第04章 连续时间信号的采样

出版信息
出版社：清华大学出版社 出版时间：2019年 作者：王志强、李志刚、张志强 内容简介：本书主要介绍数字信号处理的基本概念、原理和方法，以及其在通信、雷达、 图像处理等领域的应用。
主要内容
数字信号处理的 基本概念和原理
数字信号处理的 应用领域
数字信号处理的 算法和实现
数字信号处理的 发展趋势和挑战
感谢观看
汇报人：PPT
信号处理在音频处理中的应用
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信号处理在图像处理中的应用
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信号处理在雷达系统中的应用
04
学习资源
习题答案
教材配套习题 答案
教师提供的习 题答案
网络资源： 如CSDN、 GitHub等
同学之间的互 助解答
教学PPT
课件形式：图文并茂，动 画演示，互动问答等
课件内容：数字信号处理 基础知识、应用案例、实 验操作等
课件特点：简洁明了，逻 辑清晰，易于理解
课件下载：提供课件下载 链接，方便学生课后复习
和预习
学习笔记
教材：数字信号处理课件(第三 版)
学习资料：教材、课件、实验指 导书、习题集等
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课程内容：数字信号处理基础知 识、数字信号处理算法、数字信 号处理应用等
学习工具：MATLAB、Python 等编程工具，数字信号处理软件 等
实验指导书
实验目的：掌握数字信号处理的基本概念和原理 实验内容：包括信号的采样、量化、编码、传输、解码等 实验步骤：详细描述每个实验的步骤和注意事项 实验结果：对实验结果进行分析和讨论，提出改进意见
05
使用指南

应用广泛
信号与系统的理论和方法在通信、 图像处理、自动控制等领域有着 广泛的应用，是解决实际问题的 有力工具。
培养能力
通过本课程的学习，可以培养学 生的分析问题、解决问题的能力， 以及创新能力和实践能力。
对未来学习的建议与展望
深入学习
建议学生在掌握本课程基本内容的基础上，进一步深入学习相关领 域的先进理论和技术，如数字信号处理、随机信号分析等。
要点二
滤波器的特性
滤波器的主要特性包括截止频率、通带宽度、阻带衰减等 ，这些特性决定了滤波器对不同频率信号的通过能力。
模拟滤波器设计基础
模拟滤波器设计步骤
确定滤波器类型、选择逼近函数、确定滤波器阶数、计 算滤波器元件值。
模拟滤波器逼近方法
巴特沃斯逼近、切比雪夫逼近、椭圆逼近等，不同逼近 方法具有不同的频率响应特性。
和带阻滤波器等。
系统的频域分析
介绍了系统函数、频率响应等概念， 以及通过频域分析来研究系统性能的 方法。
信号的调制与解调
介绍了信号调制的基本原理和常见调 制方式，以及解调方法和解调器的设 计。
信号与系统课程的意义与价值
理论基础
信号与系统是电子信息类专业的 重要基础课程，为后续专业课程 的学习奠定了坚实的理论基础。
03
章节内容与目标
分析线性时不变系统的特性及其描述 方法。
阐述信号通过线性时不变系统的时域 和频域分析方法。
章节内容与目标
01
目标
02
使学生掌握信号与系统的基础知识和基本理 论。
03
培养学生运用所学知识分析信号和系统的能 力。
04
为后续专业课程的学习打下坚实基础。
关键概念与术语
信号

