信號與信息技術(shù)

1、7.4 信號與信息（6個小題，6分）1. 信號與信息的定義及區(qū)別（1分） 2. 信號的分類及判別（1分）3 模擬信號描述、處理及變換（2分）4. 數(shù)字信號的處理(2分）7.4信號與信信息7.4.1信信號及信信號的分分類7.4.2信息7.4.3模擬信號號的描述述及增強(qiáng)7.4.4模擬信號號濾波7.4.5模擬信號號變換7.4.6數(shù)字信號號的邏輯輯編碼與與邏輯演演算7.4.7數(shù)字信號號的數(shù)值值編碼與與數(shù)值運(yùn)運(yùn)算7.4.8信號的采采樣及采采樣定理理7.4.1信號及信信號的分分類7.4.1.1信號7.4.1.2信號的分分類7.4.1.1信號的描描述1信號信號代表表著消息息，消息息中又含含有信息息，信號號可

2、以看看作是信信息的載載體。信號是信信息的表表現(xiàn)形式式。7.4.1.2信號的分分類1確定性性信號和和不確定定性信號號（隨機(jī)信號號）2模擬信信號和數(shù)數(shù)字限信信號模擬信號號：由非非電信號號轉(zhuǎn)換而而來的電電信號。模擬信號號實際上上是指連連續(xù)時間間信號數(shù)字信號號：以二二進(jìn)制數(shù)數(shù)字符號號“0”和“1”為代碼對信息息進(jìn)行編編碼的信信號3連續(xù)時時間信號號和離散散時間信信號按信號是是否是時時間的連連續(xù)函數(shù)數(shù)劃分，將信號號分為連連續(xù)時間間信號和和離散時時間信號號。4周期信信號和非非周期信信號按信號是是否具有有重復(fù)性性，可以以將信號號劃分為為周期信信號和非非周期信信號。5.采樣信號號與采樣樣保持信信號采樣信號號是一

3、種種離散信信號，采采樣保持持信號兼兼有離散散和連續(xù)續(xù)雙重性性質(zhì)。1確定性性信號和和不確定定性信號號（隨機(jī)機(jī)信號）圖1-1所示的各各個信號號中（a）、（b）和（c）為確定性性信號，可以寫寫出確定定的函數(shù)數(shù)表達(dá)式式，而（d）和（e）為隨機(jī)信信號，無無法寫出出確定的的函數(shù)表表達(dá)式。（a）（b）（c）（d）（e）圖1-1幾種常見見信號2連續(xù)時時間信號號和離散散時間信信號圖1-2模擬信號號時間和數(shù)數(shù)值都連連續(xù)的信信號稱為為連續(xù)時時間信號號（模擬擬信號）圖1-3數(shù)值不連連續(xù)的離離散信號號時間離散散或數(shù)值值離散或或時間、數(shù)值都都離散的的信號稱稱為離散散信號3周期信信號和非非周期信信號圖1-4連續(xù)周期期信號圖

4、1-5離散周期期信號本部分小小結(jié)（1）信號是是信息的的載體，是信息息的表現(xiàn)現(xiàn)形式，是通信信傳輸?shù)牡目陀^對對象，一一般表現(xiàn)現(xiàn)為隨時時間變化化的某種種物理量量。（2）信號具具有時間間特性和和頻率特特性（3）信號的的分類包包括：確確定性信信號和隨隨機(jī)信號；模擬信信號和數(shù)數(shù)字信號號；連續(xù)續(xù)時間信信號和離離散時間間信號；周期信信號和非非周期信信號；采采樣信號號和采樣樣保持信信號。模擬信號號(連續(xù)時間間信號)數(shù)字信號號(代碼信號號:0,1)7.4.2信息息1.信息信息是事事物狀態(tài)態(tài)和特征征的反映映和描述述形式.2.模擬信號號與信息息在時間域域中，模模擬信號號是信息息的表現(xiàn)現(xiàn)形式；在頻率域域中，信信息被裝裝

5、載與模模擬信號號的頻譜譜結(jié)構(gòu)中中。3.數(shù)字信號號與信息息（1）數(shù)字信信號可以以用來對對“數(shù)”進(jìn)行編編碼，實實現(xiàn)數(shù)值值信息的的表示、運(yùn)算、傳送和和處理；（2）數(shù)字信信號可以以用來對對文字和和其它符符號進(jìn)行行編碼，實現(xiàn)符符號信息息的表達(dá)達(dá)、傳送送和處理理；（3）數(shù)字信信號可以以用來表表示邏輯輯關(guān)系，實現(xiàn)邏邏輯演算算、邏輯輯控制等等。7.4.3模擬信號號的描述述及增強(qiáng)強(qiáng)模擬信號號的時間間域描述述如:交流電流流或電壓壓信號（周期信信號） Im2TiO模擬信號號是連續(xù)續(xù)的時間間信號,可分為周周期信號號和非周周期信號號.非周期信信號也可可通過數(shù)數(shù)學(xué)變換換變成周周期性信信號.總之,模擬信號號既是時間信號號又

6、是頻頻率信號號。模擬擬信號是是由一系系列諧波波信號疊疊加而成成，周期信號號的頻譜譜是離散散的，非非周期信信號的頻頻譜是連連續(xù)的。階躍信號號（非周周期信號號）模擬信號號的頻率率域描述述（模擬信信號是頻頻率的函函數(shù)）模擬信號號增強(qiáng)：將微弱弱的信號號放大到到足以被被識別和和利用。7.4.4模擬信號號濾波濾波：從從模擬信信號中濾濾去部分分諧波信信號。濾波器能能選出有有用的信信號，而而抑制無無用的信信號，使使一定頻頻率范圍圍內(nèi)的信信號能順順利通過過，衰減減很小，而在此此頻率范范圍以外外的信號號不易通通過，衰衰減很大大。按頻率范范圍的不不同，濾濾波器可可分為低低通、高高通、帶帶通三種種類型。當(dāng)0時，|T(

