通信原理第2章 信号基础知识.pptxVIP

通信原理第2章 基础知识/36 本章节复习、梳理与扩充相关基础知识。 主要内容有： 掌握：信号的基本参数、频谱与功率谱、带宽、高斯白噪声、信号无失真传输条件，带通信号的基本特点、带通信号的复包络表示与带通噪声的同相与正交分量。 2.1 确知信号2.2 随机信号2.3 高斯信号与高斯白噪声2.4 信号通过线性时不变系统2.5 带通信号/362.1 确知信号2.1.1 信号及其基本参数 信号——某个随时间变化的电子或电气物理量，如v(t)或i(t)，也常常称为波形。 实际物理波形的特点：1）实的、连续的、峰值有限的2）存在于有限的时间段内3）频谱主要集中在某个频带中 /361. 周期信号：2. 直流分量：周期为T0的周期信号v(t)， 时间平均运算符 /36“归一化功率”，令（欧姆）， 的归一化平均功率：的归一化能量：信号有两种类型：（1） 功率信号： 为有限值，而 为无穷大；（2） 能量信号： 为有限值，而 3. 信号的功率/36基于 计算功率： 4. 均方根值：幅度的一种度量，例如： （1）直流， ，则（2）正弦波， ，则/36基于10为底的对数度量功率的相对比值 5. 功率与分贝（1）功率增益：输入与负载阻值为Ri与RL，则实际增益为， （2）信号与噪声的功率比/36简记为或2.1.2 傅里叶变换与信号的频谱密度或者，/36反变换表示信号 可以分解为许多不同频率的分量之和。称为频谱密度。它通常是复数， 在某个 频率 f0 处的值不为0，表示信号 含有该频率成分。常用的傅立叶变换见表2.1.2/362.1.3 能量谱密度与功率谱密度 能量谱密度：能量型信号能量谱密度描述了 的信号能量沿频率轴的分布情况/36功率谱描述了 的平均功率沿频率轴的分布情况2. 功率谱密度：功率型信号/362.1.4 信号的频带与带宽基带信号或低通信号—主要能量或功率集中在零频率附近；频带信号或带通信号—主要能量或功率集中在某一非零频率附近。大量的传输信号是频带信号，比如长途与无线通信中的传输信号。baseband signalbandpass signal信号的带宽表示信号的能量或功率的集中分布范围。系统的带宽表示系统对信号频率的选择性。/36absolute bandwidth(1) 绝对带宽（所有非零谱的分布范围）/36null-to-null bandwidth(2) 谱零点带宽/363dB bandwidth（3）3-dB 带宽 (半功率带宽) /36 2.2 随机信号（随机过程）（Random Signal）/36例2.1：热噪声电压：电子器件内部微观粒子的随机骚动所引起的端电压。 由于热骚动的随机性，在相同条件下每次测量得到不同的时间函数。/36 2.2.5功率谱密度 功率谱密度与维纳—辛钦定理平均功率:随机信号的平均功率谱： 平均功率:/362. 双边功率谱密度与单边功率谱密度双边功率谱密度单边功率谱密度物理功率谱密度/362.4 信号通过线性 时不变系统/362.4.1 确知信号通过系统 给定冲激响应为h(t)的LTI系统，输入信号x(t)，输出：频谱： 频响函数——传输函数功率谱：功率谱传递函数/362.4.3 平稳随机信号通过系统 平稳信号X(t)输入系统， X(t)与Y(t)是联合平稳的。 1. 输出的概率特性 如果X(t)是高斯过程，则Y(t)也是高斯过程。2. 输出的功率谱 /362.3 高斯信号与高斯白噪声/362.3.2 白噪声 （平稳）白噪声——或 白噪声信号的功率为无穷大，而在不同时刻上彼此间无关。 /361.低通白噪声若 h(t) 是单位增益的理想低通滤波器，带宽为 BHz , 则白噪声通过该滤波器的输出噪声为 n(t) , 被称为带宽为BHz的（理想）低通白噪声。/362. 带通白噪声若 h(t) 是单位增益的理想带通滤波器，带宽为 BHz, 则白噪声通过该滤波器的输出噪声为 n(t) , 被称为带宽为BHz的（理想）带通白噪声。/362.5 带通信号/362.5.1希尔伯特变换与解析信号 1.希尔伯特变换设 为实信号，其希尔伯特变换记为 或 Hilbert 变换器或Hilbert 滤波器：/36Hilbert变换器是一个-90度的宽带移相器，幅度不变，/362.5.2 带通信号及其复包络带通信号（Bandpass signal）——只在某个有限的区间 上非零，带宽 ----通信载波频率窄带信号： 的带通信号。 f/36带通信号的三种表达