Bài giảng Lý thuyết tín hiệu: Chương 1 - Võ Thị Thu Sương

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:22

Thêm vào BST

Báo xấu

34
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Lý thuyết tín hiệu - Chương 1: Một số khái niệm căn bản" cung cấp cho người học các kiến thức: Tín hiệu – Tin tức – Hệ thống; phân lọai tín hiệu, biểu diễn giải tích tín hiệu. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Lý thuyết tín hiệu: Chương 1 - Võ Thị Thu Sương

Chương 1: Một số khái niệm căn bản 1. Tín hiệu – Tin tức – Hệ thống 2. Phân lọai tín hiệu 3. Biểu diễn giải tích tín hiệu CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
1. Tín hiệu- Tin tức- Hệ thống  Tín hiệu là biểu hiện vật lý của tin tức mà nó mang từ nguồn tin đến nơi nhận tin. Mô hình lý thuyết: hàm theo thời gian x(t)  Tin tức là những nội dung cần truyền đi qua hình ảnh, tiếng nói, số liệu đo lường…  Hệ thống là những thiết bị hay thuật tóan, để thực hiện những tác động theo một qui tắc nào đó lên tín hiệu để tạo ra một tín hiệu khác Tín hiệu Tín hiệu ngõ vào HT ngõ ra [K] [K] biểu thị cho thuật tóan xử lý CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
2. Phân loại 2.1. Tín hiệu xác định và tín hiệu ngẫu nhiên 2.2. Tín hiệu liên tục và rời rạc 2.3. Tín hiệu năng lượng – Tín hiệu công suất 2.4. Các phân loại khác CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
2.1.Tín hiệu xác định và tín hiệu ngẫu nhiên  Tín hiệu xác định là tín hiệu mà quá trình thời gian của tín hiệu được biểu diễn bằng một hàm thực hay phức. Ví dụ: u ( t )  2 2 0 2 c o s ( 2  . 5 0 t ) (V ) u(t ) 220 2 x(t) ... ... 0.01 0.01 t t  Tín hiệu ngẫu nhiên(THNN): là tín hiệu mà quá trình thời gian của nó không đóan trước được. Ví dụ: tiếng nói, hình ảnh, âm nhạc… đều không có biểu diễn tóan học. Để nghiên cứu THNN ta phải tiến hành quan sát thống kê để tìm ra qui luật phân bố của nó. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
2.2. Tín hiệu liên tục và rời rạc x(t ) x(t ) t t Tín hiệu tương tự (biên độ, Tín hiệu lượng tử (biên độ rời thời gian liên tục) rạc, thời gian liên tục) x(t ) x(t ) t t Tín hiệu rời rạc (biên độ liên Tín hiệu số (biên độ, thời gian tục, thời gian rời rạc) rời rạc) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
2.3. Tín hiệu năng lượng – TH công suất  Tín hiệu năng lượng hữu hạn gồm các tín hiệu có thời hạn hữu hạn, các tín hiệu quá độ xác định và ngẫu nhiên.  Tín hiệu công suất trung bình hữu hạn gồm các tín hiệu tuần hòan, tín hiệu có thời hạn vô hạn có giá trị tiến đến hằng số khác không khi t dần ra vô cùng CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
2.4. Các phân lọai khác  Dựa vào bề rộng phổ của tín hiệu có thể phân lọai tín hiệu như sau: tín hiệu (TH) tần số thấp, TH tần số cao, TH dải rộng, TH dải hẹp.  Dựa vào biên độ của TH có thể phân lọai thành TH có biên độ hữu hạn, TH có biên độ vô hạn.  Dựa vào biến thời gian của TH có thể phân lọai thành TH có thời hạn hữu hạn, TH có thời hạn vô hạn.  Tín hiệu nhân quả: là tín hiệu có giá trị bằng không khi t
3. Biểu diễn giải tích tín hiệu 3.1. Biểu diễn rời rạc 3.1.1 Tín hiệu trực giao 3.1.2 Biểu diễn tín hiệu bằng chuỗi hàm trực giao 3.1.3 Một số ví dụ về biểu diễn rời rạc 3.2. Biểu diễn liên tục 3.2.1 Dạng tổng quát 3.2.2 Một số ví dụ về phép biến đổi liên tục CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
3.1. Biểu diễn rời rạc 3.1.1 Tín hiệu trực giao Tích vô hướng giữa hai tín hiệu được định nghĩa    x t , x t   x t .x * t d t                    1  2    1  2              Nếu tích vô hướng này bằng không thì ta nói hai tín hiệu trực giao Nếu x ( t )  x ( t )  x ( t ) và 1 2 Tín hiệu chuẩn hóa ( x ( t ), x ( t ))  1 0 x1  x 2 Tín hiệu trực chuẩn ( x1 , x 2 )   1 x1  x 2 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
