Bài giảng Tín hiệu và hệ thống Hoàng Minh Sơn
© 2010, Hoàng Minh Sơn – ĐH Bách khoa Hà Nội Tín hiệu và hệ thống Chương 1: Các khái niệm cơ bản 22 Giới thiệu môn học Khối lượng: 3(3-0-1-6) Mục tiêu: Trang bị cho sinh viên các kiến thức cơ bản về mô tả, phân tích và xử lý tín hiệu, xây dựng mô hình mô tả hệ tuyến tính, tạo cơ sở cho những học phần khác trong chương trình đào tạo các ngành kỹ thuật, đặc biệt các ngành Kỹ thuật Điện, Điều khiển và Tự động hoá. Sinh viên có được phương pháp mô tả và giải quyết các bài toán kỹ thuật dựa trên cách tiếp cận hệ thống, độc lập và bổ sung cho cách tiếp cận vật lý-hóa học. 3 Hệ thống viễn thông Bộ thu điện thoại chuyển âm thanh sang tín hiệu điện để truyền tải Truyền tải điện trên đường điện thoại Tín hiệu điện được chuyển lại thành âm thanh ở đầu kia 4 Hệ thống điện Mạch điện RC 5 Hệ thống cơ khí gió chuyển động 6 Cách tiếp cận thống nhất, độc lập với (và bổ sung cho) cách tiếp cận v ật lý? 6 Đólà tư duy Hệ thống với các đầu vào-ra là Tín hiệu. 77 Kết quả mong đợi: Sau khi hoàn thành học phần này, yêu cầu sinh viên có khả năng: Trình bày và giải thích ý nghĩa khái niệm tín hiệu Trình bày và giải thích ý nghĩa khái niệm hệ thống trong kỹ thuật Phân loại tín hiệu theo các đặc trưng khác nhau Phân loại hệ thống theo các đặc trưng khác nhau Phân tích các tính chất cơ bản của một tín hiệu trên miền thời gian và trên miền tần số Trình bày và giải thích ý nghĩa của các phép biến đổi Fourier liên tục/không liên tục, áp dụng chúng (kết hợp sử dụng MATLAB) trong các phép phân tích, xử lý tín hiệu cơ bản Trình bày và giải thích ý nghĩa của phép biến đổi Laplace, quan hệ với phép biến đổi Fourier, áp dụng phép biến đổi Laplace đối với một số dạng tín hiệu tiêu biểu. 88 Diễn giải ý nghĩa của phép biến đổi Z, quan hệ với phép biến đổi Laplace, áp dụng phép biến đổi Z đối với một số dạng tín hiệu tiêu biểu. Trình bày các dạng mô hình và biến đổi qua lại giữa các dạng mô hình tuyến tính: phương trình vi phân/sai phân, hàm truyền đạt liên tục/gián đoạn, mô hình trạng thái. Xây dựng đặc tính quá độ của một hệ tuyến tính và xác định các thông số cơ bản, liên hệ giữa chúng với các “đặc điểm” của mô hình Trình bày và giải thích sự liên hệ giữa hàm truyền đạt và đặc tính tần số của một hệ tuyến tính Xây dựng đặc tính tần số và xác định các thông số cơ bản của đặc tính tần số của một hệ tuyến tính, liên hệ giữa chúng với các “đặc điểm” của mô hình. 99 Tài liệu học tập: Sách giáo trình: chưa có Bài giảng Phần mềm MATLAB Sách tham khảo: 1.Sundararajan, D.: Practical approach to signals and systems. John Wiley & Son, 2008. 2.Edward A. Lee, Pravin Varaiya: Structure and Interpretation of Signals and Systems. Addison-Wesley, 2003. 