2.7信号分析基础
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信号分析知识点总结信号分析是一门涉及信号处理、通信系统、控制系统等多个领域知识的学科,它主要研究如何对各种类型的信号进行分析、处理和识别等方面的问题。
在工程技术领域中,信号分析具有非常重要的应用价值,可以帮助我们更好地理解和利用各种信号,促进技术的发展和应用。
下面我们将对信号分析的一些核心知识点进行总结和介绍。
一、信号的基本概念1. 信号的定义和分类信号是指随着时间、空间或其他独立变量的变化而变化的物理量,根据不同的特性和用途,信号可以分为连续信号和离散信号,模拟信号和数字信号等。
2. 信号的表示与描述通常情况下,我们可以使用数学函数、图形、波形等方式来表示和描述信号,在信号分析中,常用的表示方法包括时域表示、频域表示、复域表示等。
3. 基本信号的特性和分析在信号处理和分析中,一些基本的信号,如单位冲激信号、单位阶跃信号、正弦信号、方波信号等具有重要的作用,了解这些基本信号的特性和分析方法,对于我们理解其他复杂信号具有重要的指导作用。
二、信号的采样和量化1. 信号采样基本原理信号采样是指将连续信号转换为离散信号的过程,它是数字信号处理中非常基础的一环,信号采样的基本原理是根据奈奎斯特采样定理进行采样,以确保能够完整地保留原信号的信息。
2. 信号量化基本原理信号量化是指将连续信号的幅度值转换为有限个离散值的过程,信号量化技术决定了数字信号处理的精度和性能,因此对于信号量化的原理和方法有一定的了解是十分重要的。
三、频域分析1. 傅里叶级数与变换傅里叶级数和傅里叶变换是信号频域分析的基础,它们可以将信号从时域转换到频域,从而揭示信号的频率成分和能量分布等特性。
2. 信号能量与功率谱密度信号的能量和功率谱密度是对信号频域特性的重要描述,了解这些概念可以帮助我们更好地理解信号的功率分布和频率特性。
3. 滤波与频域分析滤波是信号处理中的一个重要环节,它可以通过在频域对信号进行处理来实现信号的去噪、增强和分析等功能,因此对于滤波原理和方法的了解是十分重要的。
第二章 信号分析基础1、信号分析中常用函数包括:δ函数、sinc(t)函数、复指数函数e st① δ函数具有“抽样(乘积)、筛选(积分)、卷积”特性,其拉氏变换和傅氏变换的值均为1。
② 卷积特性的表达式为)()()()()(t f d t f t t f =-=*⎰+∞∞-ττδτδ,τ为两信号之间的时差。
③ sinc(t)函数又称为闸门函数、滤波函数或内插函数,分别对应其用处:闸门(或抽样)、低通滤波、采样信号复原时sinc(t)函数叠加构成非采样点波形。
④ 复指数函数e st 中出现的“负频率”是与负指数相关联的,是数学运算的结果,并无确切的物理含义。
2、一个信号不能够在时域或频域都是有限的。
3、信号的时域统计分析:均值x μ、均方值ψ2x 、方差σ2x 。
三者具有如下关系:2x2x 2x μσψ+= 式中,ψ2x (又称平均功率,平均能量的一种表达)表达了信号的强度; σ2x 描述了信号的波动量; μ2x 描述了信号的静态量。
4、各态历经过程:此过程中的任一个样本函数x(t)都经历了过程的各种状态,从它的一个样本函数x(t)中可以提取到整个过程统计特征的信息。
5、相关函数的性质:① 自相关函数R x (τ)是τ的偶函数,满足:)()(ττ-=x x R R 。
② 互相关函数R xy (τ)是τ的非奇非偶函数,满足:)()(ττ-=yx xy R R 。
③ 当τ=0时,自相关函数具有最大值。
对于功率信号,若均值μx =0,则在τ=0点处,有ψ2x =σ2x =R x (τ)。
④ 周期信号的R x (τ)仍然是与原信号同频率的周期信号,但不具有原信号的相位信息。
⑤ 两周期信号(同频)的R xy (τ)仍然是与原信号同频率的周期信号,但保留了原信号的相位信息。
⑥ 两个不同频的周期信号互不相关,其互相关函数R xy (τ)=0。
⑦ 随机信号的R x (τ)将随|τ|值增大而很快趋于0。
有限带宽白噪声信号的R x (τ)是一个sinc(τ)型函数,即可说明。