z信号分析与处理方法1-3

1、信号与系统分析电子教案 1 信号分析信号分析:研究信号的时间、频率特性。信号的分析包括信号的 定义、性质、运算与变换、信号的分解等。 系统分析：系统分析：研究系统特性和在已知激励下求解响应的问题。系 统分析的主要任务是在给定已知系统和激励的条件下，求得响应。 系统分析有两大类：时域法时域法和变换域法变换域法。 信号与系统分析电子教案 2 信号分析是将一复杂信号分解为若干简单信号分量之和，并从信号分析是将一复杂信号分解为若干简单信号分量之和，并从 这些分量的组成情况去考察信号的特性。这些分量的组成情况去考察信号的特性。 信号处理是指通过对信号的加工和变换，把一种信号变成另一信号处理是指通过对信号

2、的加工和变换，把一种信号变成另一 种信号的过程。种信号的过程。信号处理的过程就是为了特定的目的，通过一定的 手段改造信号的过程。 信号分析与处理是相互关联、密不可分的两个方面。信号分析与处理是相互关联、密不可分的两个方面。信号分析是 信号处理的基础，只有通过信号的分析，充分了解信号的特性，才 能有效地对它进行加工和处理。信号处理是信号分析的手段，通过 对信号的一定加工和变换，可以突出信号的特征，便于有效的认识 信号的特性。 信号分析是认识世界的方法，信号处理是改造世界的手段信号分析是认识世界的方法，信号处理是改造世界的手段 信号与系统分析电子教案 3 n时域分析时域分析 信号时域分析（线性系统

3、叠加原理）信号时域分析（线性系统叠加原理） 卷积积分的应用及其数学描述卷积积分的应用及其数学描述 n频域分析频域分析 周期信号的频域分析周期信号的频域分析( (三角与指数傅立叶级数）三角与指数傅立叶级数） 非周期信号的频域分析（傅立叶积分）非周期信号的频域分析（傅立叶积分） 信号在频域与时域之间的变换（正反傅立叶信号在频域与时域之间的变换（正反傅立叶 变换式）变换式） 频谱与时间函数的关系频谱与时间函数的关系 信号与系统分析电子教案 4 对信号的处理是通过系统来实现的，因此对信号的处理是通过系统来实现的，因此系统分析系统分析是信号是信号 处理的核心内容。处理的核心内容。 线性时不变系统的分析方

4、法线性时不变系统的分析方法: 时域分析方法时域分析方法 频域分析方法频域分析方法 复频域分析方法复频域分析方法 信号与系统分析电子教案 5 系统的数学模型可以分为两大类：系统的数学模型可以分为两大类： 输入输出模型：输入输出模型：它只反映系统输入变量与输出变量之间的 关系，或者说是只反映系统外部特性的模型； 状态变量模型：状态变量模型：它不仅反映系统输入变量与输出变量之间 的关系，而且反映系统内部的状态变量之间的关系。 对于单输入单输出的系统，采用输入输出模型来描述，而 对于多输入多输出的系统或非线性系统常采用状态变量模型来 描述。 本书主要研究的是单输入单输出系统。 信号与系统分析电子教案

5、6 数字信号处理就是利用计算机或专用数字设备，以数值计算的数字信号处理就是利用计算机或专用数字设备，以数值计算的 方法对信号进行采集、变换、综合和识别等加工处理。方法对信号进行采集、变换、综合和识别等加工处理。 信号与系统分析电子教案 7 （1）模拟信号的时域采样与恢复）模拟信号的时域采样与恢复 本书涉及的数字信号处理的内容主要包括本书涉及的数字信号处理的内容主要包括 计算机要对模拟信号进行处理之前，必须先把它转换为数字 信号。这个要求，实际上是数字处理设备固有的限制（主要是存 储容量不可能是无限，表示精度不可能无限）导致的。把模拟信 号变成数字信号，是一个对自变量和幅值同时进行离散化的过程，

6、 ADC部分就是完成这种模数转换功能的。在工程实际中，ADC包 含采样和量化编码两部分。随着计算机和专用数字处理系统的字 长不断增加，模数转换器的量化误差、处理过程中运算误差等越 来越小。如果忽略这些误差，模数转换器ADC就与采样等价，数 字处理系统与离散系统等价。数模转换(DAC转换)是把经过处理的 数字信号还原为模拟信号。 信号与系统分析电子教案 8 （2）离散系统分析）离散系统分析 数字信号处理理论包括离散系统的时域分析、关于输入输出 关系的差分方程的建立和求解、用卷积和求离散系统的零状态响 应、变换域分析(如频域变换、复频域变换)、系统的数学描述、 系统函数分析、单位样值响应、频率特性

7、、系统的框图和信号流 图、理想滤波器等。 信号与系统分析电子教案 9 （3）数字信号处理实现）数字信号处理实现 数字信号处理技术是随着离散傅里叶变换及其各种快速算法 的出现发展起来的。 数字信号处理的实现方法有软件实现、专用硬件实现、软硬 件结合实现。软件实现就是在通用计算机上编程序实现各种复杂 的处理算法。专用硬件实现就是采用加法器、乘法器和延时器构 成的专用数字网络，或用专用集成电路实现某种专用的信号处理 功能。如数字滤波器芯片、快速傅里叶变换芯片等。软硬件结合 实现是依靠通用单片机或数字信号处理器（Digital Signal Processor， DSP）的硬件资源，配置相应的信号处理

8、软件，实现工程实际中的 各种信号处理功能。DSP芯片内部带有硬件乘法器、累加器，采用 流水线工作模式和并行结构，并配有适和信号处理运算的高效指 令。 信号与系统分析电子教案 10 （4）数字滤波器分析、设计与实现）数字滤波器分析、设计与实现 数字滤波器可便捷的改变信号的特性。最常见的滤波器是改 变信号的频率特性。它让一些频率的信号通过，而阻塞另一些频 率的信号。从频域的角度，根据允许通过的频率范围可以把数字 滤波器分为低通、高通、带通、带阻等不同类型；从时域的角度， 根据冲激响应是否有限长可以把数字滤波器分为无限长冲激响应 滤波器（Infinite Impulse Response，IIR）和

9、有限长冲激响应滤波 器（Finite Impulse Response，FIR）。数字滤波器只不过是由一 些滤波器系数定义的方程。这些方程构成数字滤波程序部分，滤 波程序接收原始数据，并且输出滤波后的数据。这种程序的最大 优点在于滤波器的再设计不需要硬件方面的更改，只要简单地改 变滤波器的系数表即可完成滤波器特性的修改。数字滤波程序可 在任何处理器上实现，但最有效的是在专门设计用来进行高速滤 波或其他DSP处理的硬件上实现。 信号与系统分析电子教案 11 （5）数字信号处理应用）数字信号处理应用 数字信号处理一经问世，便吸引了很多学科的研究者，并把 它应用于自己的研究领域。可以说，数字信号处理是应用最快、