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02 第1章 离散时间信号和系统-1.pptx

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本课件对应第1章离散时间信号和系统,从序列的列举式、公式式与图形式三种表示讲起,系统梳理加减、乘积、移位、反褶、差分、抽取与插值、线性卷积和等基本运算,介绍单位采样、阶跃、矩形、复指数与正弦等常用序列及其周期性,进而讨论时域离散系统的线性、时不变性、因果性与稳定性判定方法。

第1章离散时间信号和系统内容提纲,涵盖引言 离散时间信号与离散信号的运算 时域离散系统 线性离散系统的时域描述与ATLAB求解 连续时间系统的采样
本章教学目的与要求,】 掌握离散时间信号的表示方法及其时域运算
本章知识结构,【本章知识结构】
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第1页:第1章离散时间信号和系统

第1章离散时间信号和系统 引言 离散时间信号与离散信号的运算 时域离散系统 线性离散系统的时域描述与ATLAB求解 连续时间系统的采样。

第2页:本章教学目的与要求

  • 【本章教学目的与要求】 掌握离散时间信号的表示方法及其时域运算。
  • 掌握常用序列的特点及其运算性质。
  • 学会应用公式法、图解法等方法进行序列的时域卷积运算。
  • 熟练掌握系统的线性、时不变性、因果性及稳定性的判定方法。
  • 学会应用迭代法和MATLAB软件求取常系数线性差分方程的时域解。
  • 掌握连续时间信号采样定理,了解采样恢复与实际采样。

第3页:本章知识结构

【本章知识结构】。

第4页:1.1引言:DSP应用案例

引言 案例1:数字信号处理技术在3D数字光处理高清电视(HDTV)系统中的应用。案例2:数字信号处理技术在扩展频谱通信系统中的应用。

第5页:1.2离散时间信号与运算

离散时间信号与离散信号的运算 时域离散信号的表示 序列的基本运算 常用序列以及任意序列和单位采样序列间的关系。

第6页:时域离散信号的表示

  • 时域离散信号的表示 离散时间信号(序列)在物理上是指定义在离散时间上的信号样品的集合,样品集合可以是本来就存在的,也可以是由模拟信号通过采样得来的或者是用计算机产生的。
  • 在数学上可用时间序列来表示。
  • 其中代表序列的第个样点的数字,代表时间的序号,的可取值范围为的整数。
  • 许多时候为了方便,直接用来代表序列全体。
  • 本教材及课件中,离散时间信号与序列将不予区分。

第7页:离散时间信号的三种表示

离散时间信号的时域表示(三种)时域离散信号的表示零点位置 列举式:例如: 公式(封闭式):例如。

第8页:图形式表示离散信号

图形式:例如:离散时间信号及其时域表示图中横坐标n表示离散的时间坐标,且仅在n为整数时才有意义。纵坐标代表信号样点的值。

第9页:序列的MATLAB表示

知识拓展 MATLAB用两个参数向量x和n来表示序列 序列的MATLAB表示如下。

第10页:序列的加减运算

序列的基本运算 序列的加减将两序列序号相同的数值相加减,即:z(1)=x(1)+y(1)…z(2)=x(2)+y(2)z(0)=x(0)+y(0)。

第11页:序列的乘积运算

序列的基本运算 序列的乘积将两序列序号相同的数值相乘,即:z(1)=x(1)·y(1)…z(2)=x(2)·y(2)z(0)=x(0)·y(0)。

第12页:序列的移位与反褶

序列的基本运算 序列的移位将序列全体在时间轴上移动,即:时左移,时右移 序列的反褶。

第13页:序列翻褶与右移示意

序列的基本运算(c)序列翻褶(d)序列右移。

第14页:序列的能量与差分

序列的基本运算 序列的能量前向差分后向差分 序列的差分同一序列相邻两个样点之差,分为前向差分和后向差分。

第15页:序列的抽取(时间尺度变换)

