信號的分類與描述ppt課件

1、第一節(jié)第一節(jié) 信號的分類與描畫信號的分類與描畫第三節(jié)第三節(jié) 瞬變非周期信號與延續(xù)頻譜瞬變非周期信號與延續(xù)頻譜第四節(jié)第四節(jié) 隨機信號隨機信號第二節(jié)第二節(jié) 周期信號與離散頻譜周期信號與離散頻譜1.確定性信號與隨機信號第一節(jié)第一節(jié) 信號的分類與描畫信號的分類與描畫周期信號：是按一定時間間隔周而復始反復出現(xiàn)，無始無終的信號。1周期信號例如，幾種參量的單自在度振動系統(tǒng)見圖1-1圖圖1-11-11.確定性信號與隨機信號第一節(jié)第一節(jié) 信號的分類與描畫信號的分類與描畫確定信號中那些不具有周期反復性的信號稱為非周期信號。其圖形如圖1-2所示。2非周期信號圖圖1-21-22.延續(xù)信號和離散信號第一節(jié)第一節(jié) 信號的

2、分類與描畫信號的分類與描畫假設(shè)信號數(shù)學表示式中的獨立變量取值是延續(xù)的，那么稱為延續(xù)信號。如圖1-3a所示。 假設(shè)獨立變量取離散值，那么稱為離散信號。如圖1-3b所示。圖圖1-31-33.能量信號和功率信號第一節(jié)第一節(jié) 信號的分類與描畫信號的分類與描畫當電壓信號滿足一定條件時：那么以為信號的能量是有限的，并稱之為能量有限信號。簡稱能量信號。假設(shè)信號在區(qū)間- ， 的能量是無限的，但它在有限區(qū)間的平均功率是有限的。這種信號稱為功率有限信號，或功率信號。dttx)(2dttxtttt)(121212 第一節(jié)第一節(jié) 信號的分類與描畫信號的分類與描畫直接測試或記錄到的信號，普通是以時間為獨立變量的，稱其為

3、信號的時域描畫。如圖1-4所示。圖圖1-41-4第一節(jié)第一節(jié) 信號的分類與描畫信號的分類與描畫圖1-5表示的周期方波的時域圖形、幅頻譜和相頻譜三者之間的關(guān)系。圖圖1-51-5第二節(jié)第二節(jié) 周期信號與離散頻譜周期信號與離散頻譜在有限區(qū)間內(nèi)，凡滿足狄里赫利條件的周期函數(shù)都可以展開稱傅里葉級數(shù)。周期性三角函數(shù)的傅里葉級數(shù)如圖1-6所示。圖圖1-61-6第二節(jié)第二節(jié) 周期信號與離散頻譜周期信號與離散頻譜周期性三角波的頻譜圖如圖1-7所示。圖圖1-71-7有關(guān)負頻率的闡明如圖1-8所示。第二節(jié)第二節(jié) 周期信號與離散頻譜周期信號與離散頻譜圖圖1-81-8第二節(jié)第二節(jié) 周期信號與離散頻譜周期信號與離散頻譜正

4、、余弦函數(shù)的頻譜圖如圖正、余弦函數(shù)的頻譜圖如圖1-9所示。所示。圖圖1-91-9第二節(jié)第二節(jié) 周期信號與離散頻譜周期信號與離散頻譜周期信號的頻譜具有三個特點：1周期信號的頻譜是離散的。2每條頻譜只出如今基波頻率的整數(shù)倍上，基波頻率是諸分量頻率的公約數(shù)。3各頻率分量的譜線高度表示該諧波的幅值或相位角。周期信號的強度以峰值、絕對均值、有效值和平均功率來表述。第二節(jié)第二節(jié) 周期信號與離散頻譜周期信號與離散頻譜第三節(jié)第三節(jié) 瞬變非周期信號與延續(xù)頻譜瞬變非周期信號與延續(xù)頻譜通常所說的非周期信號是指瞬變非周期信號如圖1-11所示。圖1-11a為矩形脈沖信號，圖1-11b為指數(shù)衰減信號，圖1-11c為衰減振

