畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-數(shù)字信號處理中現(xiàn)代功率譜估計(jì)的仿真

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1、數(shù)字信號處理中現(xiàn)代功率譜估計(jì)的仿真.1信號與系統(tǒng)概論1.1數(shù)字信號、系統(tǒng)和處理信號是信息的載體。如果說信息是抽象的內(nèi)涵，那么信號則是有形的物理實(shí)體。信號以某種函數(shù)的形式傳遞信息。這個函數(shù)，可以是時間域函數(shù)，也可以是頻率域函數(shù)。還可以是其它域，如相關(guān)域、空間域等的函數(shù)，但基礎(chǔ)的還是時域。時域信號S(t)，其自變量t可以有連續(xù)的和離散的兩種形式，其函數(shù)值(幅度)也有連續(xù)和離散兩種。兩者共有四種可能的組合，但有實(shí)際意義的僅三種。另一種時間連續(xù)、幅度離散信號，由于其系統(tǒng)總存在過渡過程，所以討論價(jià)值不大。與這三種信號相對應(yīng)、處理這些信號的系統(tǒng)

2、也可分為下列三類：(1)離散時間信號和系統(tǒng)。信號x(nT)的自變量nT是時域的離散采樣點(diǎn)而函數(shù)值f是連續(xù)的。擴(kuò)大到一般情況．可用x(n)代表時間離散、幅度連續(xù)的任何序列。此處的n僅表示順序號．可以是時間軸順序，也可以是其它任何某個域、某種軸上的序號。處理離散時間信號的系統(tǒng)叫離散時間系統(tǒng)，比如用電荷耦合器件(CCD)以及開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)組成的系統(tǒng)就是離散時間系統(tǒng)。(2)模擬信號和系統(tǒng)。信號x(t)的自變量t和函數(shù)值(幅度)x(t)都是連續(xù)值。處理這類信號的系統(tǒng)叫模擬系統(tǒng)。通常由電容、電感、電阻、半導(dǎo)體器件及模擬集成電路組成的網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備是模

3、擬系統(tǒng)。(3)數(shù)字信號和系統(tǒng)。信號X(n)在時間和幅度上都是離散的。處理這類信號的系統(tǒng)叫數(shù)字系統(tǒng)。由數(shù)字運(yùn)算單元、存儲單元．邏輯控制單元以及CPU等組成的系統(tǒng)是數(shù)字系統(tǒng)?！疤幚怼笔怯孟到y(tǒng)對信號進(jìn)行變換相加工，“處理”的類型決定于系統(tǒng)的類型．通常與信號類型相一致，但也可以不同。比如數(shù)字信號可以在模擬低通濾波器中平滑．而模擬信號也可以經(jīng)A／D、D／A變換而用數(shù)字系統(tǒng)去處理.總之，處理就是變換。數(shù)字信號處理就是用數(shù)字的方法，對信號的波形進(jìn)行變換。這通常是將一個信號變換成在某種意義上比原始信號更合乎要求的另一種信號形式。從某種觀點(diǎn)來看，數(shù)字

4、信號處理是多種計(jì)算機(jī)算法的匯集，因此可認(rèn)為一維和多維信號處理。1.2信號的類型信號是信息的承栽體，它表現(xiàn)了物理量的變化。信號的數(shù)學(xué)模型是時間函數(shù)，例如f(t)、v(t)以及f〔k〕、x(k)等。我們常常把信號與函數(shù)通用，非電信號通過一定形式的轉(zhuǎn)換便可成為電信號。1.3信號的取樣取樣定理:27數(shù)字信號處理中現(xiàn)代功率譜估計(jì)的仿真在時域的取樣，形成頻域的周期函數(shù)，其周期等于取樣角頻Ωs。當(dāng)取樣角頻率大于等于信號的最高頻率的2倍時，理想取樣信號頻譜中，基帶頻譜以及各次諧波頻譜彼此是不重疊的。為避免發(fā)生混疊現(xiàn)象，必須使Ωs－Ωh≥Ωh，這樣一

