确定电子信号及其方法

马存斌

摘要：线性系统的分析方法已形成了较为完善的体系，号的分析、检测、提取与处理，系统理论和系统工程学正在成为重要的研究，应用于各个领域。

关键词：电子 信号 技术

在电子技术领域中，信号与系统是不可分割的整体。过去，由于器件制造和技术条件的限制，信号的形式、传输方式以及系统的规模和职能都比较简单。随着近代技术的飞跃发展，特别是犬规模集成电路的出现与数字计算仉的广泛应用，使信号与系统日益复杂，从而促进了信号与系统分析的进一步发展。

信号是可以用确定的时间函数表示的信号。按照函数值的连续性划分，确定信号又可分为连续时间信号与离散时间信号。连续时间信号是在某个时间间隔内，对一切时间都具有确定函数值的信号，它们在时间间隔－∞＜T＜∞内，除个别点外都是时间的连续函数，都有确定的函数值。其中T=o是任意选取的起始时间参考点。

在实际工作中，连续时间信号是经常遇到的信号，如正弦信号、指数信号、单位阶跃信号……等，因此它是最基本的一类信号。如果信号不是在全部时间范围内而是仅在一些离散的瞬间具有确定的函数值，这样的信号视为离散时间信号。如果选取的离散瞬间为等间隔的，一般常以f(KT)表示，其中k=o、±1、±2、…，T为离散间隔。除所给的离散瞬间以外，并未表明信号的数值。因此，就信号具有函数值的时间来说，它不是连续的，而是离散的。至于离散瞬间的间隔，可以是均匀的，此时T为常数，也可以是不均匀的，此时了为变数，但通常都采用均匀间隔。周期信号具有重复出现的规律，只要给出信号在一个周期内的变化过程，就可知道信号在任意时刻的数值。由于周期信号是周而复始的，所以它对时间的广义积分将等于无限大。然而，它的时间平均值却是有限的。周期信号的时间平均值等千信号在一个周期内积分的平均值。

虽然按照定义周期信号必须是周而复始、无始无终的信号，但是实际应用中的所有信号都是有始有终的.因此，人们都把在相当长时间间隔内周面复始、具有规律变化的信号近似看做周期信号。非周期信号就是在时间上不具有重复性的信号。实际工作中经常遇到的单个脉冲信号就是非周期信号。非周期信号没有周期，因而也就没有时间平均值。非周期信号与周期信号的区别在于是否具有周期和始末。非周期信号也可看作是具有无限大周期的周期信号。这种周期的量变将引起信号频率成分的质变，玫使周期信号的频谱是离散型的，而非周期信号的频谱却是连续型的。

除去周期信号与非周期信号之外，还有一种信号介千周期信号与非周期信号之间为概周期信号。是有限个周期互相不为公倍数的周期信号之和。但是，若近似地取圹2为1.4时，可求得上述两个周期信号的最小公倍周期为10冗；周期则相应地可近似为200丌。这样。信号fat)又可近似看作周期信~i::由此可知，一概周期信号没有周期，伹却有近似周期，其近似周近似程度而改变。

确定信号还有其他的分类方法，如模拟信号与数字信号，功率信号与能量信号、控制信号与已调信号等，这些名称的涵义和特点，将在后续章节中讨论。如上所述，确定信号都表现为随时间而变化的电压或电流，它必然具有一定的能量，同时也包含一定的信息量。另外，它还可以分解成很多不同频率的分量，占有一定的频带宽度。所有这些，分别表征了确定信号的时间特性、频率特性、能量特性与信息特乜称为确定信号的基本特性。确定信号的时间特性主要是指信号随时闻变化的快慢程度。信号变化的快慢程度，可以由脉冲的持续时间T以及脉冲的上升时间tr、下降时间表示出来，另外还由它的重复周GT表示出来。

确定信号的频率特性是信号的重要特性。一般的信号都不是规则的正弦波形。但是在一定条件下，信号却可以分解成许一一多不同频率的正弦信号的叠加，其中每个正弦信号都具有自己的振幅和相位。按照频率高低表示这些不同频率正弦信号的振幅和相位大小齣图形称为信号的频谱。实际工作中常将具有较小幅度的高频分量忽略不计。这样每个信号都具有从最低频率分量直到需要考虑的最高频率分量之间的频率范围，这个频率范围称为信号的有效频带宽度。有效频带宽度口信号的时间特性与频哔有着密切的关系，时间特性将导致不同的频率特性。

确定信号所具有的功率或能量是又一个基本特性。既然信号是随时间而变化的电压或电梳，那末信号通过电路时必将表现出一定的功率或能量。信号所具有的功率或能量同样也是按不同频率分布的，这称为信号的功率频谱和能量频谱。它是信号频率特性的又一反映~信号的能谱在分析非周期信号时有重要的意义，人们可以利用能谱的概念来定义非周期信号的近似持续时间和有效频带宽度。另外，有用信号在传输过程中总要受到一些无用信号的干扰，这些干扰信号称为噪声。噪声干扰对有用信号的传输是个极大的损害，甚至将有用信号完全淹没。为了保证信号的传输，并能从夹杂噪声的信号中分辨及提取出有用信号就要求有用信号的电乎或功率电乎大干噪声电乎或噪声的功率电子。由此可见，信号的功率对于信号的传输也是非常重要的。

此外，一切信号都含有一定的信息量，这也是信号的一个基本特性。信息的传输是物理世界中普遍存在的客观现象。人们对于外部事物的感知，大脑的思维，无线电波的传播，计算机的运算等等都是信息传输的过程口信息被包含在消息之中，是消息所给予受信者的新知识。面消息又必须借助于称为信号的物理形态(如文字、声音、亮点、图象等才能表现出来和便于传送。这就是信息、消息和信号三者的关系。因此，在表征消息的信号中，都包含有一定的信息。不包含信息的消息就没有什么意义了，这就引出了信号的信息特性。信号中所含信息的多少是以信息量的大小来度量的。人们的实践表明，消息越是出人意料，就越使人震惊；相反，一个意料之中的消息，对接受者来说将是毫无意义的。因此，信号中所含信息量的多少是与消息中出现信息的概率有关，也就是与信号的不肯定性刀有关的。例如一个已知振幅、相位和频率的正弦信号，显然其信息量是零。有关信息量的严格定义和量度。

如上所述，确定信号的各种基本特性不是彼此孤立的，它们之间有着密切的联系。◆

参考文献：

[1] 张健,吴晓冰. LVDS技术原理和设计简介[J]电子技术应用, 2000,(05) .

作者单位：西北民族大学榆中校区电气工程学院 05级电子信息专业