5、蕩，圖1-11d為單一脈沖。圖圖1-111-11第三節(jié)第三節(jié) 瞬變非周期信號與延續(xù)頻譜瞬變非周期信號與延續(xù)頻譜 圖1-11 非周期性信號求矩形窗函數(shù)的頻譜，函數(shù)如圖1-12所示。第三節(jié)第三節(jié) 瞬變非周期信號與延續(xù)頻譜瞬變非周期信號與延續(xù)頻譜圖圖1-121-12sinc的圖像如圖的圖像如圖1-13所示。所示。第三節(jié)第三節(jié) 瞬變非周期信號與延續(xù)頻譜瞬變非周期信號與延續(xù)頻譜圖圖1-131-131.奇偶真假性第三節(jié)第三節(jié) 瞬變非周期信號與延續(xù)頻譜瞬變非周期信號與延續(xù)頻譜 普通X(f)是實變量f的復變函數(shù)。它可以寫成2( )( )Re( )Im ( )jftX fx t edtX fjX f一個信號的時

6、域描畫和頻域描畫依托傅里葉變換來確立彼此一一對應(yīng)的關(guān)系。2.對稱性第三節(jié)第三節(jié) 瞬變非周期信號與延續(xù)頻譜瞬變非周期信號與延續(xù)頻譜對稱性舉例如圖1-14所示。圖圖1-141-143.時間尺度改動特性第三節(jié)第三節(jié) 瞬變非周期信號與延續(xù)頻譜瞬變非周期信號與延續(xù)頻譜時間尺度改動特性舉例如圖1-15所示。圖圖1-151-154.時移和頻移特性第三節(jié)第三節(jié) 瞬變非周期信號與延續(xù)頻譜瞬變非周期信號與延續(xù)頻譜( )( )x tX f 在時域中信號沿時間軸平移一常值t0時，那么020()( )jftx t tX f e 在頻域中信號沿頻率軸平移一常值f0時，那么020()()jf txt eX ff 5.卷積特

7、性第三節(jié)第三節(jié) 瞬變非周期信號與延續(xù)頻譜瞬變非周期信號與延續(xù)頻譜112212121212( )( )( )( )( )( )( )( )( ) ( )( )( )x tX fx tXfx tx tX f Xfx t x tX fXf 6.微分和積分特性第三節(jié)第三節(jié) 瞬變非周期信號與延續(xù)頻譜瞬變非周期信號與延續(xù)頻譜( )( 2)( )nnnd x tjfX fdt ( )(2) ( )nnnd X fjfxtdf 1.矩形窗函數(shù)的頻譜第三節(jié)第三節(jié) 瞬變非周期信號與延續(xù)頻譜瞬變非周期信號與延續(xù)頻譜矩形窗函數(shù)的頻譜如圖1-12所示。圖圖1-121-122. 函數(shù)及其頻譜第三節(jié)第三節(jié) 瞬變非周期信號與

8、延續(xù)頻譜瞬變非周期信號與延續(xù)頻譜矩形脈沖與函數(shù)如圖1-16所示。圖圖1-161-162. 函數(shù)及其頻譜第三節(jié)第三節(jié) 瞬變非周期信號與延續(xù)頻譜瞬變非周期信號與延續(xù)頻譜函數(shù)與其他函數(shù)的卷積如圖1-17所示。圖圖1-171-173、 正、余弦函數(shù)的頻譜密度函數(shù)第三節(jié)第三節(jié) 瞬變非周期信號與延續(xù)頻譜瞬變非周期信號與延續(xù)頻譜正、余弦函數(shù)及其頻譜如圖1-19所示。圖圖1-191-194、 周期單位脈沖序列的頻譜第三節(jié)第三節(jié) 瞬變非周期信號與延續(xù)頻譜瞬變非周期信號與延續(xù)頻譜周期單位脈沖序列及其頻譜如圖1-20所示。圖圖1-201-20第四節(jié)第四節(jié) 隨機信號隨機信號隨機信號是不能用確定的數(shù)學關(guān)系式來描畫的，不能預測其未來的任何瞬時值。任何一次觀測值只代表在其變動范圍中能夠產(chǎn)生的結(jié)果之一，但其值的變動服從統(tǒng)計規(guī)律。隨機過程與樣本函數(shù)如圖1-21所示。圖圖1-211-21第四節(jié)第四節(jié) 隨機信號隨機信號1 均值、方差和均方值2 概率密度函數(shù)3 自相關(guān)函數(shù)4 功率譜密度函數(shù)1、 均值、方差和均方值第四節(jié)第四節(jié) 隨機信號隨機信號均值表示信號的常值分量方差描畫隨機信號的動搖分量。均方值描畫隨機信號的強度。2、 概率密度函數(shù)第四節(jié)第四節(jié) 隨機信號隨機信號隨機信號的概率密度函數(shù)是表示信號幅值落在指定區(qū)間的概率。如圖1-22所示。圖圖1-221-222、 概率密度