  • 序列的时间尺度变换-抽取序列的基本运算将原来的序列每隔M个样点保留一个样点,去掉其中的M-1个样点而形成的新序列。
  • 即:在原来序列的每两个样点之间等间隔的插入L个新的样点,从而变成一个具有更多样点的新序列。
  • 即:显然序列的抽取运算与序列的插值互为逆运算。
  • 序列的时间尺度变换-插值。

第16页:序列的抽取与插值示意图

序列的基本运算 序列的抽取与插值示意图。

第17页:线性卷积和(例1.5)

序列的基本运算 线性卷积和例1.5设求卷积和。

第18页:例1.5卷积和图解

序列的基本运算实例例1.5图示。

第19页:单位采样(冲激)序列

常用序列以及任意序列和单位采样序列间的关系 单位采样(冲激)序列-201mn1-1…1-2-1012n。

第20页:单位阶跃序列

单位阶跃序列常用序列...0123nu(n)1与的关系。

第21页:矩形序列与单边复指数序列

矩形序列常用序列0123n14与的关系: 单边复指数序列,式中ω0为数字频率复指数序列的实部复指数序列的虚部。

第22页:正弦序列

常用序列正弦序列令则有:令中σ = 0。

第23页:序列的周期性定义

序列的周期性定义
序列的周期 定义若序列满足且是使其成立的最小正整数,则称序列为以为周期的周期序列。周期为4的序列示意图。

第24页:正弦序列的周期性

序列的周期 正弦序列及其周期由于当有则即。

第25页:例1.7周期序列判断

  • 例1.7判断下列序列是否为周期序列。
  • 如果是,求出其周期的值。
  • (1)(2)解:,,(1)对于分量为有理数所以为周期序列。
  • 对于分量为无理数,不是周期序列。
  • 所以,不是周期序列。

第26页:用单位采样序列表示任意序列

用单位采样序列表示任意序列任意序列都可用单位采样序列表示成样点值的加权和形式,即:例如对序列用单位采样序列的加权可表示为:为其他在离散系统的分析中,这种表示方法非常有用。

第27页:1.3时域离散系统

时域离散系统 线性系统 时不变系统 线性时不变系统的单位采样响应 离散时间系统的因果性与稳定性。

第28页:线性系统的定义

线性系统的定义
线性系统 定义: 线性系统离散时间系统是将输入序列变换成输出序列的一种运算。

第29页:时不变系统

时不变系统
时不变系统 时不变性如果系统对输入信号的响应与信号施加于系统的时间无关,即系统对输入信号的运算关系在整个运算过程中不随时间变化,则系统具有时不变性,或该系统称为时不变系统。

第30页:线性时不变系统的单位采样响应

线性时不变系统单位采样响应 单位采样响应 线性时不变离散系统任意激励下的响应与单位采样响应之间的关系 线性卷积的性质与计算 线性卷积的性质:可交换性。

第31页:线性卷积的性质

单位采样响应与线性卷积结合性:分配性。

第32页:系统的因果性

  • 系统的因果性与稳定性 系统的因果性系统在时刻的输出只取决于时刻和时刻以前的输入,而与时刻以后的输入无关。
  • 系统的因果性表明了系统的物理可实现性。
  • 如果系统的输出与将来的输入有关,该系统为非因果系统,是物理不可实现的。
  • 线性时不变系统具有因果性的充要条件即要求描述系统特性的h(n)为一因果序列。

第33页:系统的稳定性

  • 系统的稳定性离散时间系统的因果性与稳定性系统对于任何有界输入,输出也是有界的。
  • 称这种稳定性为有界输入—有界输出(BIBO)稳定性。
  • 系统的稳定条件 例题1-11设LSI系统的单位脉冲响应其中a为常数,请分析系统的因果性与稳定性。

第34页:因果性与稳定性分析例题

离散时间系统的因果性与稳定性解:因果性因在n<0时,h(n)=0,故系统为因果系统稳定性。

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