【数字信号处理】课件学习01
potentialzy
2019年12月11日 10:32
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1)信号通常是自变量的函数,其中自变量的个数即为信号的维数。

2)本课题只研究一维信号,且一般把信号看成是时间的函数。

3)信号的类型:

① 模拟信号或时域连续信号:自变量和函数值均连续。

② 时域离散信号:自变量取离散值,函数值取连续值。

③ 数字信号:自变量和函数值均取离散值。数字信号是幅度离散化的时域离散信号,便于计算机或DSP处理。

4)时域连续信号、时域离散信号、数字信号的示意图。

时域连续信号:

时域离散信号:

数字信号:

5)对实际碰到的模拟信号进行等间隔采样,既可以得到时域离散信号。

6)假设模拟信号为x_a(t),在离散时间点t_n上对它进行采样,得到x_a(t_n),n为整数。x_a(t_n)是t_n的函数,仅在离散时间点t_n上有意义,在其他时间则没有定义。设计采样间隔通常为常数T,则t_n=n*T。

7)时域离散信号的表示方法:

① 集合符号表示序列:

也可以简单地表示为:

② 用公式表示序列:

③ 用图形表示序列:

8)单位脉冲序列δ(n)

也称为单位采样序列,仅在n=0时取值为1。

与冲激函数δ(t)区别:冲激函数δ(t)在t=0时取值为无穷大,其它时刻为0,对时间t的积分为1。

9)单位阶跃序列u(n)

与 单位脉冲序列之间的关系:

图像:

10)矩形序列RN(n)

矩形序列可用单位阶跃序列表示:

图示:

11)实指数序列

图示:

12)正弦序列𝑥(𝑛)=sin(𝜔𝑛),其中𝜔是正弦序列的数字域频率(数字频率),单位是弧度。

注意到:

因此,数字频率和模拟角频率之间的关系为:

上式具有普遍意义:凡是具有模拟信号采样得到的序列,模拟角频率𝛺与序列的数字域频率ω成线性关系。右边表示ω时Ω对采样频率的归一化频率。

13)复指数序列

更一般的复指数序列:

14)周期序列:如果对所有n存在一个最小的正整数N,使下面等式成立:

则称序列为周期性系列,周期为N。

15)一般正弦序列周期性的判断:

分为以下的三种情况:

16)一个重要公式:

对于任意序列x(n),可以用单位脉冲序列的移位加权和表示:

这是任意序列的表示方法,在信号分析中是一个很有用的公式。

17)序列之间的加法和乘法,是指它的同序号的序列值逐项对应相加与相乘。

18)序列的移位、翻转、尺度变换。

19)时域离散系统:

离散系统可以定义为一种变换或一个算子,即:

在时域离散系统中,最重要的是线性时不变系统。

20)线性系统:系统输入输出之间满足线性叠加原理的系统。

可加性、齐次性。

也就是说:线性叠加性。

时不变系统:

21)同时满足线性及时不变的系统称为线性时不变系统。

22)设n0为初始观察时刻,则输入信号可分为:

历史输入信号:n0以前的输入为历史输入信号。

当前输入信号:n0以及n0以后的输入为当前输入信号。

23)零输入响应、零状态响应、完全响应

零输入响应:仅由n0时刻的初始状态或历史输入信号引起的响应。

零状态响应:仅由当前输入信号引起的响应。

完全响应:零输入响应和零状态响应之和。

设系统输x(n)=δ(n) ,系统输出y(n)的初始状态为0,则这种条件下的系统输出为系统的单位脉冲响应,用h(n)表示。

24)卷积的性质:

卷积的交换律:

图示:

卷积的结合律:

图示:

卷积的分配律:

图示:

证明过程可见:【信号与系统】δ函数和卷积的性质(以及相关证明过程)​

25)卷积的重要推论:

① 序列与单位脉冲序列的线性卷积等于序列自身。

② 如果序列与一个移位的单位脉冲序列𝛿(𝑛−𝑛0)进行线性卷积,则相当于序列本身移位n0。

证明过程可见:【信号与系统】δ函数和卷积的性质(以及相关证明过程)​

26)线性时不变系统输入与输出的关系

27)系统的因果性

因果系统:系统n时刻的输出只取决于n时刻及n时刻之前的输入,而和n时刻以后的输入无关

系统的因果性是指系统的可实现性。

线性时不变系统(LTI)具有因果性的充分必要条件:系统的单位脉冲响应满足下式:

满足上式的序列称为因果序列。因此因果系统的单位脉冲响应必然是因果序列,因为它是输入为δ(n)的零状态响应,n<0时输入为0。

28)系统的稳定性

任何有界输入,产生有界输出。

线性时不变系统稳定的充分必要条件:系统的单位脉冲响应绝对可和,即有:

前向差分和后向差分系统的因果性:

29)LTI系统的因果性和稳定性:LTI系统因果稳定性的判断方法仅适用于LTI系统,因此判断某系统是否因果稳定时,首先必须确定该系统是否为LTI系统。

30)一些例子: