北邮信号课件第四章

北邮信号课件第四章目录•信号的基本概念•信号的时域分析•信号的频域分析•信号的调制与解调•信号的滤波与处理信号的基本概念01信号的定义信号的定义01信号是传递信息的一种媒介，它可以是电的、光的、声的或机械的，用于传输数据、文本、图像或声音等信号的表示02信号通常用时间函数表示，其值可以是连续的或离散的，取决于信号的类型和传输方式信号的特性03信号具有时间、幅度、频率和相位等特性，这些特性决定了信号的传输质量和效果信号的分类有线信号和无线信号基带信号和调制信号根据传输介质的不同，信号可以分为根据信号是否经过调制，信号可以分有线信号和无线信号为基带信号和调制信号模拟信号和数字信号根据信号值的连续性和离散性，信号可以分为模拟信号和数字信号信号的应用通信系统控制系统A B信号在通信系统中起着至关重要的作用，用于在控制系统中，信号用于传输控制指令和传输语音、数据、图像和视频等信息反馈信息，实现系统的自动控制医学成像传感器技术C D医学成像设备如超声、X光机、MRI等利用传感器利用各种物理效应将待测量转换为可信号传输和接收人体内部的信息测量的电信号，广泛应用于工业自动化、环境监测等领域信号的时域分析02信号的时域表示010203信号的时域表示连续时间信号离散时间信号通过时间函数来描述信号在时间轴上连续变化的信在时间轴上离散变化的信的特性，包括信号的幅度、号，如正弦波、方波等号，如脉冲序列、数字信频率和相位等号等信号的时域变换信号的时域变换时移变换尺度变换翻转变换通过数学运算将一个时将信号在时间轴上移动，将信号的幅度或时间轴将信号的正负部分进行域信号转换为另一个时保持信号的形状不变进行缩放，改变信号的翻转，改变信号的极性域信号的过程幅度或周期信号的时域运算加法运算乘法运算将两个或多个信号相加，合成将一个信号与另一个信号相乘，一个新的信号得到新的频率成分或调制效果信号的时域运算减法运算积分和微分运算对信号进行数学运算，以实现将一个信号减去另一个信号，对信号进行积分或微分，提取信号处理和分析的目的得到差分信号信号的幅度或频率信息信号的频域分析03信号的频域表示信号的频域表示是将信号从时间域转换到频率域的过程通过傅里叶变换，可以将时间域的信号表示为一系列不01同频率的正弦波的叠加频域表示提供了信号频率特性的信息，有助于揭示信号的内在规律和特征02频域表示在通信、雷达、声呐、振动分析等领域具有广03泛应用信号的频域变换频域变换是通过数学运算对信号的频域频域变换在信号处理中具有重要作用，频域变换在通信系统、图像处理、音频表示进行处理的过程常见的频域变换可以对信号进行滤波、调制、解调等操处理等领域有广泛应用包括傅里叶变换、拉普拉斯变换、Z变作，实现对信号的提取、增强和压缩换等信号的频域运算频域运算是在频域中对信号进频域运算有助于深入理解信号频域运算在信号合成、滤波器行各种数学运算的过程，包括的频率特性，揭示信号之间的设计、调制解调等领域具有重加法、减法、乘法、除法等内在关系要应用信号的调制与解调04调制的概念调制定义调制目的调制方式调制是将低频信号（基带调制的主要目的是为了提调制有多种方式，包括调信号）附加到高频载波信高信号的传输效率和抗干频、调相和调幅等，不同号上，生成一个复杂的、扰能力，同时降低信号的的调制方式具有不同的特可以传输的信号的过程功率消耗性和应用场景调制的分类数字调制数字调制是将数字信号转换为传输模拟调制信号的过程，常见的数字调制方式有QPSK、QAM等模拟调制是指将连续变化的模拟信号转换为传输信号的过程，常见的模拟调制方式有调频和调相正交调制正交调制是一种特殊的数字调制方式，它将两个或多个相互正交的载波用于传输不同信号，从而实现多路复用解调的方法相干解调非相干解调频域解调相干解调是一种常用的解调方法，非相干解调不需要使用与载波同频域解调是将调制信号经过频谱它需要使用与载波同频同相的参频同相的参考信号，而是通过包搬移后，在频域上进行解调常考信号进行解调，解调后的信号络检波等简单方法进行解调，但见的频域解调方法有Fourier变质量较高解调后的信号质量相对较低换等信号的滤波与处理05滤波器的概念滤波器对信号进行处理的装置或系统，能够让特定频率范围的信号通过，而阻止或显著衰减其他频率范围的信号滤波器的主要功能提取有用信号，抑制干扰信号，提高信号质量滤波器的分类按照不同的分类标准，可以将滤波器分为多种类型，如按照处理信号的类型可以分为模拟滤波器和数字滤波器；按照传输信号的频域特性可以分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等滤波器的分类带通滤波器（BPF）允许某一频段的信号通过，抑制高通滤波器（HPF）其他频段的信号常用于提取特带阻滤波器（BSF）定频段的信号阻止某一频段的信号通过，允许允许高频信号通过，抑制低频信其他频段的信号通过常用于消号常用于提取高频信号特征除特定频段的干扰低通滤波器（LPF）特殊滤波器除了上述常见的滤波器类型外，允许低频信号通过，抑制高频信还有一些特殊类型的滤波器，如号常用于消除噪声和干扰梳状滤波器、陷波滤波器和全通滤波器等滤波器的应用•通信领域在通信系统中，滤波器用于提取有用信号，抑制干扰和噪声，提高通信质量例如，在移动通信中，滤波器用于提取特定频段的信号，实现信号的传输和接收•音频处理领域在音频处理中，滤波器用于调整音质，改变音频的频率特性例如，在音乐制作中，通过使用滤波器来调整声音的音色和音调•图像处理领域在图像处理中，滤波器用于消除图像中的噪声和干扰，改善图像质量例如，在医学影像处理中，滤波器用于降低图像中的噪声，提高医学影像的清晰度•其他领域除了上述领域外，滤波器还广泛应用于雷达、电子、生物医学工程等领域例如，在雷达系统中，滤波器用于提取目标回波信号，实现目标的检测和跟踪；在生物医学工程中，滤波器用于提取生理信号，监测生命体征和疾病诊断等谢谢聆听。