TÍN HIỆU VÀ HỆ THỐNG - LÊ VŨ HÀ docx

CHƯƠNG I TÍN HIỆU Lê Vũ Hà ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI Trường Đại học Công nghệ 2009 Lê Vũ Hà (VNU - ColTech) Tín hiệu và Hệ thống 2009 1 / 27 Các Loại Tín Hiệu và Tính Chất Tín hiệu là gì? Đại lượng vật lý thể hiện một quá trình thông tin về một hiện tượng. Có thể biểu diễn dưới dạng hàm theo thời gian liên tục hay rời rạc. Biểu diễn toán học: hàm của một hay nhiều biến độc lập Âm thanh: hàm của một biến thời gian t. Hình ảnh động: hàm của ba biến x, y, t. Lê Vũ Hà (VNU - ColTech) Tín hiệu và Hệ thống 2009 2 / 27 Các Loại Tín Hiệu và Tính Chất Tín hiệu liên tục và tín hiệu rời rạc Tín hiệu liên tục và rời rạc theo thời gian Tín hiệu theo thời gian liên tục (tín hiệu liên tục): Có thể thay đổi tại bất cứ thời điểm nào. Thường có bản chất tự nhiên. Tín hiệu theo thời gian rời rạc (tín hiệu rời rạc): Chỉ thay đổi tại những thời điểm nhất định. Có thể được tạo ra bằng cách lấy mẫu một tín hiệu liên tục tại những thời điểm nhất định. Thường liên quan tới các hệ thống nhân tạo. Lê Vũ Hà (VNU - ColTech) Tín hiệu và Hệ thống 2009 3 / 27 Các Loại Tín Hiệu và Tính Chất Tín hiệu liên tục và tín hiệu rời rạc Tín hiệu liên tục và rời rạc theo giá trị Tín hiệu có giá trị liên tục: giá trị của tín hiệu thay đổi một cách liên tục. Tín hiệu có giá trị rời rạc: giá trị của tín hiệu thay đổi không liên tục. Tín hiệu tương tự và tín hiệu số Tín hiệu tương tự: tín hiệu liên tục theo thời gian và có giá trị liên tục. Tín hiệu số: tín hiệu rời rạc theo thời gian và có giá trị được lượng tử hóa → có giá trị rời rạc. Lê Vũ Hà (VNU - ColTech) Tín hiệu và Hệ thống 2009 4 / 27 Các Loại Tín Hiệu và Tính Chất Tín hiệu tuần hoàn và tín hiệu không tuần hoàn Tín hiệu tuần hoàn: tín hiệu có giá trị lặp lại theo chu kỳ, nghĩa là ∃T > 0 : f(t + T ) = f(t). Chu kỳ cơ bản của một tín hiệu tuần hoàn: giá trị nhỏ nhất của T thỏa mãn điều kiện nói trên. Tín hiệu không tuần hoàn: giá trị của tín hiệu không được lặp lại một cách có chu kỳ. Lê Vũ Hà (VNU - ColTech) Tín hiệu và Hệ thống 2009 5 / 27 Các Loại Tín Hiệu và Tính Chất Nhân quả, phản nhân quả và phi nhân quả Tín hiệu nhân quả: giá trị của tín hiệu luôn bằng không trên phần âm của trục thời gian, nghĩa là ∀t < 0 : f(t) = 0. Tín hiệu phản nhân quả: giá trị của tín hiệu luôn bằng không trên phần dương của trục thời gian, nghĩa là ∀t > 0 : f(t) = 0. Tín hiệu phi nhân quả: tín hiệu có các giá trị khác không trên cả phần âm và phần dương của trục thời gian. Lê Vũ Hà (VNU - ColTech) Tín hiệu và Hệ thống 2009 6 / 27 Các Loại Tín Hiệu và Tính Chất Tín hiệu chẵn và tín hiệu lẻ Tín hiệu chẵn: đồ thị biểu diễn tín hiệu có dạng đối xứng qua trục tung, nghĩa là f(t) = f (−t). Tín hiệu lẻ: đồ thị biểu diễn tín hiệu có dạng đối xứng qua tâm, nghĩa là f(t) = −f(−t). Bất cứ tín hiệu nào cũng đều có thể biểu diễn dưới dạng tổng hợp của một tín hiệu chẵn và một tín hiệu lẻ: f(t) = f even (t) + f odd (t) ở đó: f even (t) = 1 2 [f(t) + f(−t)] f odd (t) = 1 2 [f(t) − f(−t)] Lê Vũ Hà (VNU - ColTech) Tín hiệu và Hệ thống 2009 7 / 27 Các Loại Tín Hiệu và Tính Chất Tín hiệu xác định và tín hiệu ngẫu nhiên Tín hiệu xác định: giá trị của tín hiệu tại bất cứ thời điểm nào đều có thể tính trước được bằng biểu thức toán học hay bảng giá trị. Tín hiệu ngẫu nhiên: không thể dự đoán chính xác giá trị của tín hiệu tại một thời điểm trong tương lai. Các tín hiệu có nguồn gốc tự nhiên thường là tín hiệu ngẫu nhiên. Lê Vũ Hà (VNU - ColTech) Tín hiệu và Hệ thống 2009 8 / 27 Các Loại Tín Hiệu và Tính Chất Tín hiệu đa kênh và tín hiệu đa chiều Tín hiệu đa kênh: thường được biểu diễn dưới dạng vector mà các thành phần là các tín hiệu đơn kênh: F(t) = [f 1 (t) f 2 (t) f N (t)] Tín hiệu đa chiều: thường được biểu diễn dưới dạng hàm của nhiều biến độc lập: f(x 1 , x 2 , , x N ) Lê Vũ Hà (VNU - ColTech) Tín hiệu và Hệ thống 2009 9 / 27 Các Loại Tín Hiệu và Tính Chất Tín hiệu thuận và tín hiệu nghịch Tín hiệu thuận: giá trị của tín hiệu luôn bằng không kể từ một thời điểm trở về trước, nghĩa là ∀t < t 0 < ∞ : f(t) = 0. Tín hiệu nghịch: giá trị của tín hiệu luôn bằng không kể từ một thời điểm trở về sau, nghĩa là ∀t > t 0 > −∞ : f(t) = 0. Lê Vũ Hà (VNU - ColTech) Tín hiệu và Hệ thống 2009 10 / 27 [...]... định Lê Vũ Hà (VNU - ColTech) Tín hiệu và Hệ thống 2009 4 / 14 Các Ví Dụ về Hệ Thống Lê Vũ Hà (VNU - ColTech) Hệ thống truyền thông tương tự Tín hiệu và Hệ thống 2009 5 / 14 Các Ví Dụ về Hệ Thống Lê Vũ Hà (VNU - ColTech) Hệ thống truyền thông số Tín hiệu và Hệ thống 2009 6 / 14 Các Ví Dụ về Hệ Thống Lê Vũ Hà (VNU - ColTech) Hệ thống điều khiển Tín hiệu và Hệ thống 2009 7 / 14 Các Loại Hệ Thống và Tính... Chất Hệ thống liên tục và hệ thống rời rạc Các hệ thống có tín hiệu vào, tín hiệu ra và các tín hiệu sử dụng trong hệ thống đều là các tín hiệu theo thời gian liên tục được gọi là các hệ thống liên tục Các hệ thống có tín hiệu vào và tín hiệu ra là các tín hiệu theo thời gian rời rạc được gọi là các hệ thống rời rạc Lê Vũ Hà (VNU - ColTech) Tín hiệu và Hệ thống 2009 8 / 14 Các Loại Hệ Thống và Tính... một hệ thống được đặc trưng bởi mối quan hệ giữa tín hiệu đầu vào và tín hiệu đầu ra: y(t) = T[x(t)], ở đó x(t) là tín hiệu vào, y(t) là tín hiệu ra, và T là phép biến đổi đặc trưng cho hệ thống Lê Vũ Hà (VNU - ColTech) Tín hiệu và Hệ thống 2009 2 / 14 Hệ Thống và Các Thuộc Tính của Hệ Thống Mô hình toán học của hệ thống Mối quan hệ giữa tín hiệu ra và tín hiệu vào của hệ thống, nói cách khác là hành... |A| = Lê Vũ Hà (VNU - ColTech) Re(A)2 + Im(A)2 và φ = arctan Tín hiệu và Hệ thống Im(A) Re(A) 2009 27 / 27 CHƯƠNG II HỆ THỐNG Lê Vũ Hà ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI Trường Đại học Công nghệ 2009 Lê Vũ Hà (VNU - ColTech) Tín hiệu và Hệ thống 2009 1 / 14 Hệ Thống và Các Thuộc Tính của Hệ Thống Hệ thống là gì? Một hệ thống là một thực thể hoạt động khi có tín hiệu đầu vào (kích thích) và sinh ra tín hiệu đầu... max{f (n)} n Lê Vũ Hà (VNU - ColTech) Tín hiệu và Hệ thống 2009 14 / 27 Năng Lượng và