信号与噪声傅立叶变换.ppt

信号通过线性系统的传输信号通过线性系统的传输第二章第二章 信号与噪声信号与噪声 一、系统一、系统系系统统是是指指由由若若干干个个相相互互关关联联、相相互互作作用用的的事事物物，按按照照一定的规律组合而成的具有某种特定功能的整体。一定的规律组合而成的具有某种特定功能的整体。信号通过线性系统的传输信号通过线性系统的传输信号在系统中按照一定规律运动、变化；信号在系统中按照一定规律运动、变化；系统在输入信号的激励下，对它进行加工处理，产生输出信号。系统在输入信号的激励下，对它进行加工处理，产生输出信号。系统系统输入信号输出信号激励响应汽车脚压力汽车制动信号作用于系统产生响应举例：汽车系统&照相机系统1.3 系统的描述与分类信号通过线性系统的传输信号通过线性系统的传输系 统f(t)r(t)1.3 系统的描述与分类信号通过线性系统的传输信号通过线性系统的传输照相机光信号像片1.3 系统的描述与分类信号通过线性系统的传输信号通过线性系统的传输n线性系统线性系统n叠加性：几个分量分别输入和同时输入，输出相同n齐次性：输入增加K倍，输出放大相同倍数信号通过线性系统的传输信号通过线性系统的传输f(t)表示为分量和表示为分量和信号通过线性系统的传输信号通过线性系统的传输l令令h(t)为系统对于单位冲激为系统对于单位冲激(t)的响应的响应，系统对于，系统对于f()(t-)的响应便是的响应便是f()h(t-)。l系统对于系统对于f(t)的响应的响应若若 f (t)F()h(t)H()系统的传输函数系统的传输函数 r(t)R()信号通过线性系统的传输信号通过线性系统的传输n系统的频率响应：系统的频率响应：h(t)f(t)r(t)=h(t)*f(t)时域时域频域频域)(wF)(wH)()()(wwwFHR=时域卷积频域相乘时域卷积频域相乘系统分类系统分类 按照系统的幅频响应特性，可以将系统分为低通滤波器、带通滤波器、高按照系统的幅频响应特性，可以将系统分为低通滤波器、带通滤波器、高通滤波器、带阻滤波器、全通滤波器。通滤波器、带阻滤波器、全通滤波器。信号通过线性系统的传输信号通过线性系统的传输无失真传输系统无失真传输系统 即要求入即要求入/出波形完全相同，可以有时延。出波形完全相同，可以有时延。FT为为无失真系统的传输函数无失真系统的传输函数相移相移信号通过线性系统的传输信号通过线性系统的传输无失真系统的传输函数无失真系统的传输函数相移相移无失真传输：无失真传输：系统对所有频率应为常数，即系统的带宽为无穷大。相移正比于频率实际系统的带宽实际系统的带宽|H ()|定义为：最大值的定义为：最大值的 倍倍(3db)之之间的频率范围，即间的频率范围，即2-1。信号通过线性系统的传输信号通过线性系统的传输噪噪 声声指通信系统意图传输的信号以外的有害干扰信号。指通信系统意图传输的信号以外的有害干扰信号。把周期性的、有规则的有害信号叫做干扰；其它有害的随机干扰叫噪声；下图显示了一个无噪声的正弦信号及其存在噪声的情况。下图显示了一个无噪声的正弦信号及其存在噪声的情况。噪声分类：噪声分类：乘性噪声和加性噪声。乘性噪声和加性噪声。乘性噪声是指噪声在信号出现时存在，加性噪声是指噪声无论信号是否出现，在任何时间均存在。加性噪声：分为外部噪声和内部噪声。噪噪 声声外部噪声：外部噪声：大气噪声：大气噪声：地球大气层出现的自然电气干扰。通常称为静电，来源于大气自然电气，如闪电等。常以脉冲的形式出现。宇宙噪声：宇宙噪声：噪声来源于银河系、河外星系以及太阳。太阳噪声是由太阳的热量产生的：辐射强度相对恒定的静态噪声和太阳黑子活动等引起不规则噪声。宇宙噪声常称为黑体噪声，均匀分布在整个空间。人为噪声人为噪声:主要主要来源是产生火花的机器，如电动机中的整流子、汽车点火系统、交流发电设备、电焊设备以及荧光灯等。主要以脉冲的形式出现。噪噪 声声.内部噪声：内部噪声：是系统内部产生的电气干扰。是系统内部产生的电气干扰。主要有三种类型：散粒噪声、渡越时间噪声和热噪声。主要有三种类型：散粒噪声、渡越时间噪声和热噪声。散粒噪声：是由载流子在电子器件的输出电极上的随机到达引起的。渡越时间噪声：载流子在通过器件的流动过程中，任何变更都会产生不规则的、随机的变化。热噪声：热噪声与导体中的电子热运动有关。热噪声出现在所有器件中，以相加的形式影响信号，这也是为什么热噪声在所有噪声中是最重要的原因。噪噪 声声功率谱在全频域（功率谱在全频域（）是常数，）是常数，类似于白光的频谱特性，故称为白噪声。类似于白光的频谱特性，故称为白噪声。白白 噪噪 声声噪噪声声瞬瞬时时振振幅幅的的概概率率密密度度为为高高斯斯分分布布,因因此此常常称称之之为为高高斯斯型型白白噪噪声声。高斯分布也叫正态分布高斯分布也叫正态分布,其一维概率密度其一维概率密度 mx为均值，为均值，x2为方差为方差高高 斯斯 白白 噪噪 声声 综上所述，散粒噪声、渡越时间噪声和热噪声，和宇宙噪声，综上所述，散粒噪声、渡越时间噪声和热噪声，和宇宙噪声，服从高斯分布，在一般的工作频率范围内，属于平坦的功率谱服从高斯分布，在一般的工作频率范围内，属于平坦的功率谱密度。常常近似认为为高斯白噪声。密度。常常近似认为为高斯白噪声。