j0n
M 0, 1, 2
表明复指数序列具有以2为周期的周期性，在 以后的研究中，频率域只考虑一个周期就够了。
7. 周期序列
如果对所有n存在一个最小的正整数N，使下面等
式成立： x(n) x(n N)
则称x(n)为周期序列，最小周期为N。
例：
x(n) sin( n)
4
x(n) sin[ (n 8)],
4
N 8
一般正弦序列的周期性
设 x(n) Asin( 0n )
式中，A为幅度，ω0为数字域频率，为初相。
那么 x(n N ) Asin[ 0 (n N ) ] Asin( 0n 0N )
如果 x(n) x(n N)
则 Asin( 0n ) Asin[ 0 (n N) ]
N (2 /0 )k N，k均取整数
xa(t) 0
xa(nT)
t
2T
0
t
T
这里 n 取整数。对于不同的 n 值，xa(nT) 是 一个有序的数字序列，该数字序列就是离散时间信 号。注意，这里的n取整数，非整数时无定义，另 外，在数值上它等于信号的采样值，即
x(n) xa (nT ), n
离散时间信号的表示方法：公式表示法、图形 表示法、集合符号表示法，如
线性卷积的计算
y(n) x(m)h(n m) x(n) h(n) m
计算它们的卷积的步骤如下： (1)折叠：先在哑变量坐标轴k上画出x(k)和
h(k)，将h(k)以纵坐标为对称轴折叠成 h(-k)。 (2)移位：将h(-k)移位n，得h(n-k)。当n为
正数时，右移n；当n为负数时，左移n。 (3)相乘：将h(n-k)和x(k)的对应取样值相乘。 (4)相加：把所有的乘积累加起来，即得y(n)。

图1－1 各类信号：
二、周期信号与非周期信号

如图1-1(c)所示，周期信号是按某一固定周期重 复出现的信号，它可表示为
f (t ) f (t nT )
其中，T为周期，任何周期信号都可表示为仅在 基本周期内取非零值的有限长信号的周期延拓， 即
f (t ) t 0, T f1 (t ) f (t ) f1 (t nT ) t 0, T 0 n
第一章 信号与系统概论
学习要点： 1. 信号与系统课程的重要性； 2. 信号的概念、分类与运算； 3. 系统的概念、分类与联接形式； 4. 系统的线性性、时不变性、因果性和稳定性的定 义与判断。
§ 1-1 引

言


信号与系统是在电工原理的基础上发展起 来的，并随着电子工程、通信工程、计算 机和信息技术的飞速发展而不断地发展与 完善。 在信号与系统学科的发展中，微分方程、 差分方程理论，傅里叶（Fourier）变换、 拉普拉斯（Laplace）变换、离散傅里叶 变换和Z变换等正交变换理论起着十分重 要的作用。 二十世纪四十年代创立的系统论、信息论 与控制论极大地推动了信号与系统学科的 发展。

能量信号和功率信号的判断方法

判断能量信号和功率信号的方法： 先计算信号能量，若为有限值则为能量信号， 同时也必是功率信号；否则，计算信号功率，若 为有限值则为功率信号；若上述两者均不符合， 则信号既不是能量信号，也不是功率信号。
连续时间信号能量：E

f (t ) dt
2
1 连续时间信号功率：P lim T 2T
+ -

T
T
f (t ) dt
2

区间闭塞的基本原则是在铁路区间或闭塞分区 内任何时刻只允许有一辆列车运行。
实现区间闭塞的基本方法有时间间隔法和空间 间隔法两种类型。时间间隔法是当先行列车发出后， 隔一定时间再发出同方向的后续列车，以实现相继 追踪列车间的隔离。这种方法的主要缺点是不能确 保安全，如当先行列车运行不正常时（晚点或中途 停车等），有可能发生后续列车撞上前行列车的追 尾事故。为了克服时间间隔法的缺陷提出了空间间 隔法，即先行列车与后续列车间隔开一定空间的运 行方法。空间间隔法能较好地保证行车安全而被广 泛采用，逐步形成了铁路区间列车运行的闭塞制度。
ATC系统包括五个原理功能：ATS功 能、联锁功能、列车检测功能、ATC功 能和PTI（列车识别）功能。
①ATS功能：可自动或由人工控制进路，进行行车调度 指挥，并向行车调度员和外部系统提供信息。ATS功能主要 由位于OCC（控制中心）内的设备实现。
②联锁功能：响应来自ATS功能的命令，在随时满足安 全准则的前提下，管理进路和信号的控制，将进路、轨道电 路、道岔和信号的状态信息提供给ATS和ATC的功能由分布 在轨旁的设备来实现。
全。所以它既要受闭塞机的控制，又要受车站 联锁设备的控制。
3)自动闭塞
自动闭塞是由运行中的列车自动完成闭塞任务的 一种闭塞制式。采用自动闭塞要将两个相邻车站之间 的区间正线划分成若干个闭塞分区，在每个分区起点 设置一架固定通过（色灯）信号机进行防护，并在闭 塞分区内钢轨上装设轨道电路。用轨道电路检查分区 空闲情况并反映列车的运行情况和钢轨是否完整，以 通过信号机的进行信号显示作为占用分区的凭证，以 通过信号机的禁止信号显示实现分区闭塞。因为通过 信号机是随着列车的运行自动控制的，不需要人工操 纵，所以叫自动闭塞。
2)半自动闭塞 半自动闭塞是采用人工办理闭塞手续，列