7、j)|衰減很快快顯然，電電路能使使低于0的信號順順利通過過，衰減減很小，而使高高于0的信號不不易通過過，衰減減很大，稱為低通濾波波器。 幅頻特性0| Auf0 | T(j) |O1.低通濾波波高通濾波波器電路路能使頻頻率大于于0的信號通通過，而小于于0的信號被被阻止，稱為高通濾波波器。2.高通濾波波 幅頻特性0| Auf0 | T(j) |O3.帶通濾波波從模擬信信號中濾濾除一定定頻率區(qū)區(qū)間內(nèi)的的諧波信信號，稱稱為帶通通濾波。7.4.5模擬擬信號變變換及識識別1.模擬信號號變換為為模擬信信號(1)強(qiáng)電:如變壓器器的電壓壓變換及及電流變變換(2)弱電:模擬電子子技術(shù)中中的放大大（電壓壓放大、功率

8、放放大）及及集成運(yùn)運(yùn)算放大大器（比比例、加加法、減減法、積積分、微微分等）的信號號運(yùn)算2.模擬信號號變換為為數(shù)字信信號采用AD轉(zhuǎn)換器(單片集成成塊)實現(xiàn)即輸輸入模擬信號就就可以直直接得到到數(shù)字信信號的輸輸出.3.模擬信號號識別（主要利用用濾波器器濾除夾夾雜信號號）從夾雜著著許多其其他信號號的信號號中把所所需要的的信號提提出來。7.4.6數(shù)字信號號的邏輯輯編碼與與邏輯演演算邏輯編碼碼采用”0”和”1”。分別稱為為邏輯“0”和邏輯“1”。這里“0”和“1”并不表示示數(shù)量的的大小，而是表表示兩種種相互對對立的邏邏輯狀態(tài)態(tài)。邏輯編碼碼所表示示的是邏輯關(guān)系系，而不是數(shù)數(shù)量關(guān)系系。1.常量與變變量的關(guān)關(guān)系

9、0律1律同一律反律(還原律)互補(bǔ)律邏輯演算算法則2.邏輯代數(shù)數(shù)的基本本運(yùn)算法法則普通代數(shù)數(shù)不適用！結(jié)合律分配律交換率吸收律(1) A+AB = A (2) A(A+B) = A（3）（4）反演律例1：化簡3.應(yīng)用邏輯輯代數(shù)運(yùn)運(yùn)算法則則化簡（1）并項法法例2：化簡（2）加項法法十六進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)Q3 Q2 Q1 Q00H1H2H3H4H5H6H7H8H 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 00 12345678十六進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)Q3 Q2 Q1 Q0 9H AH BH CH D

10、H EH FH 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 19 101112131415 16 0 0 0 0 0 7.4.7數(shù)字信號號的數(shù)值值編碼與與數(shù)值運(yùn)運(yùn)算1.數(shù)字信號號的數(shù)值值編碼(8421碼):2.二進(jìn)制與與十進(jìn)制制(BCD碼),二進(jìn)制與與十六進(jìn)進(jìn)制之間間的轉(zhuǎn)換換n位二進(jìn)進(jìn)制數(shù)能能表達(dá)的的最大十十進(jìn)制數(shù)數(shù):十進(jìn)制轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為二二進(jìn)制:采用除以以2余數(shù)法二進(jìn)制轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為十十進(jìn)制（BCD)，二進(jìn)制制的權(quán)3.數(shù)數(shù)字信號號的數(shù)值值運(yùn)算(1).二進(jìn)制制數(shù)的數(shù)數(shù)值運(yùn)算算法則:(2)二進(jìn)制加加法:(3)二進(jìn)制減減法:可將減法法運(yùn)算轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為

11、被被減數(shù)代代碼和減減數(shù)補(bǔ)碼碼之間的加加法運(yùn)算算。在二進(jìn)制制數(shù)運(yùn)算算中采用用補(bǔ)碼的的形式表表示負(fù)數(shù)數(shù)，一個二進(jìn)進(jìn)制數(shù)的的補(bǔ)碼等等于這個個數(shù)的反反碼加1。反碼：它它是一個個二進(jìn)制制數(shù)按位位取邏輯輯“反”后所組組成的代代碼。如數(shù)1010的反碼是是0101為了區(qū)分分正數(shù)和和負(fù)數(shù)，把二進(jìn)進(jìn)制的最最高位即即MSB位作為符符號位，并以MSB=0表示正數(shù)數(shù)，以MSB=1表示負(fù)數(shù)數(shù)。一組組4bit代碼所能能表示的的正數(shù)（原碼）和負(fù)數(shù)數(shù)（補(bǔ)碼碼）見表表中P116gfedcba4. 用數(shù)碼管顯示 由七段發(fā)光二極管構(gòu)成例：共陰極接法a b c d e f g 0 0 1 0 0 1 01101101低電平時時發(fā)光高電平時時發(fā)光共陽極接法abcgdef+dgfecbagfedcba共陰極接法abcdefg SuC+ui+uo+模擬開關(guān)關(guān)模擬輸入入信號7.4.8.信號的采采樣及采采樣定理理1.采樣保持持電路：采樣存儲儲電容采樣脈沖沖電壓跟隨隨器2.工作原理理1.采樣保