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1、7 4信号与信息 6个小题 6分 1 信号与信息的定义及区别 1分 2 信号的分类及判别 1分 3模拟信号描述 处理及变换 2分 4 数字信号的处理 2分 7 4信号与信息 7 4 1信号及信号的分类7 4 2信息 7 4 3模拟信号的描述及增强 7 4 4模拟信号滤波 7 4 5模拟信号变换 7 4 6数字信号的逻辑编码与逻辑演算 7 4 7数字信号的数值编码与数值运算 7 4 8信号的采样及采样定理 7 4 1信号及信号的分类 7 4 1 1信号7 4 1 2信号的分类 7 4 1 1信号的描述 1 信号信号代表着消息 消息中又含有信息 信号可以看作是信息的载体 信号是信息的表现形式 7
2、4 1 2信号的分类 1 确定性信号和不确定性信号 随机信号 2 模拟信号和数字限信号模拟信号 由非电信号转换而来的电信号 模拟信号实际上是指连续时间信号数字信号 以二进制数字符号 0 和 1 为代码对信息进行编码的信号 3 连续时间信号和离散时间信号按信号是否是时间的连续函数划分 将信号分为连续时间信号和离散时间信号 4 周期信号和非周期信号按信号是否具有重复性 可以将信号划分为周期信号和非周期信号 5 采样信号与采样保持信号采样信号是一种离散信号 采样保持信号兼有离散和连续双重性质 1 确定性信号和不确定性信号 随机信号 图1 1所示的各个信号中 a b 和 c 为确定性信号 可以写出确定
3、的函数表达式 而 d 和 e 为随机信号 无法写出确定的函数表达式 a b c d e 图1 1几种常见信号 2 连续时间信号和离散时间信号 图1 2模拟信号 时间和数值都连续的信号称为连续时间信号 模拟信号 图1 3数值不连续的离散信号 时间离散或数值离散或时间 数值都离散的信号称为离散信号 3 周期信号和非周期信号 图1 4连续周期信号 图1 5离散周期信号 本部分小结 1 信号是信息的载体 是信息的表现形式 是通信传输的客观对象 一般表现为随时间变化的某种物理量 2 信号具有时间特性和频率特性 3 信号的分类包括 确定性信号和随机信号 模拟信号和数字信号 连续时间信号和离散时间信号 周期
4、信号和非周期信号 采样信号和采样保持信号 模拟信号 连续时间信号 数字信号 代码信号 0 1 7 4 2信息 1 信息信息是事物状态和特征的反映和描述形式 2 模拟信号与信息在时间域中 模拟信号是信息的表现形式 在频率域中 信息被装载与模拟信号的频谱结构中 3 数字信号与信息 1 数字信号可以用来对 数 进行编码 实现数值信息的表示 运算 传送和处理 2 数字信号可以用来对文字和其它符号进行编码 实现符号信息的表达 传送和处理 3 数字信号可以用来表示逻辑关系 实现逻辑演算 逻辑控制等 7 4 3模拟信号的描述及增强 模拟信号的时间域描述如 交流电流或电压信号 周期信号 模拟信号是连续的时间信
5、号 可分为周期信号和非周期信号 非周期信号也可通过数学变换变成周期性信号 总之 模拟信号既是时间信号又是频率信号 模拟信号是由一系列谐波信号叠加而成 周期信号的频谱是离散的 非周期信号的频谱是连续的 阶跃信号 非周期信号 模拟信号的频率域描述 模拟信号是频率的函数 模拟信号增强 将微弱的信号放大到足以被识别和利用 7 4 4模拟信号滤波 滤波 从模拟信号中滤去部分谐波信号 滤波器能选出有用的信号 而抑制无用的信号 使一定频率范围内的信号能顺利通过 衰减很小 而在此频率范围以外的信号不易通过 衰减很大 按频率范围的不同 滤波器可分为低通 高通 带通三种类型 当 0时 T j 衰减很快 显然 电路
6、能使低于 0的信号顺利通过 衰减很小 而使高于 0的信号不易通过 衰减很大 称为低通滤波器 1 低通滤波 高通滤波器电路能使频率大于 0的信号通过 而小于 0的信号被阻止 称为高通滤波器 2 高通滤波 3 带通滤波 从模拟信号中滤除一定频率区间内的谐波信号 称为带通滤波 7 4 5模拟信号变换及识别 1 模拟信号变换为模拟信号 1 强电 如变压器的电压变换及电流变换 2 弱电 模拟电子技术中的放大 电压放大 功率放大 及集成运算放大器 比例 加法 减法 积分 微分等 的信号运算2 模拟信号变换为数字信号采用AD转换器 单片集成块 实现即输入模拟信号就可以直接得到数字信号的输出 3 模拟信号识别
7、 主要利用滤波器滤除夹杂信号 从夹杂着许多其他信号的信号中把所需要的信号提出来 7 4 6数字信号的逻辑编码与逻辑演算 逻辑编码采用 0 和 1 分别称为逻辑 0 和逻辑 1 这里 0 和 1 并不表示数量的大小 而是表示两种相互对立的逻辑状态 逻辑编码所表示的是逻辑关系 而不是数量关系 1 常量与变量的关系 0律 1律 同一律 反律 还原律 互补律 逻辑演算法则 2 逻辑代数的基本运算法则 普通代数不适用 结合律 分配律 交换率 反演律 例1 化简 3 应用逻辑代数运算法则化简 1 并项法 例2 化简 2 加项法 7 4 7数字信号的数值编码与数值运算 1 数字信号的数值编码 8421码 2
8、 二进制与十进制 BCD码 二进制与十六进制之间的转换 n位二进制数能表达的最大十进制数 十进制转换为二进制 采用除以2余数法 二进制转换为十进制 BCD 二进制的权 3 数字信号的数值运算 1 二进制数的数值运算法则 2 二进制加法 3 二进制减法 可将减法运算转化为被减数代码和减数补码之间的加法运算 在二进制数运算中采用补码的形式表示负数 一个二进制数的补码等于这个数的反码加1 反码 它是一个二进制数按位取逻辑 反 后所组成的代码 如数1010的反码是0101为了区分正数和负数 把二进制的最高位即MSB位作为符号位 并以MSB 0表示正数 以MSB 1表示负数 一组4bit代码所能表示的正数 原码 和负数 补码 见表中P116 1101101 低电平时发光 高电平时发光 模拟开关 模拟输入信号 7 4 8 信号的采样及采样定理 1 采样保持电路 采样存储电容 采样脉冲 电压跟随器 2 工作原理 1 采样保持电路 采样阶段 uG为高电平 S闭合 场效应管导通 ui对存储电容C充电 uo uC ui 保持阶段 uG为0 S断开 场效应管截止 输出保持该阶段开始瞬间的值不变 采样定理 只要采样频率保持在被采样信号带宽的2倍以上 就可以保证采样处理不会丢失原来的信息