第四章 chapter Ⅳ
01 概述
02 正确选用VHF频道
03 VHF无线电话通信
04 遇险、紧急、安全呼叫和通信
05 海上搜救作业通信 06 船舶间利用VHF协调避让通信 07 在VTS水域中的VHF无线电话通信 08 VHF无线电话明语通信示例综合
海上无线电话及使用的频率
为规范和掌握VHF频段通信的正确使用方法，IMO在第23 届海事大会全会上通过的A．954(23)号决议．对海上正确使 用VHF频段进行通信的技术要求和程序进行了统一规范，并 提请各成员国确保船舶VHF无线电设备操作人员充分知晓该 决议内容，尤其应确保上述人员正确使用VHF频段实施遇险、 紧急、安全和导航信息的传送。
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 小数点 句号
NADAZERO UNAONE BISSOTWO TERRATHREE KARTEFOUR PANTAFIVE SOXISIX SETTESEVEN OKTOEIGHT NOVENINE DECIMAL STOP
通信程序符号
① DE(Delta Echo)=this is ② CQ(Charlie Quebec):call all stations in the vicinity,but not more than 3 times at each call. ③ INTERCO or YU(Yankee Uniform)indicates that thefollowing will use the interna tional signal code message. ④YZ(Yankee Zulu) denotes that the following will use plain Language to transmit names of place and ship, etc. ⑤AS(Alfa Sierra) indicates the station called is unable to accept signal immediate ly, please await. ⑥AR(Alfa Romeo) indicates the end of a transmission. ⑦If the transmission is to be repeated in total or in part. the signal “ RPT ” (Romeo PaPa Tango) shall be used,supplemented if necessar y by:“AA” (Alfa Alfa)=all after …；“AB” (Alfa bravo)=all before…；“BN” (bra vo November)=all between…and…；“WA”(Whiskey Alfa)=word or group after… “WB”(Whiskey Bravo)=word or group before…

“海洋雪花”：来自活体生物的无定形颗 粒物质的大量聚集。有尾类遗弃的粘液囊 可以促进海洋雪花的形成。
类如，住囊虫：
⑵纽鳃樽（樽海鞘纲）
仅出现在暖水 表面或近表面水域； 个体胶质圆桶状， 两端开口；主要食 物是浮游植物和细 菌；常密集成群， 摄食率高，可明显 降低周围小型生物 密度；与有尾类都 属r选择种。
温度和盐度变化剧烈； 海水剧烈的物理运动； 表层生物要面对来自海洋和大气捕食者的
双层威胁。
⑶漂浮生物的生态适应现象
①许多热带漂浮生物具有耀眼的蓝紫色素，据说可 以抵御紫外光的照射；同时，这种色素在蓝色海 洋中是一种保护色；
②一些鱼或蟹的幼体几乎透明； ③生物体水下（色浅）和水上（色深）颜色深度不
三、终生浮游动物的分类和生物学
三、终生浮游动物的分类和生物学
1、原生动物
最原始和低等的单细胞动物，具有细胞 膜、细胞质和细胞核。
⑴腰鞭毛虫（夜光 虫）：
具有鞭毛，部 分或全部异养生 活（一些种类具 有叶绿体，如眼 虫）；摄食细菌、 硅藻或其他鞭毛 虫、纤毛虫。
夜光虫，常在 近海岸大量出现， 易形成赤潮。
②剑水蚤目
触角短，体后分 节较多，少数浮 游生活；中长 腹剑水蚤属和隆 剑水蚤属的小型 种类丰富。某些 特化的触角可以 捕食小型浮游动 物。
③猛水蚤
少数种终生 浮游，个体很小， 身体分区不显著, 外形变化很大。
⑵磷虾
海洋甲壳动物重要类群；个 体15～20毫米，甚至达100 毫米；为杂食性，食物中有 碎屑、浮游植物（硅藻）和 各种小型浮游动物。
⑵被壳翼足类 多数具有一薄的钙质
外壳；所有被壳翼足类 借助一对翼或一块融合 的翼板进行游泳；所有 被壳翼足类是悬浮食性 者；食物包括浮游植物 以及小型浮游动物和有 机碎屑。