3.Hwei P. Hsu: SCHAUM'S OUTLINES OF Theory and Problems of Signals and Systems. McGraw-Hil l, 1995. 1010 Phương pháp học tập và nhiệm vụ của sinh viên: Sinh viên học kết hợp nghe giảng, đọc tài liệu, làm bài tập và tích cực thực hành trên MATLAB (tự làm ở nhàvàcó hướng dẫn trên phòng máy), bám theo các yêu cầu về kết quả mong đợi. Sinh viên đăng ký lịch thực hành trên trang sis.hut.edu.vn (nhóm 18-19 SV), địa điểm thực hành tại Phòng thí nghiệm Rockwell Automation (C2), thực hiện 6 bài trên phòng máy (2 tuần /1 bài) Tuần học 15 (tuần thứ 16 của học kỳ), sinh viên có mặt theo lịch buổi thứ 7 để nộp báo cáo và bảo vệ thực hành. Đánh giá kết quả: TH(0.3)-T(TL:0.7) Thực hành (tham dự và bảo vệ): 0.3 Thi cuối kỳ (tự luận): 0.7 [...]... Mô tả tín hiệu và hệ thống trên miền thời gian Chương 3 Chuỗi Fourier và phép biến đổi Fourier Chương 4 Đáp ứng tần số Chương 5 Phép biến đổi Laplace và hàm truyền Chương 6 Trích mẫu và khôi phục tín hiệu Chương 7 Phép biến đổi Z và hàm truyền gián đoạn 11 Chương 1 Các khái niệm cơ bản 1.1 Khái niệm tín hiệu 1.2 Các đặc trưng và phân loại tín hiệu 1.3 Kích cỡ của tín hiệu 1.4 Một số dạng tín hiệu tiêu... tự/rời rạc Theo tính khả thi: nhân quả/phi nhân quả Theo tính xác định: tiền định/ngẫu nhiên Theo tính tuần hoàn: tuần hoàn/không tuần hoàn Theo độ lớn: tín hiệu năng lượng, tín hiệu công suất Theo tính chất tần số: thấp tần, trung tần, cao tần, siêu cao tần 16 Tín hiệu liên tục và tín hiệu không liên tục Tín hiệu liên tục: miền xác định liên tục (từng đoạn): x(t) x (t ) : t ∈ Tín hiệu không liên... Rời rạc 1 Liên tục 0 t t x(n) x(n) 1 Gián đoạn 0 n n 19 Tín hiệu nhân quả và phi nhân quả Tín hiệu nhân quả x (t ) : t ∈ hoặc x(t) + x (t ) = 0, t < 0 Tín hiệu phi nhân quả x (t ) : t ∈ hoặc ∃t < 0 : x (t ) ≠ 0 t 0 x(t) t 0 Tín hiệu phản nhân quả x (t ) : t ∈ hoặc − x (t ) = 0, t > 0 x(t) 0 t 20 Tín hiệu tiền định và tín hiệu ngẫu nhiên x(t) Tín hiệu tiền định: một giá trị duy nhất tương ứng với một... của năng lượng theo thời gian Với tín hiệu liên tục 1 T →∞ T P = lim T 2 ∫ −T 2 1 T →∞ T x (t )2dt = lim T 2 ∫ 2 x (t ) dt −T 2 Với tín hiệu gián đoạn N N 1 1 2 2 P = lim x (n ) = lim x (n ) ∑N ∑N N →∞ 2N + 1 N →∞ 2N + 1 n =− n =− Tín hiệu có công suất hữu hạn được gọi là tín hiệu công suất x (t ) 27 Tín hiệu năng lượng và tín hiệu công suất Tín hiệu năng lượng: khi và chỉ khi 0 < E < ∞ (do đó P = 0)... hiệu Tín hiệu không tuần hoàn: không thỏa mãn tính chất trên đây Lưu ý: Khi trích mẫu một tín hiệu liên tục tuần hoàn, tín hiệu không liên tục nhận được chưa chắc đã tuần hoàn, hoặc nếu có tuần hoàn thì chưa chắc chu kỳ tuần hoàn giữ nguyên x(t) T t Tín hiệu tuần hoàn phải bắt đầu từ t = −∞ x(n) N? n 22 1.3 Kích cỡ/chuẩn