Добавил:
Developer Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

лекции / Лекция 4 ЦОС

.pdf
Скачиваний:
20
Добавлен:
07.04.2022
Размер:
103.88 Кб
Скачать

Лекция №4 по ЦОС

Примеры спектров и корреляционных функций некоторых сигналов и СПМ (спектральная плотность мощности)

Пример 1. Центрированный прямоугольный импульс

 

 

1,

2

 

2

→ | |

1.29

0,

 

| | 22

 

2

2

 

 

Если взять и подставить интеграл, получим спектр:

1.30

sin %

∙ &'( %

 

 

%

 

1.31

 

sinc x ,-./ /

 

Спектральная плотность мощности:

 

 

 

sin %

 

 

0 | |

 

 

1.32

 

 

%

 

1

Корреляционная функция:

 

 

 

2

,

1 2 3 2

 

0 2

а равна площади пересечения

1.33

2 3

,

2 4 0

0,

 

 

|2|

 

 

получается в результате перемножения сдвинутых версий сигнала и последующего2 интегрирования. Численно результат такого перемножения в момент времени равен площади пересечения сдвинутых сигналов (см.ниже рисунок)

22

1 2 так же можно было найти, взяв обратное преобразование Фурье от 0 (1.32) (т.е. по теореме Винера-Хинчина).

Пример 2. Нецентрированный прямоугольный импульс

F

Спектр сигнала и спектральная

плотность

соответственно

,

равны

:

 

 

 

H

2,

 

 

 

 

 

 

%

 

 

1.34

C DEFG DE G ∙

H ∙ &'(

H

 

 

 

 

 

 

∙ sin

 

%

 

 

 

 

∙ &'(

 

%

1.35

0 C C ∙ 0

 

 

%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

Т. е., спектральные плотности у центрированного и нецентрированного сигнала сов-

падают. Отсюда

же

следует,

что амплитудный

спектр нецентрированного сигнала

ногоM

сигналаC

 

 

 

 

 

 

 

тоже совпадает с амплитудным спектром центрирован-

Единственное что будет изменяться

это фаза и

,

соответственно

,

ФЧХ

 

P

N

. N ∙ &'(

%,

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

Корреляционная функция:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 C 2 DO P0 C Q DOE0 G 1 2

 

1.36

 

 

Основные соотношения связаны парой (прямого и обратного) преобразований Фурье

D ∙ , DO .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выпишем три основных соотношения для теории непрерывных сигналов, связанные

с парой преобразований Фурье:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1)

 

→ ,

используя D ∙

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

используя DO

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1.37)

2)

1 2 → 0 ,

используя D ∙

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

→ 1 2 , используя DO

 

 

 

 

 

 

 

 

(1.38)

3)

V → W ,

используя D ∙

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

W → V ,

используя DO

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1.39)

 

 

Определение (скалярного) произведения двух непрерывных сигналов:

 

 

 

 

 

Пусть

 

 

и

 

е.,

два непрерывных, в общем случае, комплексных сигнала с ко-

нечной

энергий

т

 

энергией

 

,

тогда их скалярным произведением

 

 

 

 

,

 

.X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

называется величина:

 

 

 

 

Y 4 ∞, Y[ 4 ∞

 

 

 

 

 

 

1.40

 

 

 

 

 

 

4 , X X ] ^_ 3 `a; _, a cd

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В частном случае, когда X:

 

 

 

 

 

 

 

1.41

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 , Y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пусть сигнал

любой непрерывный комплексный сигнал с конечной энергией

 

 

, тогда:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Y 4 ∞

 

 

 

 

 

 

 

 

N| |N eY e4 ,

 

 

 

 

 

1.42

 

 

По смыслу, N| |Nсовпадает со среднеквадратическим значением сигнала.

 

 

 

 

 

Пусть сигналы

 

и

X

имеют конечную энергию

,

тогда расстоянием между эти

-

ми сигналами

 

 

 

 

 

:

 

 

 

 

 

 

 

называется величина

3

 

 

 

N| |N

1.43

f , X N| X|N g |

X |

 

 

 

 

 

 

Из формулы (1.43) следует, что расстояние между двумя сигналами определяется как

норма разностного сигнала

X.

 

 

 

Обобщенное равенство Парсеваля:

X ∙ h

1.44

4 , X 4 , h 4

 

 

 

 

 

 

В частном случае, когда X, получаем классическое равенство Парсеваля:

1.45

Y ||

0

 

 

 

 

 

 

 

2. Основные понятия из теории дискретных сигналов

2.1. Дискретизация непрерывных сигналов. Понятия дискретного спектра, дис-

 

кретной корреляционной функции, дискретной СПМ.

 

Пусть задан непрерывный, в общем случае, комплексный сигнал

 

с конечной

энергией

, тогда модель (процедура) дискретизации

описывается следующим вы

 

 

-

ражениемY: 4 ∞

l

& ∙ ∆ , & 0, n1, n2

2.1

 

i j&k

 

 

0 → l 1

 

 

 

l o3∞,

 

 

где l

0,

0

 

 

 

 

дельта-функция Дирака.

 

 

 

 

 

Обоснование модели дискретизации (2.1) основывается на фильтрующем свойстве

-функции:

2.2

Cpq l F F, F R ∞, ∞

Cq

 

4

F

Очевидно, из свойства (2.2) непосредственно следует справедливость модели дискретизации (2.1)

F

F

F

5

Соседние файлы в папке лекции