k
(6) (7)
X ms (jΩ ) = (1 / T ) 因此
X a (j( Ω + 2ð k / T )) e − j 2ð km/ M ∑ k
Ys (jΩ ) = X ls (j Ω ) + X ms (jΩ ) = (1 / T ) X a (j( Ω + 2ð k / T ))e − j2ð k l/ M (1 + e − j2ð k ( m− l ) / M ) ∑ k
k ∈C k
∆
(11)
U [2 f
i∈Ci
u
( k + 1) , 2 f l ( k − 1)] {(2i + 1) M + 2( m − l )} , 4 f l ( m − l ) {(2i + 1) M − 2( m − l )}] (1 l )
其中 Ck ={1≤k≤ K k = ( 2i + 1) M / (2( m − l )) ； i , m, l , M ∈ Z + } Ci={0≤i≤ I i = ( m − l ) k / M − 1 / 2 ； m, l , k , M ∈ Z + } 显然： [ f s ] min = 2 f u { max{Ck } + 1 } = 4 f u ( m − l ) {( 2 max{Ci } + 1 ) M + 2(m − l )} 既然在 ( f l , f u ) 内频谱无混叠，用一个带通滤波器就可完全重构原信号，即 ( X l s (jΩ ) + X ms (jΩ ) ) H (jΩ ) = X a (jΩ ) T / 2 其中 H ( f ) = 0 重构公式为 xa (t ) = xls ( t ) ∗ h(t ) + xm s (t ) ∗ h(t ) = {( {( = xl ( nT )δ (t − nT )) ∗ δ (t + lT / M )} ∗ h(t ) + ∑ n f l ≤ f ≤ fu 其他 (13)

采样：将数字信号 转换为时间离散、 幅度连续的信号
量化：将采样得到 的信号幅度离散化
编码：将量化后的 信号转换为二进制 码
滤波：将二进制码 转换为模拟信号， 并进行滤波处理以 消除噪声和干扰
Part Four
信号的放大与缩小
信号放大的原理和方法
信号放大原理：通 过增加信号的振幅 来提高信号的强度
整形原理：通过改变信号的波形，使其满足一定的要求 滤波方法：低通滤波、高通滤波、带通滤波、带阻滤波等 整形方法：限幅滤波、均值滤波、中值滤波、最小二乘滤波等 应用领域：通信、雷达、图像处理、信号处理等领域
滤波器和整形器的应用场景
电力系统：用于电力系统的 滤波和整形，提高电力系统 的稳定性和可靠性
音频处理：用于音频信号的 滤波和整形，提高音质和音
信号的转换
PPT,a click to unlimited possibilities
汇报人：PPT
目录
01 添 加 目 录 项 标 题
03
模拟信号与数字信号 的转换
05 信 号 的 调 制 与 解 调
07 信 号 的 转 换 技 术 展 望
02 信 号 转 换 的 基 本 概 念 04 信 号 的 放 大 与 缩 小 06 信 号 的 滤 波 与 整 形
特点：具有连续性、无限性、 时间相关性
优点：易于获取、处理和传输
缺点：易受干扰、精度有限、 存储困难
数字信号的定义和特点
特点：抗干扰能力强，传输 质量高，易于处理和存储
数字信号的表示：二进制编 码，如0和1
数字信号：由一系列离散的、 量化的、可编码的信号组成
数字信号的应用：通信、计 算机、电子设备等领域
模拟信号转换为数字信号的方法