xa(t):模拟信号输入
预滤波:目的是限制带宽(一般使用低通滤波器) 1采样:将信号在时间上离散化 ○
A/DC:模/数转换
2量化:将信号在幅度上离散化(量化中幅度值=采样幅度值) ○
3编码:将幅度值表示成二进制位(条件○
数字信号处理:对信号进行运算处理
D/AC:数/模转换(一般用采样保持电路实现:台阶状连续时间信号?在采样时刻幅度发生跳变 ) 平滑滤波:滤除信号中高频成分(低通滤波器),使信号变得平滑
fs?2f)
cy(t):输入信号经过处理后的输出信号
a2.连续信号的采样
对连续信号进行理想采样,设采样脉冲,则采样输出
(重点表达式)
在讨论理想采样后,信号频谱发生的变化时,可遵循下面的思路: 1)由
;2)由
;
3)根据频域卷积定理,由计算过程: 1)
计算出。
2)周期信号可以用傅里叶级数展开,因此
其中系数
所以
其傅里叶变换
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3)
(重点表达式)
因此,采样后信号频谱产生周期延拓,周期为Ωs,同时幅度为原来的1/T倍。这是一个非常重要的性质,应熟练掌握。(重点) 3 时域抽样定理(重点)
一个限带模拟信号xa(t),若其频谱的最高频率为F0,对它进行等间隔抽样而得x(n),抽样周期为T,或抽样频率为Fs?1/T;只有在抽样频率Fs?2F0时,才可由xa(t)准确恢复x(n)。 xa(t)?cos(2?ft??),式中,
f?20Hz,???2(1)求出xa(t)的周期。
例:有一连续信号
x(t)进行采样,试写出采样信号xa(t)的表达式。
(2)用采样间隔T?0.02s对a(3)求出对应
xa(t)的时域离散信号(序列) x(n),并求出x(n)的周期。
?1?0.05s f?解:(1)xa(t)周期为T?(2)x(t)?^x(t)?n?????(t?nT)???cos(2?fnT)??(t?nT)(T?0.05s)
n???(3)x(n)的数字频率ω=0.8π,故简答题:
2???2?5?,因而周期N=5,所以x(n)=cos(0.8πn+π/2) 0.8?21.是不是任意连续信号离散后,都可从离散化后的信号恢复出原来的信号?为什么?
2.一个连续时间信号经过理想采样以后,其频谱会产生怎样的变化?在什么条件下,频谱不会产生失真?
3.离散信号频谱函数的一般特点是什么?
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第二章:本章涉及信号及系统的频域分析方法,概念较多,但很基础,学习时要注意。
2.1 序列的傅里叶变换的定义及性质 1.定义
DTFT 是一个用来确定离散时间序列频谱的重要数学工具。
物理意义:傅里叶变换是将对信号的时域分析转换为对其在频域的分析,便于研究问题。
若序列满足绝对可和条件
则其傅里叶变换(DiscreteTimeFourierTransform-DTFT)定义为 X(ej?)?n????x[n]e???j?n------记住!
1反变换定义为: x[n]?2?傅里叶变换对2.性质
???X(ej?)ej?nd?------记住!
1)周期性(重点): DTFT是关于ω的周期为2π的周期函数。
X(e)?j?n????x(n)e??j(??2?M)n?X(ej(??2?M))M为整数
j?j?X(e)?FT[x(n)]X(e)?FT[x2(n)],那么1122)线性(重点):设,
FT[ax1(n)?bx2(n)]?aX1(ej?)?bX2(ej?)
3)时移特性
4)频移特性
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5)时域卷积定理(重点)
6)频域卷积定理
7)帕斯瓦尔定理
时域总能量等于频域一周期内总能量。
7) 幅度频谱为ω的偶函数,相位频谱为ω的奇函数。
8) X(e)的实部为ω的偶函数, X(e) 的虚部为ω的奇函数。 例:设系统的单位取样响应h(n)?anjω
jω
u(n),0?a?1,输入序列为x(n)??(n)?2?(n?2),完成下
面各题:(1)求出系统输出序列y(n);(2)分别求出x(n)、h(n)和y(n)的傅里叶变换。
解:(1)
y(n)?h(n)*x(n)?anu(n)*[?(n)?2?(n?2)] ?au(n)?2ajw?nn?2u(n?2)?jwn
X(e)?n????[?(n)?2?(n?2)]e?au(n)enjw??jwn?n?0?1?2e?j2w1 ?jw1?ae(2)H(e)?jwjwn?????ane?jwn?1?2e?j2wY(e)?H(e)X(e)?1?ae?jwjw2.2 时域离散信号的傅里叶变换与模拟信号傅里叶变换之间的关系:
X(ej?T)?Xa(j?)
^X(ej?T1?2?)??Xa(j??jk?s)?s?2?Fs?Tk???T 式中
2.3 序列的Z变换 1 Z变换定义
Z变换为离散时间信号与LTI系统分析的重要数学工具。给定一离散时间序列x(n),其z变换定义为:
X(z)?k????x(n)zs??n Rx??z?Rx? ------记住!
其中,z?e,s???j?。z变换存在情况下的Z变量取值范围称为收敛域(ROC)。 注意:Z变换+不同收敛域?对应不同收敛域的不同序列
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序列?(Z变换+收敛域)(重点) 例:求以下序列的Z变换及收敛域: (1)?2(2)2?n唯一u(?n?1);
?nu(?n);
[u(n)?u(n?10)]
?n(3)2?n 解:(1)ZT[2u(n)]?n????2u(n)z?n??n??2?nz?n?n?0?n??11 ,z??1?11?2z2?nZT[?2u(?n?1)]?(2)
?nn?????2??nu(?n?1)z?n??1??2z?n???2nznn?1? ??n?2z11?,z?1?2z1?2?1z?129
ZT[2u(n)?u(n?10)]??2?nz?n(3)
n?0 ?1?2z,0?z???1?11?2z?10?10
[说明]上题也可以改为求序列的傅立叶变换。可以利用X(ej?)?X(z)z?ej?。
2 Z变换和DTFT之间的关系(重点)
DTFT 为单位圆上的z变换。数学表达为:X(ej?)?X(z)z?ej? ------ 记住并理解!
3. 序列特性与X(z)的收敛域ROC的关系。(重点)
收敛区域要依据序列的性质而定。同时,也只有Z变换的收敛区域确定之后,才能由Z变换唯一地确定序列。
一般来来说,序列的Z变换的收敛域在Z平面上的一环状区域:Rx?有限长序列:x(n)???|z|?Rx?
?x(n)N1?n?N2,0?|z|??
其它?0右序列:x(n)???x(n)N1?n??,|Z|>Rx-
0其它??x(n)???n?N2左序列:x(n)??,
0其它?15