工程信号分析及处理

第一部分初识信号

第1章绪论

1.1信号的概念

1.2信号的描述

1.3信号的分类

1.3.1确定信号与随机信号

1.3.2连续信号与离散信号

1.3.3周期信号与非周期信号

1.3.4能量信号与功率信号

1.3.5实信号和复信号

第2章信号的简单处理

2.1信号的基本运算

2.1.1信号的加法和乘法

2.1.2信号的平移

2.1.3信号的尺度变换及反转

2.1.4离散序列的尺度变换

2.1.5离散序列的差分运算

2.2两个典型信号

2.2.1阶跃信号

2.2.2冲激信号

2.2.3两个基本信号(离散型)

2.3信号的卷积

2.3.1信号的卷积和

2.3.2卷积和的性质

2.3.3卷积积分

2.3.4卷积积分的性质

2.4习题

2.5实操环节

2.5.1实例

2.5.2练习

2.6课外阅读

……

第二部分信号的变换域分析

第3章信号的频域分析

第4重信号的复频域分析

第三部分线性系统的变换域分析

第5章初识系统

第6章系统的变换域分析

第四部分线性系统的设计与实现

第7章数字滤波器概论

第五部分综合应用

第8章综合实验一:听声音辨音域

第9章实验二:一维信号的频域分析

第10章综合实验三:图像合成

主要参考文献

第1章绪论

本章主要介绍信号的概念、描述、分类，通过本章的学习，了解信号的概念、几种信号的分类,热练掌握信号简单处理的叠加使用方法及基于典型信号的一般信号的分解和分析方法。

1.1信号的概念

各种实际的场合中,信息传输的具体任务虽繁杂，但都有一个共同点,即要解决如何将带有信息的信号通过某种系统由发送者发送给接收者。为了完成信息传递的任务，需要将信号进行相应的变换和处理。人们在互相转告某件事情时,实际就是在互相传递着相应的信息。信息需要用某种物理方式表达出来，如用语言、文字、图画和编码等来表达。将这些语言、文字、图画和编码等按一定规则组织起来得到含有信息的约定符号,这种用约定方式组成的符号统称为消息。我们把消息中有意义的内容称为信息。通常用信息熵衡量信息量的大小，信息量I=-log.P(x),其中P(z)是事件发生的概率,当a=2时,信息量的单位为bit.消息一般不便于直接传输，需要利用一些转换设备把各种不同的消息转变成便于传输的信号。最常见的信号是电信号，它是随着时间变化的电压或电流等电的量,这种变化与语言的声音变化或者图画的色光变化等是相对应的。这种变化着的电压或电流，分别构成了代表声音、图像和编码等消息的信号。因为信号中包含了消息中所含有的信息，所以带有信息的信号是信息传输技术的工作对象。

在信号传输系统中,传输的主体是信号，系统所包含的各种电路、设备则是为实施这种传输的各种手段。因此,电路、设备的设计和制造的要求,必然要取决于信号的特性。随着信息技术的不断发展，信息的传输速度越来越快，容量越来越大,对通信技术提出的要求也就越来越高。相应地，信号传输系统中的元器件和电路、设备的结构等也日益复杂。这就是信号分析具有重要意义的原因。

广义地说，信号是随着时间变化的某种物理量。在电系统中，信号是随着时间变化的电量，它们通常是电压或电流,在某些情况下，也可以是电荷或磁通。在其他的系统中，信号也可以是其他的物理量，如温度、湿度、应力、动能和势能等,甚至可以是一些非物理量，如股票的价格、股市的指数等。

……

信号的分析与处理过程是对测试信号进行去伪存真、排除干扰从而获得所需的有用信息的过程。信号分析是指研究信号的构成和特征值的过程，信号处理是指对信号进行必要的变换以获得所需信息的过程，信号的分析与处理是相互关联的两个过程。本教材聚焦于信号计算、信号分解和系统的变换域分析三个中心问题。采用实际案例解析与基础理论和知识剖析的方式，用通俗易懂的语言描述抽象的数学表达和概念，贯通连续系统与离散系统的分析方法，循序渐进地由连续时间分析方法过渡到数字信号分析方法。此外，通过融入一些MATLAB实例和附加知识丰富学生的课外学时，从而有效地把理论知识和工程实践结合起来。