[第1节信号的分类与描述.pptVIP

第一节 信号的分类与描述 消息（Message）： 在通信系统中，一般将语言、文字、图像或数据统称为消息。 信号（Signal）： 指消息的表现形式与传送载体。传载信息的工具（或函数）。 信号是消息的表现形式与传送载体，消息是信号的传送内容。例如电信号传送声音、图像、文字等。 电信号是应用最广泛的物理量，如电压、电流、电荷、磁通等。 信息（Information）： 一般指消息中赋予人们的新知识、新概念，定义方法复杂，将在后续课程中研究。 噪声（Noise） 表征无用信息的信号称之为干扰或噪声。有用与否是相对于测试任务而言。叠加在有用信息上的无用信息。 信噪比（S/N）： 有用信息和无用信息对所测信号的贡献之比。（电压）信号与同时输出的噪声之比 1、确定性信号和随机信号 分类方法1是考虑信号沿时间轴演变的特性所作的一种分类。根据这种时域分类法可定义两大类信号：确定性信号和随机信号。 确定性（deterministic）信号：可以用合适的数学模型或数学关系式来完整地描述或预测(predicable)其随时间演变情形的信号。 随机（random）信号：具有不能被预测(unpredicable)的特性且只能通过统计观察来加以描述的信号。 确定性信号分为周期信号和非周期信号。 周期(periodic)信号： 定义：满足下面关系式的信号： x(t)=x(t+kT) (2.3) 式中，T——周期。 周期信号一般又分为正余弦信号、多谐复合信号、和伪随机信号。 非周期(nonperiondic)信号： 定义：不具有上述性质的确定性信号。 非周期信号又可分成准周期(quasi-periodic)信号和瞬态(transient)信号两类。 正余弦(harmonic)信号具有如下的一般表达式 ： 非周期信号又可分成准周期信号和瞬态信号两类。 准周期信号：由多个具有不成比例周期的正弦波之和形成，或者称组成信号的正（余）弦信号的频率比不是有理数 。 瞬态信号：时间历程短的信号 。 随机信号又可分成两大类：平稳(stationary)随机和非平稳(nonstationary)随机信号。 按信号时域特性的表象分类法分类图 2、能量信号和功率信号 能量(energy)信号： 例如： 在右图所示的单自由度振动系统中： 若x(t)表示运动速度，则x2(t)反映的是系统的运动中的动能。 动能与速度呈正比 定义：当x（t）满足关系式 则称信号x（t）为有限能量信号 ，简称能量信号。 矩形脉冲、衰减指数信号等均属这类信号。 能量与功率的抽象过程 功率(power)信号： 当信号满足条件 亦即信号具有有限的（非零）平均功率，则称信号为有限平均功率信号，简称功率信号。 非功非能信号： W→∞，P→∞ 3、连续信号和离散信号 分类依据： 信号的幅值是连续的还是离散的 ； 自变量（即时间t）是连续的还是离散的 。 对于连续信号(continuous signal )： 自变量和幅值均为连续的信号称模拟(analog)信号 ； 自变量是连续、但幅值为离散的信号，则称为量化(quantized)信号。 对于离散信号(discrete signal)： 信号的自变量及幅值均为离散的，则称为数字(digital)信号 ； 信号的自变量为离散值、但其幅值为连续值时，则称该信号为被采样(sampled)信号。 信号按形态分类法加以区分的四种形式 4.实信号与复信号 理论分析的需要； 在连续信号中，最常用的是复指数信号。 5.其它分类 物理可实现信号； 时域有限信号/频域有限信号 直接观测或记录的信号，一般是以时间为独立变量的，称其为信号的时域描述。 信号的时域描述反映信号幅值随时间变化的关系，不能明显揭示信号的频率组成关系。 为了研究信号的频率结构和各频率成分的幅值、相位关系，把信号的时域描述通过适当方法变成信号的频域描述，即以频率为独立变量来表示信号。 时域方波信号 傅立叶级数展开 两种方波之间的相位关系 两方波彼此相对平移四分之一个周期： 平移使各频率分量均产生了nπ/2相角 第一种方波的相角---初相位为0，第二种方波的初相位就可以表示为nπ/2 当然，除非为了说明不同信号之间的相位关系---如此种情形，一般应该将初相位限制在0~360或-180~+180度范围内。 简单推导见下面 小结 信号时域描述直观地反映了信号瞬时值随时间的变化情况。 频域描述则反映信号的频率组成及其幅值、相角的大小。 适用场合：(不同问题—不同的信号特征) 评定机器振动烈度，需用振动速度的均方根值来作为判据——时域描述