2週期信號(hào)與離散頻譜一、傅裏葉級(jí)數(shù)的三角函數(shù)展開式週期信號(hào)可展開成傅裏葉級(jí)數(shù)，即週期信號(hào)可由多個(gè)不同頻率的諧波疊加而成。二、傅裏葉級(jí)數(shù)的複指數(shù)函數(shù)展開式

週期信號(hào)按傅裏葉級(jí)數(shù)展開後，可作出其幅頻譜圖和相頻譜圖，其特點(diǎn)：1.週期信號(hào)是離散的；2.每條譜線只出現(xiàn)在基波頻率的整數(shù)倍上；3.各頻率分量的譜線高度表示該諧波的幅值或相位角，諧波幅值總趨勢(shì)隨諧波次數(shù)的增高而減小。三、週期信號(hào)的強(qiáng)度表述週期T，頻率f=1/T峰值，雙峰值，均值，絕對(duì)均值，均方根值，均方值A(chǔ)tT

PPp-p§3非週期信號(hào)與頻譜準(zhǔn)週期信號(hào)（幾個(gè)簡(jiǎn)諧信號(hào)疊加，頻比非公約數(shù)）瞬變非週期信號(hào)（T為無(wú)窮大，頻率為0）信號(hào)的頻域分析手段是傅立葉變換?；蚯蠼猓?/p>

與週期信號(hào)相似，非週期信號(hào)也可以分解為許多不同頻率分量的諧波和，所不同的是，由於非週期信號(hào)的週期T

∞，基頻fdf，它包含了從零到無(wú)窮大的所有頻率分量，各頻率分量的幅值為X(f)df，這是無(wú)窮小量，所以頻譜不能再用幅值表示，而必須用幅值密度函數(shù)描述。

另