của tín hiệu Đặc trưng nào của tín hiệu có thể dùng để so sánh, đánh giá một tín. .. t 25 Chuẩn bậc 2 và năng lượng của tín hiệu Năng lượng của tín hiệu liên tục ∞ E= ∫ ∞ x (t )2dt = −∞ ∫ 2 2 x (t ) dt = x (t ) 2 −∞ Năng lượng của tín hiệu gián đoạn E= ∞ ∑ n =−∞ 2 x (n ) = ∞ ∑ 2 n =−∞ 2 x (n ) = x (n ) 2 x(t) Tín hiệu có năng lượng hữu hạn được gọi là tín hiệu năng lượng ∞ A= x 1 = ∫ x (t ) dt −∞ t Biên độ của tín hiệu năng lượng → 0 khi t → ∞ 26 Công suất của tín hiệu Công suất: trung... ), n ∈ Tín hiệu không liên tục có thể có được từ quá trình trích mẫu tín hiệu liên tục (T được gọi là chu kỳ/thời gian trích mẫu) n 17 Tín hiệu tương tự và tín hiệu rời rạc Tín hiệu tương tự: miền giá trị bao gồm các phạm vi liên tục x(t) x (t ) ∈ t Tín hiệu rời rạc: miền giá trị là một tập giá trị rời rạc Trường hợp đặc biệt: miền giá trị thuộc tập số nguyên (sau khi lượng tử hóa) x (t ) ∈ Tín hiệu. .. đánh giá một tín hiệu lớn hay nhỏ hơn so với một tín hiệu khác? Biên độ (biến thiên theo thời gian)? Kích cỡ tín hiệu có thể được định nghĩa dựa trên các chuẩn mực khác nhau => chuẩn tín hiệu Chuẩn bậc p: 1 ⎤p ⎡ x (t ) p dt x (t ) p = ⎢ ∫ ⎥⎦ ⎣ Ví dụ chuẩn tín hiệu Chuẩn vô cùng: Biên độ lớn nhất Chuẩn bậc 1: Diện tích giữa tín hiệu và trục hoành Chuẩn bậc 2: Bình phương của năng lượng tín hiệu 23 Chuẩn... 0 ⎪ ⎩ Tín hiệu công suất: khi và chỉ khi 0 < P < ∞ (do đó E = ∞) Ví dụ x (n ) = { -1, 1, -1, 1, -1, 1, } 28 1.4 Một số tín hiệu cơ bản Tín hiệu cơ bản: Đơn giản nhưng có những đặc điểm hữu ích Có thể tồn tại hoặc không tồn tại trong thực tế Được sử dụng rộng rãi để biểu diễn hầu hết các tín hiệu phức tạp khác nhau Được sử dụng rộng rãi để nghiên cứu đặc tính của các hệ thống khác nhau Các tín hiệu cơ... nghiên cứu 13 Minh họa tín hiệu x(t) x(t) 1 0 t t x(t) x(t) 1 0 t t 14 Đặc trưng của tín hiệu Miền xác định (biến độc lập) thời gian, không gian,… liên tục, không liên tục (cách đều, không cách đều) hữu hạn, vô hạn Miền giá trị (tham số thông tin) liên tục, không liên tục số nguyên, số thực, số phức Kích cỡ của tín hiệu (chuẩn tín hiệu) Tần số/dải tần của tín hiệu 15 1.2 Phân loại tín hiệu Theo bản . © 2010, Hoàng Minh Sơn – ĐH Bách khoa Hà Nội Tín hiệu và hệ thống Chương 1: Các khái niệm cơ bản 22 Giới thiệu môn học Khối lượng: 3( 3-0 - 1-6 ) Mục tiêu: Trang bị cho. t x(t) 0 1 t x(t) Tín hiệu số 1919 0 1 t x(t) t x(t) 0 1 n x(n) n x(n) Gián đoạn Liên tục Tương tự Rời rạc 20 Tín hiệu nhân quả và phi nhân quả Tín hiệu nhân quả Tín hiệu phi nhân quả Tín hiệu phản. khôi phục tín hiệu Chương 7. Phép biến đổi Z và hàm truyền gián đoạn 1212 Chương 1. Các khái niệm cơ bản 1.1 Khái niệm tín hiệu 1.2 Các đặc trưng và phân loại tín hiệu 1.3 Kích cỡ của tín hiệu 1.4