信号与系统抽样定理.ppt

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1、连续时间信号的时域抽样,什么是信号抽样 为什么进行抽样 抽样定理的理论推导 抽样定理内容 抽样定理的应用,x,Fs,Bits=wavread(myhreat); play(x) Fs=22,050; Bits=16,1. 什么是信号抽样,1. 什么是信号抽样,2. 为什么进行信号抽样,(1) 信号稳定性好: 数据用二进制表示，受外界影响小。,(4) 系统精度高: 可通过增加字长提高系统的精度。,(5) 系统灵活性强: 改变系统的系数使系统完成不同功能。,(2) 信号可靠性高: 存储无损耗，传输抗干扰。,离散信号与系统的主要优点：,(3) 信号处理简便: 信号压缩，信号编码，信号加密等,3. 如

2、何进行信号抽样,3. 如何进行信号抽样,如何选取抽样间隔T？,传统模型,新模型,4. 信号抽样的理论推导,4. 信号抽样的理论推导,?,连续信号x(t)的频谱为X(jw)， 离散序列xk 频谱为 X(ejW),4. 信号抽样的理论推导,4. 信号抽样的理论推导,4. 信号抽样的理论推导,若连续信号x(t)的频谱为X(jw)，离散序列xk 频谱为 X(ejW)，且存在,其中： T 为抽样间隔，wsam=2p /T为抽样角频率,则有,信号时域的离散化导致其频域的周期化,4. 信号抽样的理论推导,离散序列xk频谱与抽样间隔T之间的关系,4. 信号抽样的理论推导,离散序列xk频谱与抽样间隔T之间的关系

3、,4. 信号抽样的理论推导,离散序列xk频谱与抽样间隔T之间的关系,混叠(aliasing),6. 信号抽样的物理实现,抽样间隔(周期) T (s) 抽样角频率 wsam=2p/T (rad/s) 抽样频率 fsam=1/T (Hz),例1 已知实信号x(t)的最高频率为fm (Hz)，试计算对各信号x(2t)， x(t)*x(2t)， x(t)x(2t)抽样不混叠的最小抽样频率。,对信号x(2t)抽样时，最小抽样频率为,4fm(Hz)；,对x(t)*x(2t)抽样时，最小抽样频率为,2fm(Hz)；,对x(t)x(2t)抽样时，最小抽样频率为,6fm(Hz)。,解： 根据信号时域与频域的对应

4、关系及抽样定理得：,7. 抽样定理的工程应用,许多实际工程信号不满足带限条件,抗 混 低通滤波器,混叠误差与截断误差比较,7. 抽样定理的工程应用,不同抽样频率的语音信号效果比较,抽样频率fs=44,100 Hz,抽样频率fs=5,512 Hz,抽样频率fs=5,512 Hz 抽样前对信号进行了抗混叠滤波,(1) 若连续时间信号 x(t) 的最高频率未知，如何确定 信号的抽样间隔T？ (2) 非带限信号抽样不失真条件是否也必须满足fs2fm ？ (3) 对连续带限信号进行抽样时，只需抽样速率 fs 2fm。 在工程应用中，抽样速率为何常设为 fs (35)fm？,时域抽样问题的探究,研究性课题

5、,8. 抽样定理的实际应用举例,A/D,H(z),D/A,x(t),xk,yk,y(t),利用离散系统处理连续时间信号,生物医学信号处理,铁路控制信号识别,8. 抽样定理的实际应用举例,铁路控制信号识别,传感器,A/D转换器,机车信号识别,机车 信号,8. 抽样定理的实际应用举例,列车运行控制系统是轨道交通最重要的技术装备，它是由轨道电路以钢轨为通道，将控制列车的信息传输到列车上的。,8. 抽样定理的实际应用举例,车载主体机车系统，是其中的关键部分，功能是接收来自钢轨的信号，经过解调、译码来控制驾驶室信号机的信号显示，同时输出给后级的列车速度控制设备。 系统主要由接收线圈（天线）、控制主机（包含记录器及远程监测模块）及机车信号机（信号显示器）构成。,8. 抽样定理的实际应用举例,传统的车载信号系统，由于安全性及可靠性等技术的局限，仅能作为辅助信号应用，司机必须瞭望地面信号机来驾驶列车。 国际公认160km/h以上或高密度的列车运行已不能靠司机瞭望地面信号方式保证安全，而必须以车载信号作为主体信号来控制列车。,8. 抽样定理的实际应用举例,主要产品：JT1-CZ2000型机车信号车载系统。,8. 抽样定理的实际应用举例,铁路控制信号识别,铁路控制信号的时域波形和频谱,8. 抽样定理的实际应用举例,铁路控制信号识别,铁路控制信号的频谱分析,