数字信号处理 第1章.ppt

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1、1基于基于MATLAB的数字信号处理的数字信号处理与实践开发与实践开发第一章第一章 引论引论1.1 数字信号处理的意义、数字信号处理的意义、目的和应用目的和应用1.2 数学预备知识数学预备知识1.1 数字信号处理的意义、目的和应用数字信号处理的意义、目的和应用1.数字信号处理的意义数字信号处理的意义数数字字信信号号处处理理是是研研究究如如何何用用数数字字或或符符号号序序列列来来表表示示信信号号以以及及对对这这些序列作处理的一门学科。些序列作处理的一门学科。(1)精度高精度高在在模模拟拟网网络络中中，元元器器件件精精度度要要达达到到10-3以以上上已已经经不不容容易易了了，而而数数字字系系统统1

2、7位位字字长长可可以以达达到到10-6的的精精度度，这这是是很很平常的。平常的。(2)可靠性高可靠性高模模拟拟系系统统中中各各种种参参数数都都有有一一定定的的温温度度系系数数，都都随随环环境境条条件件的的变变化化而而变变化化，并并且且容容易易出出现现感感应应、杂杂散散效效应应，甚至振荡等。甚至振荡等。(3)灵活性灵活性一一个个数数字字系系统统的的性性能能主主要要是是由由乘乘法法器器的的各各系系数数决决定定的的，而而这这些些系系数数是是存存放放在在系系统统存存储储器器中中，只只要要对对这这些些存存储储器器输输入入不不同同的的数数据据，就就可可随随时时改改变变系系统统的的参参数数，从从而而得到不同

3、的系统。得到不同的系统。(4)便于大规模集成化便于大规模集成化数数字字部部件件由由逻逻辑辑和和记记忆忆元元件件构构成成，具具有高度的规范性，易于实现大规模集成化。有高度的规范性，易于实现大规模集成化。2.数字处理的目的和方法数字处理的目的和方法数数字字处处理理的的目目的的是是为为了了削削弱弱信信号号中中的的多多余余内内容容，滤滤波波混混杂杂的的噪噪声声和和干干扰扰，便便于于估估计计信信号号的的特特征征参参数数，或或变变换换成成容容易分析和辨识的形式。易分析和辨识的形式。数数字字滤滤波波器器是是一一个个运运算算过过程程。将将输输入入数数列列按按既既定定的的要要求求转换成输出数列。转换成输出数列。

4、另另一一个个重重要要方方法法就就是是快快速速傅傅立立叶叶变变换换。利利用用傅傅立立叶叶变变换换和和级级数数所所形形成成的的频频谱谱分分析析技技术术作作为为处处理理连连续续信信号号的的重重要要工工具具已经应用得很久了。已经应用得很久了。1.2 数学预备知识数学预备知识下下面面简简略略介介绍绍本本书书将将要要用用到到的的一一些些数数学学知知识识，只只介介绍绍常常用用结结论论，不不予证明。予证明。1.傅氏变换的几种形式傅氏变换的几种形式傅傅氏氏变变换换常常见见3种种不不同同的的定定义义。若若h(t)满满足足狄狄里里希希莱莱(Dirichlet)条条件件，其傅氏变换为其傅氏变换为第一种定义第一种定义第

5、二种定义第三种定义2.特殊函数特殊函数(1)单位阶跃函数单位阶跃函数单位阶跃函数定义为单位阶跃函数定义为t(t)0(2)矩形函数矩形函数rect(t)矩形函数定义为矩形函数定义为t-1/21/2rect(t)1(3)单位冲激函数单位冲激函数函数的定义是函数的定义是t 标尺特性标尺特性 相乘特性相乘特性(5)梳状函数梳状函数comb(t)函函数数的的周周期期序序列列构构成成梳梳状状函函数数，它它可表示为可表示为tcomb(t)01.3 信号的分类信号的分类按信号载体的物理特征，可分为电、磁、光、按信号载体的物理特征，可分为电、磁、光、机械、热、声音等；机械、热、声音等；按信号中的自变量的数目分：

6、按信号中的自变量的数目分：一维信号：如语言和音乐一维信号：如语言和音乐 二维信号：如黑白照片或地形图二维信号：如黑白照片或地形图三维信号：如黑白电视图象，三维信号：如黑白电视图象，（彩色图像或电视是三个因变量，自变量同上）（彩色图像或电视是三个因变量，自变量同上）（彩色图像或电视是三个因变量，自变量同上）（彩色图像或电视是三个因变量，自变量同上）按信号中自变量和因变量的取值特点分按信号中自变量和因变量的取值特点分连续时间（连续时间（Continuous-TimeContinuous-TimeCTCT）信）信号：号：自变量和因变量均连续取值自变量和因变量均连续取值,(,(自变自变量的连续称为连续

7、时间，因变量的连续量的连续称为连续时间，因变量的连续称为模拟信号称为模拟信号)离散时间（离散时间（DiscreteDiscreteTimeTimeDTDT）信）信号：号：自变量离散，因变量仍连续取值自变量离散，因变量仍连续取值数字信号（数字信号（Digital SignalDigital Signal）：）：自变自变量和因变量均离散取值量和因变量均离散取值(因变量的离散称因变量的离散称为数字信号）为数字信号）按照信号的来源来分按照信号的来源来分 心电（心电（ElectroCardioGraphyElectroCardioGraphyECGECG）信号）信号脑电图（脑电图（ElectroEnce

8、phaloGramElectroEncephaloGramEEGEEG）信）信号号 地震信号：它由岩石的自然运动、或人为的地震信号：它由岩石的自然运动、或人为的地下爆炸等产生。地下爆炸等产生。发动机振动信号发动机振动信号 语言信号语言信号音乐信号音乐信号统计数据统计数据 等等等等心电图信号：心电图信号：北京地震台记录的汶川地震信号：北京地震台记录的汶川地震信号：1.4 信号的处理信号的处理信号的时域分析处理：如信号的时域分析处理：如分析心电路中各波形特征，分析心电路中各波形特征，从雷达回波信号提取和分析目标参数从雷达回波信号提取和分析目标参数信号的频域分析处理：如信号的频域分析处理：如 分析脑电波信号的频谱来判断大脑的活动分析脑电波信号的频谱来判断大脑的活动分析音乐信号的频谱分析音乐信号的频谱滤波器设计：如滤波器设计：如设计模拟滤波器和数字滤波器设计模拟滤波器和数字滤波器