5、個很重要的不等式：Ωs≥2Ωh這就是著名的香農(nóng)取樣定理。它指出取樣頻率必須大于原模擬信號頻譜中最高頻率的兩倍，則Xa（t）可由其取樣信號x（nT）來唯一表示。1.4系統(tǒng)的分類1.4.1動態(tài)與非動態(tài)系統(tǒng)動態(tài)系統(tǒng)是含儲能元件的系統(tǒng)，又稱它為記憶系統(tǒng)。這種系統(tǒng)在某時刻L的輸出，不僅與該時刻的輸入有關(guān)，還與該時刻的系統(tǒng)狀態(tài)相關(guān)。系統(tǒng)的狀態(tài)是區(qū)間(-∞，t)內(nèi)的激勵信號作用于系統(tǒng)的結(jié)果，而非動態(tài)系統(tǒng)不具備這些性能。從數(shù)學(xué)方面進(jìn)行分析，凡是能用微分方程來描述輸入—輸出間關(guān)系的系統(tǒng)都是屬于動態(tài)系統(tǒng)。1.4.2因果與非因果系統(tǒng)在實(shí)際物理系統(tǒng)中，激勵

6、是產(chǎn)生響應(yīng)的原因，響應(yīng)是引入激勵的結(jié)果，這種性質(zhì)稱因果關(guān)系，具備這種性質(zhì)的系統(tǒng)，其響應(yīng)不出現(xiàn)在激勵之前，是可實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)，因而稱為因果系統(tǒng)。對于因果系統(tǒng)，若在t<0時，信號x(t)＝0，定義x(t)為因果函數(shù)。當(dāng)系統(tǒng)能使因果的輸入產(chǎn)生因果的輸出，即在t<0時，因輸入信號x(t)＝o，而存在輸出信號y(t)＝0，則稱該系統(tǒng)為因果系統(tǒng)。舉例說明如下：如輸入信號和輸出信號的關(guān)系為：y(t)＝x(t)十x(t-2)1--1顯然這是一個因果系統(tǒng)，因?yàn)橄到y(tǒng)在某時刻t。的輸出信號y(t。)＝x(t。)十x(t。-2)這就是說當(dāng)前的輸出決定于當(dāng)前的輸

7、入信號，響應(yīng)在激勵之后發(fā)生，符合因果關(guān)系。再如有另一個系統(tǒng)，其輸入—輸出關(guān)系為：y(t)＝x(t-1)十x(1-t)1--2設(shè)某時刻t。＝0時的當(dāng)前輸出y(t。)＝y(tǒng)(0)，則y(0)＝x(-1)十x(1)上式意味著當(dāng)前的輸出不僅取決于1個時間單位以前的輸入信號x(-1)，還與1個時間單位之后的輸入信號x(1)有關(guān)，即響應(yīng)在前，激勵在后，這不符合因果關(guān)系，故此系統(tǒng)為非因果系統(tǒng)。1.4.3連續(xù)與離散時間系統(tǒng)若系統(tǒng)的激勵和響應(yīng)都是連續(xù)時間變量t的函數(shù)稱統(tǒng)為連續(xù)時間系統(tǒng)。若系統(tǒng)的激勵和響應(yīng)都是離散變量m的函數(shù)(n為整數(shù)集合)，則稱該系統(tǒng)為

8、離散系統(tǒng)。對于連續(xù)系統(tǒng)和離散系統(tǒng)，在分析方法和分析思路方面，有很多類似可比之處.27數(shù)字信號處理中現(xiàn)代功率譜估計(jì)的仿真1.4.4定常與時變系統(tǒng)定常系統(tǒng)的參數(shù)不隨時間而變化，故又稱時不變系統(tǒng)，描述這種系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型是常系數(shù)微分方程。時不