离散时间系统结构
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§7-1 概述一、 离散时间信号与离散时间系统离散时间信号:只在某些离散的时间点上有值的信号。
离散时间系统:处理离散时间信号的系统。
混合时间系统:既处理离散时间信号,又处理连续时间信号的系统。
二、 连续信号与离散信号连续信号可以转换成离散信号,从而可以用离散时间系统(或数字信号处理系统)进行处理:三、 离散信号的表示方法:1、 时间函数:f(k)<——f(kT),其中k 为序号,相当于时间。
例如:)1.0sin()(k k f =2、 (有序)数列:将离散信号的数值按顺序排列起来。
例如:f(k)={1,0.5,0.25,0.125,……,}时间函数可以表达任意长(可能是无限长)的离散信号,可以表达单边或双边信号,但是在很多情况下难于得到;数列的方法表示比较简单,直观,但是只能表示有始、有限长度的信号。
四、 典型的离散时间信号1、 单位样值函数:⎩⎨⎧==其它001)(k k δ下图表示了)(n k -δ的波形。
连续信号离散信号 数字信号 取样量化这个函数与连续时间信号中的冲激函数)(t δ相似,也有着与其相似的性质。
例如:)()0()()(k f k k f δδ=, )()()()(000k k k f k k k f -=-δδ。
2、 单位阶跃函数:⎩⎨⎧≥=其它001)(k k ε这个函数与连续时间信号中的阶跃函数)(t ε相似。
用它可以产生(或表示)单边信号(这里称为单边序列)。
3、 单边指数序列:)(k a k ε比较:单边连续指数信号:)()()(t e t e t a at εε=,其底一定大于零,不会出现负数。
4、 单边正弦序列:)()cos(0k k A εφω+(a) 0.9a = (d) 0.9a =-(b) 1a = (e) 1a =-(c) 1.1a = (f) 1.1a =-双边正弦序列:)cos(0φω+k A五、 离散信号的运算1、 加法:)()()(21k f k f k f +=<—相同的k 对应的数相加。
数字信号处理讲义--第6章离散时间系统结构第6章离散时间系统结构教学⽬的1.掌握线性常系数差分⽅程的⽅框图表⽰; 2.掌握IIR 系统、FIR 系统的基本结构;3.了解有限精度数值效应的概念,系数量化的影响,极限环的概念和产⽣原因。
教学重点与难点重点:IIR 系统、FIR 系统的基本结构;难点:有限精度数值效应的概念,系数量化的影响,极限环的概念和产⽣原因。
6.1 线性常系数差分⽅程的⽅框图表⽰时域离散系统或者⽹络⼀般⽤差分⽅程、单位脉冲响应以及系统函数进⾏描述。
如果系统输⼊和输出服从N 阶差分⽅程: (6-1)则系统函数H (z )⽤下式表⽰: (6-2)数字信号处理中有三种基本算法,即加法、乘法和移位,它们的⽅框图如图7-1(a)所⽰。
三种基本算法的流图则如图6-1(b)所⽰。
图6-1例6-1 1y[n-1]+p 0x[n]+p 1x[n-1]的结构图. 解:.此结构图包含了这三种算法的各部分.∑∑-----=M i i M i i i n y a i n x b n y 00)()()(∑∑=-=-+==N i i i M i i i z a z b z X z Y z H 001)()()((a )(b )x - 1)x (- 1)-1x 1(2n )+x 2(n )x 1(n 2x 1(n )+x 2图6-2 例6-1的结构框图6.2线性常系数差分⽅程的信号流图表⽰图6-3表⽰的是⼀种信号流图,流图中每⼀个节点都⽤⼀个节点变量表⽰,输⼊x (n ) 称为输⼊节点变量,y(n)表⽰输出节点变量,w 1(n ), w 2(n ), w 3(n )和w 4(n )也是节点变量。
这些节点变量和其他节点变量之间的关系⽤下式表⽰: w 1(n ) =x (n)+aw 3(n ) w 2(n ) =w 1(n ) w 3(n ) =w 2(n -1)w 4(n ) =b 0w 2(n )+b 1w 3(n ) y (n )=w 4(n )基本信号流图以上这些公式是⽤序列形式写的,也可以通过Z 变换写成下式: W 1(z )=X (z )+aW 3(z ) W 2(z )=W 1(z ) W 3(z )=z -1W 2(z )W 4(z)=b 0W 2(z )+b 1W 3(z ) Y (z)=W 4(z)从基本运算考虑,如果满⾜以下条件,则称为基本信号流图:(1) 信号流图中所有⽀路都是基本的,即⽀路增益是常数或者是z -1;(2) 流图环路中必须存在延时⽀路;(3) 节点个数和⽀路个数都是有限的。