目录
🍿信号的基本运算和概念
信号分为离散信号和连续信号
🍟运算
加,乘法:
对应位置的值相运算
2:
先平移再尺度变化在反转
🍟三种表示方法表示
还有一种添下划线
🍿离散LTI时域系统的分析
🍟判断是否为线性系统(满足均匀特性和叠加特性)
1.两个信号经过系统相加之后,其值等于两个信号单独作用域系统所产生的信号相加。
2.当输入放大一个倍数过后,输出依然放大同样的倍数
eg:
🍟判断是否为时变特性
输入延时n个单位,输出也相应的延时n个单位
eg:
🍟一般的线性非时变系统
🍿信号的频域分析
🍿带限信号的抽样
抽样频率:
🍿工程上的信号抽样(非带限信号的抽样)
理论模型中,系统通过冲击串来抽样,但是工程上冲击信号是不存在的
🍟如何进行非带限信号抽样
实际上的工程是不满足带限条件的,那我们如何来使用抽样定理呢?
加一个抗混的低通滤波器
🌭过程
如果直接对他进行抽样会造成频谱的混叠,叫做混叠误差,因为时域的离散化造成时域的周期化,所以需要经过抗混低通滤波器进行滤波,对其高频分量进行抑制
经过滤波之后:
依然有比较小的高频分量,但是不影响大局,会有截断误差(不能直接还原x(t),只能还原出x1(t))
🌭截断误差和混叠误差
上者是混叠误差
下者是截断误差
混叠误差要比截断误差大
🌭例题
1.如果直接对非带限信号进行抽样会造成频谱的混叠,叫做混叠误差,此时需要经过抗混低通滤波器进行滤波,对其高频分量进行抑制,然后在进行抽样即可(虽然无法完全还原,但是已经做了极大的优化了)
所以在工程当中都要先加一个抗混的的低通滤波器
🍟如何对未知最高频率下的信号抽样
先以较高的频率进行抽样,如果有很大一部分区域为0的话就说明有裕量,后期再对频率进行减小即可
举个例子:
当以搞得频域进行抽样时,声音会十分清晰,但是以很低的频率进行抽样时声音就会模糊,因为发生了混叠
🍿实现信号的重建
1.重建是信号的时域抽样的逆过程
2.先将离散序列用零界保持输出的连续信号变成图2,再用低通滤波器的平滑滤波重建信号如图3
🍟抽样和重建的时间间隔必须统一
为了保证重建之后的信号正确,必须保证x(t)=xout(t),所以T1也必须等于T2
🌭当T1=T2时
1.先离散化即按T1间隔抽样得到图2
2.重建的时候使用图2进行重建得到图3
3.将图2的信号进行平滑处理得到图3,图3和图1基本相同
🌭T2=2T1
当图2以T2的时间间隔来重建时,图形会被展宽一倍
🌭T2=1/2*T1
同理被压缩了
🍿信号的抽样和重建例题
🍿离散傅里叶变换(DFT)
DFT就是DFS在一个周期上的取值
🍟引入离散傅里叶变换DFT的原因:
在很多实际操作中无法从数字表达式中得到信号的频谱,而dft可以从理论上得到从时域到频域的映射
🍟时域抽样定理和频域抽样定理
时域抽样定理:频带为F的连续信号f(t)可用一系列离散的采样值f(t1),f(t1±Δt),f(t1±2Δt),…来表示,只要这些采样点的时间间隔Δt≤1/(2F),便可根据各采样值完全恢复原来的信号f(t)。这是时域采样定理的一种表述方式。
频域抽样定理:
🍿循环卷积和线性卷积
🍟循环卷积定义
🍟例题
🍿快速傅里叶变化(FFT)
🍟基本思想
FFT算法的基本思想: 利用DFT系数的特性,合并DFT运算中的某些项 把长序列DFT→短序列DFT,从而减少运算量。
在数字信号处理中常常需要用到离散傅立叶变换(DFT),传统的DFT算法算法计算量大,耗时长,不利于计算机实时对信号进行处理。快速的离散傅立叶计算方法——FFT,被发现,离散傅立叶变换才在实际的工程中得到广泛应用。
🍟时间复杂度
对于M维的数据(每一维长度为A,B,C,…),则FFT的时间复杂度为O( ABC*…* log(ABC*…) )
若每一维长度相同,即A=B=C=…=N,则时间复杂度可以简化为O(N^M*logN)
🍟fft的应用
数字图像处理,做快速相关运算,手机打电话,雷达测量速度和方向
🍿数字滤波器
🍟概念
🍟分类
fir:有限脉冲响应
iir:无限脉冲响应
🍟指标
🍟非低通滤波器设计
如何设计非低通滤波器:先转换为低通滤波器,再由低通滤波器转换为其他滤波器

🌭低通到高通的转换
🌭用途
消除噪声降低信噪比,在频带信号中分离信号。从 信号中滤除你不需要的部分,优化信号的质量。