Công Suất Của Tín Hiệu Tín hiệu năng lượng Tín hiệu có năng lượng hữu hạn được gọi là tín hiệu năng lượng Tín hiệu tuần hoàn không phải là tín hiệu năng lượng: năng lượng của tín hiệu tuần hoàn luôn luôn vô hạn Tín hiệu xác định có độ dài hữu hạn là tín hiệu năng lượng Lê Vũ Hà (VNU - ColTech) Tín hiệu và Hệ thống 2009... Chất Hệ thống tĩnh và hệ thống động Các hệ thống tĩnh, còn được gọi là hệ thống không bộ nhớ, là những hệ thống trong đó giá trị của tín hiệu ra chỉ phụ thuộc giá trị của tín hiệu vào ở cùng thời điểm Các hệ thống động, còn được gọi là hệ thống có bộ nhớ, là những hệ thống trong đó giá trị của tín hiệu ra phụ thuộc cả vào giá trị trong quá khứ của tín hiệu vào Lê Vũ Hà (VNU - ColTech) Tín hiệu và Hệ thống. .. vi của hệ thống, có thể được biểu diễn bằng một mô hình toán học Mô hình toán học cho phép xác định hệ thống: xác định tín hiệu ra khi biết tín hiệu vào Mô hình toán học được sử dụng trong việc phân tích và thiết kế hệ thống Lê Vũ Hà (VNU - ColTech) Tín hiệu và Hệ thống 2009 3 / 14 Hệ Thống và Các Thuộc Tính của Hệ Thống Các thuộc tính của hệ thống Tính tuyến tính Tính bất biến Tính nhân quả Tính ổn... Lê Vũ Hà (VNU - ColTech) Tín hiệu và Hệ thống 2009 11 / 27 Năng Lượng và Công Suất Của Tín Hiệu Năng lượng tín hiệu Năng lượng của một tín hiệu liên tục f (t) được định nghĩa như sau: ∞ |f (t)|2 dt Ef = −∞ Năng lượng của một tín hiệu rời rạc f (n) được định nghĩa như sau: ∞ |f (n)|2 Ef = n=−∞ Lê Vũ Hà (VNU - ColTech) Tín hiệu và Hệ thống 2009 12 / 27 Năng Lượng và Công Suất Của Tín Hiệu Norms của tín. .. (−t) Lê Vũ Hà (VNU - ColTech) Tín hiệu và Hệ thống 2009 21 / 27 Một Số Dạng Tín Hiệu Thường Dùng Tín hiệu xung đơn vị Tín hiệu xung đơn vị liên tục, ký hiệu δ(t), được định nghĩa bởi hàm delta Dirac như sau:  (t = 0) 0 ∞ δ(t) = và δ(t)dt = 1  −∞ = 0 (t = 0) Tín hiệu xung đơn vị rời rạc, ký hiệu δ(n), được định nghĩa như sau:  (n = 0) 0 δ(n) =  1 (n = 0) Lê Vũ Hà (VNU - ColTech) Tín hiệu và Hệ thống. .. hiệu và Hệ thống 2009 17 / 27 Năng Lượng và Công Suất Của Tín Hiệu Tín hiệu công suất Tín hiệu có công suất hữu hạn được gọi là tín hiệu công suất Một tín hiệu nếu là tín hiệu năng lượng thì không thể là tín hiệu công suất: công suất của tín hiệu năng lượng luôn bằng không Một tín hiệu nếu là tín hiệu công suất thì không thể là tín hiệu năng lượng: năng lượng của tín hiệu công suất luôn vô hạn Ví dụ: tín . các hệ thống nhân tạo. Lê Vũ Hà (VNU - ColTech) Tín hiệu và Hệ thống 2009 3 / 27 Các Loại Tín Hiệu và Tính Chất Tín hiệu liên tục và tín hiệu rời rạc Tín hiệu liên tục và rời rạc theo giá trị Tín. âm và phần dương của trục thời gian. Lê Vũ Hà (VNU - ColTech) Tín hiệu và Hệ thống 2009 6 / 27 Các Loại Tín Hiệu và Tính Chất Tín hiệu chẵn và tín hiệu lẻ Tín hiệu chẵn: đồ thị biểu diễn tín hiệu. CHƯƠNG I TÍN HIỆU Lê Vũ Hà ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI Trường Đại học Công nghệ 2009 Lê Vũ Hà (VNU - ColTech) Tín hiệu và Hệ thống 2009 1 / 27 Các Loại Tín Hiệu và Tính Chất Tín hiệu là gì? Đại