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第七章 信號與信息和計算機基礎

信號與信息共考題 6 道,所以應重視基本概念

第一節 信號與信息

 

一、 《 考試大綱 》 的規定

信號;信息;信號的分類;模擬信號與信息;數字信號與信息。

 

二、重點內容

1 .信號與信息概述

信息,一般地指人的大腦通過感官所直接感受或間接獲取的關于外部世界中事物的存在形式及其運動變化的狀況。信號,是指物理對象上可被觀測到的現象,如光、電、聲、熱、力等物理現象。信號是信息的載體,并經由媒體傳送至人的感官并被人所獲取。可見,信號是“車”,媒體是“路”,信息是“貨”,車經路送貨。

人們通過兩種渠道從信號獲取信息:一是直接觀測對象;二是通過人與人之間的交流,即用符號對信息進行編碼后再以信號的形式傳送出去,人們在收到這種編碼信號并對它進行必要的翻譯處理之后間接獲取信息,如書籍、報刊用的文字符號編碼、數字通信系統中使用的數字信號編碼等。

此外,信號是具體的,可對它進行加工、處理和傳輸;信息和數據是抽象的,它們都必須借助信號才能得以加工、處理和傳輸。

 

2 .信號的分類

根據信息自身的形態及其承載信息的方式不同,信號可分為多種類型。

1)時間信號與代碼信號

直接觀測對象所獲取的信號,因觀測是在現實世界的時間域里進行的,故是隨時間變化的,稱之為時間信號。時間信號可以用時間函數、時間曲線或時間序列加以描述。

代碼信號是指人為生成并按照既定的編碼規則用來對信息進行編碼的信號。代碼信號只能用它的序列式波形圖或自身所代表的符號代碼序列來表示。

2)連續時間信號與離散時間信號

時間信號包括兩大類型:連續時間信號和離散時間序號。

連續時間信號是指可以用連續時間函數或連續時間曲線表述的信號。

離散時間信號是指只能用離散時間函數或離散時間曲線描述的信號。它是一種只有在特定的時間點上才出現的信號,因此,在它的描述中,時間軸上是不能連續取值的。

信號的時間曲線表述形式稱為信號的波形圖。

此外,在信號分析中,把時間離散,或數值離散,或時間數值都離散的信號稱為離散信號,而把時間和數值都連續的信號稱為連續信號。

3)模擬信號與數字信號

由于電氣與信息工程中只處理電信號,因此,對于經觀測所得到的各種原始狀態的時間信號都換成電信號(電壓或電流信號)之后才能加以處理。這種轉換稱為“模擬”,相應地,由原始時間信號轉換而來的電信號被稱為模擬信號。

在電氣與信息工程中,為了保證模擬轉換不丟失信息,模擬信號的幅值范圍為05v(電壓信號)或020ma (電流信號)。在電氣與信息工程中實際所處理的信號都是連續時間信號,故模擬信號實際上是連續時間信號;而離散時間信號通常是運用模擬轉換技術變換為數字信號之后再加以處理的。數字信號是指以二進制數字符號“0”或“1”為代碼對信息進行編碼的信號。在實際應用中,數字信號是一種電壓信號,它通常取值0v和+5v兩個離散值,這兩個具體的離散值分別用來表示兩個抽象的代碼“0”和“1”,數字信號也稱為代碼信號。

模擬信號的特點是具體、直觀,便于人的理解和運用;數字信號則便于計算機處理。

4)確定性信號和不確定性信號

在任何指定的時刻都有確定數值的信號是確定性信號,否則稱為不確定性信號。一般地,確定性信號來自確定性的對象;不確定性信號(或稱為隨機信號)則源于不確定性對象。

5)采樣信號與采樣保持信號

采樣是指按等時間間隔讀取連續信號的瞬間值。采樣所得到的信號稱為采樣信號。可是采樣信號是一種離散信號,是連續信號的離散化形式。

按照采樣定理,取采樣頻率 f f 1 / t )為信號中最高諧波頻率的 2 倍以上時,采樣信號即可保留原始信號的全部信息

在實際應用中,常將采樣得到的每一個瞬間信號在其采樣周期內予以保持,生成所謂的采樣保持信號,它兼有離散和連續的雙重性質。

3.模擬信號與信息

通過觀測直接從對象獲取的信號,它提供對象原始形態的信息。在時間域里,它的瞬時量值表示對象的狀態信息,它隨時間的變化情況提供對象的過程信息。

在頻率域里,模擬信號是由諸多頻率不同、大小不同、相位不同的信號疊加組成的,是有自身特定頻譜結構。由此可見,信息被裝載于模擬信號的頻譜結構之中,故通過頻率域分析可以從中提取更加豐富、更加細微的信息。模擬信號的頻率域內容在本章第二節作進一步闡述。

 

4.數字信號與信息

數字信號是現代信息技術中最常用的一種代碼信號。數字信號是信息的物理代碼。數字信號可以用來對“數”進行編碼,實現數值信息的表示、運算、傳送和處理;它可以用來對文字和其他符號進行編碼,實現符號信息的表達、傳送和處理;它還可以用來表示邏輯關系,實現邏輯演變、邏輯控制等。數字信號的邏輯編碼、數值編碼等內容的闡述,見第三節。

4 .在信號分析中,屬于連續信號的是(c)。

a .時間連續而數據離散的信號

b .數值連續而時間離散的信號。

c .時間連續數值連續的信號;

d .上述 a b c 均不對

6.下列信號中,屬于模擬信號的是(b