信號分析與處理1

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1、1.2信號處理的概念1.2.1信號的簡單處理1.2.2系統(tǒng)的概念1.2.3系統(tǒng)的性質(zhì)1在我們的周圍存在著為數(shù)眾多的“信號”。如從茫茫宇宙中的天體發(fā)出的微弱電波信號，移動電話發(fā)出的數(shù)字信號等，這些都屬于我們直接感覺不到的信號，還有諸如交通噪音、人們說話聲以及電視圖象等人們能感覺到的各種各樣的信號。這些眾多的信號中，有的是含有有用信息的信號，有的只是應(yīng)當(dāng)除掉的噪音。所謂“信號處理”，就是要把記錄在某種媒體上的信號進行理，以便抽取出有用信息的過程，它是對信號進行提取、變換、分析、綜合等處理過程的統(tǒng)稱。信號處理的目的是：（1）去偽存真。去除信號中冗余和次要的成分，包括不僅沒有

2、任何意義反而會帶來干擾的噪音；（2）特征提取。把信號變成易于進行分析、識別的形式，以便后續(xù)的其它處理；（3）編碼與解碼（或調(diào)制與解調(diào)）。將信號變換成容易傳輸、交換與存儲的形式（編碼），或從編碼信號中恢復(fù)出原始信號（解碼）等。2按鍵式電話撥號系統(tǒng)3信號處理是利用一定的部件或設(shè)備對信號進行分析、變換綜合識別等加工，以達到提取有用信息和便于利用的目的。對信號處理的部件或設(shè)備稱為系統(tǒng)。用模擬系統(tǒng)處理模擬信號稱為模擬處理，若用數(shù)字系統(tǒng)處理數(shù)字信號即為數(shù)字處理。人們最早處理的信號局限于模擬信號，所使用的處理方法也是模擬信號處理方法，例如上述的電話撥號電路。在用模擬加工方法進行處理時

3、，對“信號處理”技術(shù)沒有太深刻的認識。這是因為在過去，信號處理和信息抽取是一個整體，從物理制約角度看，滿足信息抽取的模擬處理受到了很大的限制。隨著數(shù)字計算機的飛速發(fā)展，信號處理的理論和方法也得以發(fā)展。在我們的面前出現(xiàn)了不受物理制約的純數(shù)學(xué)的加工，即算法，并確立了數(shù)字信號處理的領(lǐng)域?，F(xiàn)在，對于模擬信號的處理，人們通常是先把模擬信號變成數(shù)字信號，然后利用高效的數(shù)字信號處理器(DSP:數(shù)字的信號處理器)或計算機對其進行數(shù)字信號處理。處理完畢后，如果需要，再轉(zhuǎn)換成模擬信號，這種處理方法稱為模擬信號數(shù)字處理方法。4一、信號的時域自變量變換移位變換、反轉(zhuǎn)變換、尺度變換（時域展縮）二

4、、信號的時域運算微分、積分三、信號之間的運算加、減、乘（除）1.2信號的自變量變換與運算1.2.1信號的簡單處理5一、信號的自變量變換例1:連續(xù)信號x(t)移位1.2信號的自變量變換與運算一、信號的自變量變換若，信號沿時間軸正方向移位（a）原始信號（b）右移t0(t0>0)（c）左移t0(t0>0)將1、移位變換若，信號沿時間軸反方向移位，62、反轉(zhuǎn)變換1.2信號的自變量變換與運算一、信號的自變量變換將，以縱坐標(biāo)為軸反轉(zhuǎn)（旋轉(zhuǎn)180度），即把信號的過去與未來對調(diào)。將例2:連續(xù)信號反轉(zhuǎn)離散信號反轉(zhuǎn)73、尺度變換（橫坐標(biāo)展縮）1.2信號的自變量變換與運算一、信號的自變量變換

5、原信號信號壓縮信號擴展例3:若，波形沿橫坐標(biāo)壓縮，，則為擴展相當(dāng)于改變觀察時間的量度84、綜合變換1.2信號的自變量變換與運算一、信號的自變量變換設(shè)平移與壓縮（順序可任意）平移、壓縮、反轉(zhuǎn)（順序可任意）注意始終對時間t進行變換9一、信號的自變量變換1.2信號的自變量變換與運算順序①平移、反轉(zhuǎn)、尺度變換解：（1）圖解法例8：的波形如圖所示，畫出的波形。10一、信號的自變量變換順序③反轉(zhuǎn)、尺度變換、平移順序②尺度變換、平移、反轉(zhuǎn)1.2信號的自變量變換與運算11一、信號的自變量變換（2）解析法1.2信號的自變量變換與運算12二、信號的時域運算2、積分1.2信號的自變量變換與運

6、算二、信號的時域運算信號經(jīng)微分后突出了變化部分信號經(jīng)積分后平滑了變化部分1、微分13三、信號之間的加、減、乘運算1.2信號的自變量變換與運算三、信號之間的加、減、乘運算兩信號的指同一時刻兩信號之值對應(yīng)相加、減、乘。信號處理的任務(wù)之一是產(chǎn)生合成信號，它是由對多個基本信號的各種運算完成的。14眾多領(lǐng)域各不相同的系統(tǒng)也都有一個共同點，即所有的系統(tǒng)總是對施加于它的信號(即系統(tǒng)的輸入信號，也可稱激勵)作出響應(yīng)，產(chǎn)生出另外的信號(即系統(tǒng)的輸出信號，也可稱響應(yīng))。系統(tǒng)的功能就體現(xiàn)在對某種輸入信號產(chǎn)生需要的輸出信號（加工處理信號），即1.2.2系統(tǒng)的概念信號處理這個過程的對象（或客體）

7、是被處理的信號，而其實施者（或主體）則一般是系統(tǒng)。系統(tǒng)可以定義為處理（或變換）信號的物理設(shè)備?；蛘呖梢哉f，凡是能將信號加以變換以達到人們要求的各種設(shè)備都稱為系統(tǒng)。如通信系統(tǒng)、雷達系統(tǒng)等。因為系統(tǒng)是完成某種運算（操作）的，因而還可以把軟件編程也看成一種系統(tǒng)的實現(xiàn)方法。系統(tǒng)的概念不僅適用于自然科學(xué)的各個領(lǐng)域，而且還適用于社會科學(xué)。如政治結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟組織等。15由于電系統(tǒng)中的電路元件便于安裝、易于測量和成本低廉；還因為大多數(shù)的非電系統(tǒng)可以用電系統(tǒng)來模擬和仿真，所以電系統(tǒng)具有特殊的重要作用；更重要的是電能是與其他形式的能量相互轉(zhuǎn)換的最方便的形式，所