3.1.2 Biểu diễn tín hiệu bằng chuỗi hàm trực giao N x (t )   n n (t ) n 1  n Hệ số khai triển chuỗi được xác định theo phương trình N ( x ( t ) , n (t ))   ( i , n ) n i ,n  1  ( t )  Tập hàm được chọn, thường là tập hàm trực chuẩn, tức là: 0 i  n  i , n    1 i  n Khi đó  i  ( x , i ) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
3.1.3 Một số ví dụ về biểu diễn rời rạc a. Chuỗi Fourier lượng giác b. Chuỗi Fourier phức CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
a. Chuỗi Fourier lượng giác Chuỗi Fourier lượng giác được tạo bởi tập hàm trực chuẩn là tập hàm điều hòa sau:   1 2 2 2 2    n (t )   ; cos( n t ); sin( n t ); n  1 , 2 ...  T: chu kỳ tín hiệu   T T T T T   Tín hiệu x(t) có thể biểu diễn bằng chuỗi Fourier  1  2 2 2 2  x (t )   0    n cos( n t)   n sin( n t) T n 1  T T T T  Trong đó các hệ số khai triển  0 ,  n ,  n được xác định như sau: T  1  1  0   x , 0    x,      x ( t ) dt  T  T 0 T  2 2  2 2   x, t)   n  T cos( n T  T  x ( t ) cos( n T t ) dt   0 T  2 2  2 2  n   x, t)   T CuuDuongThanCong.com sin( n T  T  x ( t ) sin( n T t ) dt https://fb.com/tailieudientucntt   0
a. Chuỗi Fourier lượng giác  x (t )  a 0   ( a n c o s n t  bn s in n t ) (1) 0 0 n 1  1 T   n t n  x (t )  a   c n  cos   (2) a 0  x (t ) d t 0  0  T n 1 0 2 T a0, an, bn, cn: hệ số khai triển chuỗi an  T  0 x ( t ) cos ( n  0 t ) d t Fourier. 2 T 2 0  T tần số cơ bản của tín hiệu bn  T  0 x ( t ) sin ( n  0 t ) dt T: chu kỳ của tín hiệu bn 2 2    arctg cn  a n  bn n a n CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
a. Chuỗi Fourier lượng giác- Ví dụ X x(t) ... ... t T  2 -T  / 2  / 2 T  2X X , n  1, 5 , 9 . . . a0  n  2X n 2 an  s in   n 2   2 X , n  3 , 7 ,1 1 . . . bn  0  n  n 1  2X  X   2X  n 1 an      1 x (t )       1 c o s n 0t 2 , n odd 2   n  2 n 1  n  n odd CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
a. Chuỗi Fourier lượng giác- Ví dụ Sóng vuông A t  4A  1 1 T 0  2  cos  0 t  cos 3  0 t  cos 5  0 t T   3 5 n=1 n=3 1 1  cos 7  0 t  cos 9  0 t  ... n=5 n=1 n=41 7 9 1   cos n  0 t  n  t CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
b. Chuỗi Fourier phức Tập hàm điều hòa phức trực chuẩn được chọn: 2  1   jn t   n (t )   e T ; n  0 ,  1 ,  2 ...  T: chu kỳ tín hiệu   T   Chuỗi Fourier phức tương ứng 2 2   2 T   jn 1 jn t 1 jn t 1 t x (t )    n e T n   x, e T    x ( t )e T dt T n    T  T 0 Hay:  T jn  0 t 1  jn  0 t 2 x (t )   X ne (3) X n  T  x (t )e dt  0  T n   0 Chuỗi (1), (2), (3) có quan hệ với nhau như sau:   X 0 0 C n  2 X n a n  jb n X n  2 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
a. Chuỗi Fourier phức - Ví dụ X x(t) ... ... t -T  / 2  / 2 T  n 2 1  jn  0 t X X n  T  Xe dt  n s in 2   2  X n x (t )   s in co s n 0t n   n 2 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
3.2. Biểu diễn liên tục TH 3.2.1 Dạng tổng quát Biến đổi thuận X (s)   x ( t )  ( t , s ) dt  x (t )  X ( s ) Biến đổi ngược x (t )   X ( s ) ( s , t ) ds   (t , s ) được gọi là nhân liên hợp  (s,t) được gọi là nhân biến đổi CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
3.2.2 Một số ví dụ về phép biến đổi liên tục Biến đổi Laplace x (t )  X ( s ) c  j   1 st   X ( s )e d s t  0 X (s)  L  x (t )   st x ( t )  L  X ( s )    2 j 1  x (t )e dt c  j 0  s    j 0 t< 0  Biến đổi Fourier X ( )  F  x (t )  j t   x ( t )e dt  x ( t )  X ( )  1     1 j t x (t )  F X   X (  )e d  2  Biến đổi Hilbert x ( t )  xˆ ( t )   x ( ) 1 xˆ ( )  xˆ ( t )   1 1 xˆ ( t )  H  x ( t )     t   d x (t )  H   t   d   CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
• Biến đổi Fourier-Ví dụ x(t) s in  f   X (f) A Xf   f A τ A t f τ τ -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 1 2 3 4 5 6 7 2 2 τ τ τ τ τ τ τ τ τ τ τ τ τ τ CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt