第1章信号与系统.ppt

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1、1信号与线性系统分析信号与线性系统分析Analysis of Signals and Linear Systems课程的重要性课程的重要性引言引言2121世纪将是信息的时代，有关信息获取、信息传输、信息处理和信世纪将是信息的时代，有关信息获取、信息传输、信息处理和信息重现的基本理论与技术已成为相关工程技术人员不可缺少的必备息重现的基本理论与技术已成为相关工程技术人员不可缺少的必备知识；知识；信号与系统信号与系统是电子信息科学与技术、通信工程、电子信息工是电子信息科学与技术、通信工程、电子信息工程专业必修的专业基础课程之一。程专业必修的专业基础课程之一。是信息类很多课程的先修课程，是相关专业的考

2、研课程。是信息类很多课程的先修课程，是相关专业的考研课程。课程的重要性课程的重要性学习要求学习要求学习要求学习要求课堂纪律：课堂纪律：按时上课，不迟到，不早退，不旷课,手机调成振动状态。课堂听讲：课堂听讲：认真听讲，积极思考。紧跟讲课思路；积极参与课堂练习与知识点提问。作业及答疑等：作业及答疑等：认真、独立地完成作业，禁止抄作业；根据讲课，对照教材、参考书认真整理，做好章节小结；引言引言关于考核关于考核1.期末考试：期末考试：70%*100=70分；（闭卷考试）分；（闭卷考试）2.实验环节：实验环节：10%*100=10分；分；3.作业成绩：作业成绩：10%*100=10分；分；4.出勤纪律：

3、出勤纪律：10%*100=10分；分；关于考核关于考核引言引言 通过这门课程，我们研究信号通过系统的一系列分析和运通过这门课程，我们研究信号通过系统的一系列分析和运算的方法。算的方法。大学毕业后，你将会认为，这门课程是我们在大学期间学大学毕业后，你将会认为，这门课程是我们在大学期间学到的到的 一门课程。一门课程。我们的目标我们的目标我们的目标我们的目标引言引言教材及参考教材教材及参考教材教材及参考教材教材及参考教材1.教材：教材：1.吴大正.信号与线性系统(第4版),高等教育出版社,2005.2.指导书及参考教材：指导书及参考教材：1 郑君里.信号与系统(第2版),高等教育出版社,2000.2

4、 奥本海姆.刘树棠译.信号与系统(第2版),西安交通大学出版社,2007.3 管致中.信号与系统,高等教育出版社,2004.引言引言教材及参考教材教材及参考教材引言引言教材及参考教材教材及参考教材教材及参考教材教材及参考教材引言引言教材及参考教材教材及参考教材教材及参考教材教材及参考教材引言引言教材及参考教材教材及参考教材教材及参考教材教材及参考教材引言引言教材及参考教材教材及参考教材课程体系课程体系信号与系统课程体系第一章第一章 信号与系统的基本概念信号与系统的基本概念第二章第二章 连续系统的时域分析连续系统的时域分析第三章第三章 离散系统的时域分析离散系统的时域分析第四章第四章 傅里叶变换

5、和系统的频域分析傅里叶变换和系统的频域分析第五章第五章 连续系统的连续系统的s域分析域分析第六章第六章 离散系统的离散系统的z域分析域分析第七章第七章 系统函数系统函数第八章第八章 系统的状态变量分析系统的状态变量分析引言引言主要内容主要内容第一章第一章 信号与系统的概念信号与系统的概念1.1 1.1 绪言绪言信号的概念；信号的概念；系统的概念系统的概念1.2 1.2 信号信号的描述与分类的描述与分类连续信号和离散信号；连续信号和离散信号；周期和非周期信号；周期和非周期信号；实信号和复信号；实信号和复信号；能量信号和功率信号能量信号和功率信号1.3 1.3 信号的基本运算信号的基本运算加法和乘

6、法；加法和乘法；反转和平移；反转和平移；尺度变换尺度变换1.4 1.4 阶跃函数和冲激函数阶跃函数和冲激函数阶跃函数；阶跃函数；冲激函数；冲激函数；冲激函数的性质；冲激函数的性质；1.5 1.5 系统的描述系统的描述系统的数学模型；系统的数学模型；系统的框图表示系统的框图表示1.6 1.6 系统的特性系统的特性线性；线性；时不变性；时不变性；因果性；因果性；稳定性；稳定性；1.7 LTI1.7 LTI系统分析方法概述系统分析方法概述第一章第一章 主要内容主要内容第一章第一章 信号与系统基本概念信号与系统基本概念1.1 1.1 绪言绪言一一 信号的概念信号的概念 什么是信号？什么是系统？为什么把

7、这两个概念什么是信号？什么是系统？为什么把这两个概念连在一起？连在一起？一、信号的概念一、信号的概念1.消息消息(message):人们常常把来自外界的各种报道统称为人们常常把来自外界的各种报道统称为消息消息。2.信息信息(information):通常把消息中有意义的内容称为通常把消息中有意义的内容称为信息信息。本课程中对本课程中对“信息信息”和和“消息消息”两词不加严格两词不加严格区分。区分。它是信息论中的一个术语。它是信息论中的一个术语。第一章第一章 信号与系统基本概念信号与系统基本概念1.1 1.1 绪言绪言一一 信号的概念信号的概念3.信号信号(signal):信号信号是信息的载体。

