信號時域分析.ppt

《信號時域分析.ppt》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、2.1信號幅值域分析這里我們研究的對內(nèi)容包括，周期信號的各種強度分析和隨機信號的統(tǒng)計分析。2.1.1周期信號的強度周期信號的強度以峰值、絕對均值、有效值和平均功率來表示。峰值Xp是信號在一個周期T內(nèi)所能出現(xiàn)的最大值，即峰-峰值Xp-p是一個周期中最大瞬時值Xp+與最小瞬時值Xp-之差。在實際應用中要對峰-峰值有足夠的估計，信號的峰-峰值不能超過測試系統(tǒng)允許輸入的上限值與下限值，前一個要求是保證系統(tǒng)正常工作，后一個要求是保證足夠小的非線性誤差。周期信號的均值mx它的表達式它是信號的恒定分量，也就是直流分量。周期信號的強度有效值是信號的

2、均方根值xrms，即均方值是信號的平均功率，即2.1.2隨機信號的幅值特性參數(shù)均值表示集合平均或數(shù)學期望，各態(tài)歷經(jīng)信號的均值可以用觀測時間T內(nèi)的幅值平均來表示，記為mx或E[x(t)]，均方值表示信號的強度。各態(tài)歷經(jīng)信號的均方值可以用觀測時間內(nèi)的幅值平均來表示，記為或均方值是信號平均能量的一種表示。方差表示信號的波動分量，記為，即因此，有由于實際記錄的時間不可能無限長，故只能在有限的時間內(nèi)求得估計值，記為。概率密度函數(shù)隨機信號的概率密度函數(shù)是指信號落在指定區(qū)域的概率，對于下圖來說就是x(t)值落在(x，x+Δx)區(qū)間內(nèi)的時間為Tx當

3、樣本函數(shù)的觀測時間趨于無窮大時，的比值就是幅值落在(x，x+Δx)區(qū)間內(nèi)的概率，即概率密度函數(shù)的計算概率密度函數(shù)的p(x)的定義式式中P[(x

4、ot([121]),plot(x)[f,xi]=ksdensity(x)subplot([122]),plot(xi,f)②正弦波加隨機噪聲信號③白噪聲信號白噪聲信號④寬帶隨機信號④隨機信號:x(n)=0.4x(n-1)+w(n)隨機信號:x(n)=0.4x(n-1)+w(n)有色噪聲x(n)=0.6x(n-1)+w(n)有色噪聲x(n)=0.8x(n-1)+w(n)有色噪聲x(n)=0.9x(n-1)+w(n)有色噪聲x(n)=0.9x(n-1)+w(n)窄帶噪聲由于幅值間隔不可能無窮的小，觀測時間也不可能無窮的大，因此由實際觀測

5、數(shù)據(jù)獲得的概率密度函數(shù)只能使估計值。2.2信號的時間域分析信號的時域描述是以時間為橫坐標變量來描述信號隨時間的變化規(guī)律。對時域信號x(t)的分析可包含信號分解、合成及參數(shù)求取兩方面。2.2.1信號的分解與合成根據(jù)不同的實際需要，可以從不同的角度出發(fā)將信號分解成為若干個簡單信號的和反之則可以進行信號的合成。通常進行如下的分解：交直流分解將信號x(t)分解成為實際中經(jīng)常進行這種分解，例如：分析各種整流濾波或穩(wěn)壓電源的輸出，我們需要其直流成分，其交流波動分量應設法抑制與消除。虛實分解直角坐標表示XR(t)—實部，有功部分，只有實部的電能能

6、夠轉(zhuǎn)化為能量。XI(t)—虛部，無功部分。只能儲存(電容)和轉(zhuǎn)換(電感)。正交函數(shù)分解Fourier（1768-1830）2.3信號的相關分析2.3.1自相關分析x(信號)＝mx(直流部分)＋xT(t)(周期信號)＋r(隨機信號)直流信號的相關函數(shù)：也就是幅值的平方。周期信號的相關函數(shù)仍然是周期函數(shù)，周期不變，但函數(shù)可能改變了。例如下圖：隨機信號的相關函數(shù)（1）寬帶信號（無慣性信號，使用了白噪聲信號）由圖可見，其相關函數(shù)陡峭。（2）寬帶信號（小慣性信號，使用了白噪聲信號驅(qū)動＝0.3，0.5的一階慣性環(huán)節(jié)，獲得的有色噪聲）（3）窄帶信

7、號（大慣性信號，使用了白噪聲信號驅(qū)動＝0.9的一階慣性環(huán)節(jié)，獲得的有色噪聲）相關分析的應用實例1（1）左圖是原信號，右圖是相關函數(shù)相關分析表明：相關函數(shù)變化緩慢，說明原信號中是窄帶噪聲。相關函數(shù)中含有交流成分，說明原信號中由周期信號。相關函數(shù)的均值為0，說明原信號中無直流成分。左圖是原信號，右圖是相關函數(shù)相關分析表明：相關函數(shù)變化迅速，說明原信號中是寬帶噪聲。相關函數(shù)中含有交流成分，說明原信號中由周期信號。相關函數(shù)的均值不為0，說明原信號中有直流成分。相關分析的應用實例22.3.2互相關分析互相關函數(shù)的計算互相關函數(shù)的性質(zhì)性質(zhì)1互相

8、關函數(shù)不是偶函數(shù)性質(zhì)2互相關函數(shù)在T＝0處的值Rxy(0)未必是最大值。(我兒子和我現(xiàn)在不是最像)性質(zhì)3互相關函數(shù)的最大值可能出現(xiàn)在T的某一個值，其位置與信號的特點有關。