8、通过信号传递信息。是信息的载体。通过信号传递信息。信号我们并不陌生，如刚才铃信号我们并不陌生，如刚才铃声声声信号声信号，表示该上课了；，表示该上课了；十字路口的红绿灯十字路口的红绿灯光信号光信号，指挥交通；指挥交通；电视机天线接受的电视信息电视机天线接受的电视信息电信号电信号；广告牌上的文字、图象信号等广告牌上的文字、图象信号等等。等。为了有效地传播和利用信息，为了有效地传播和利用信息，常常需要将信息转换成便于传输常常需要将信息转换成便于传输和处理的信号。和处理的信号。1.1 1.1 绪言绪言第一章 信号与系统基本概念二二 系统的概念系统的概念 一般而言，一般而言，系统系统(system)(s

9、ystem)是指若干相互关联的是指若干相互关联的事物组合而成具有特定功能的整体。事物组合而成具有特定功能的整体。如手机、电视机、通信网、计算机网等都可以如手机、电视机、通信网、计算机网等都可以看成系统。它们所传送的语音、音乐、图象、文字看成系统。它们所传送的语音、音乐、图象、文字等都可以看成信号。信号的概念与系统的概念常常等都可以看成信号。信号的概念与系统的概念常常紧密地联系在一起。紧密地联系在一起。信号的产生、传输和处理需要一定的物理装置，信号的产生、传输和处理需要一定的物理装置，这样的物理装置常称为系统。这样的物理装置常称为系统。系统的基本作用是对输系统的基本作用是对输入信号进行加工和处理

10、，将入信号进行加工和处理，将其转换为所需要的输出信号。其转换为所需要的输出信号。系统系统输入信号输入信号激励激励输出信号输出信号响应响应 通信系统的例子通信系统的例子 传输信息传输信息(如语言、文字、图像、数据、指令等如语言、文字、图像、数据、指令等)为了便于传输，先由转换设备将所传输的信息按一定规律变换为相对为了便于传输，先由转换设备将所传输的信息按一定规律变换为相对应的信号应的信号(如电信号、光信号，通常是随时间变化的电流、电压或光如电信号、光信号，通常是随时间变化的电流、电压或光强等强等)。经过适当的信道经过适当的信道(传输线、电缆、空气、光纤等传输线、电缆、空气、光纤等)，将信号传送到

11、接收，将信号传送到接收方，再由接收设备转换为声音、文字、图像等方，再由接收设备转换为声音、文字、图像等。第一章 信号与系统基本概念 1.1 1.1 绪言绪言二二 系统的概念系统的概念 控制系统的例子控制系统的例子 用于随时检测用于随时检测 、调节或控制工艺流程的各种参数、调节或控制工艺流程的各种参数(温度、速度、压温度、速度、压力和流量等力和流量等)，保证设备正常运转，生产合格产品。，保证设备正常运转，生产合格产品。第一章 信号与系统基本概念1.1 1.1 绪言绪言二二 系统的概念系统的概念 系统信号在系统中按一定规律运动、变化，系统在输入信号在系统中按一定规律运动、变化，系统在输入信号的驱动

12、下对它进行信号的驱动下对它进行“加工加工”、“处理处理”并发送并发送输出信号。输出信号。输入信号常称为：输入信号常称为：激励激励输出信号常称为：输出信号常称为：响应响应输入信号输入信号输出信号输出信号小结1第一章 信号与系统基本概念1.1 1.1 绪言绪言二二 系统的概念系统的概念第一章 信号与系统基本概念1.2 1.2 信号的描述与分类信号的描述与分类信号的描述信号的描述信号信号是信息的一种物理体现。它一般是随时间或位置变化是信息的一种物理体现。它一般是随时间或位置变化的物理量。的物理量。信号信号按物理属性分：电信号和非电信号。电信号易产生，按物理属性分：电信号和非电信号。电信号易产生，易处

13、理，便于控制。本课程讨论电信号易处理，便于控制。本课程讨论电信号-简称简称“信号信号”。描述信号的常用方法描述信号的常用方法（1 1）表示为时间的函数）表示为时间的函数 （2 2）信号的图形表示）信号的图形表示-波形波形“信号信号”与与“函数函数”两词常相互通用。两词常相互通用。以以 单边指数信号单边指数信号 为例为例-t0 0 0tf tet函数表达函数表达式式f(t)1t0f(t)波形波形确定性信号确定性信号连续时间信号连续时间信号（时间变量t连续，又称模拟信号）离散时间信号离散时间信号数字信号数字信号信号信号可以用确定时间函数表示的信号，称为确定信号或规则信号。如正弦信号。不能用确定时间

14、函数表示的信号，且在任意时刻的取值都具有不确定性，只可能知道它的统计特性，如在某时刻取某一数值的概率，这类信号称为随机信号或不确定信号。电子系统中的起伏热噪声、雷电干扰信号就是两种典型的随机信号。随机信号随机信号时间离散时间离散幅值连续幅值连续时间离散时间离散幅值离散幅值离散抽样信号抽样信号根据定义域的特点第一章 信号与系统基本概念1.2 1.2 信号的描述与分类信号的描述与分类信号的分类信号的分类 根据信号定义域的特点可分根据信号定义域的特点可分为为连续时间信号和离散时间信号连续时间信号和离散时间信号。1.2 1.2 信号的描述与分类信号的描述与分类12(),(,)f tf tt第一章 信号

15、与系统基本概念一一 连续时间信号和离散时间信号连续时间信号和离散时间信号1.连续信号和离散信号连续信号和离散信号 在连续的时间范围内在连续的时间范围内(-t(-t）有定义的信号）有定义的信号称为称为连续时间信号连续时间信号，简称，简称连续信号连续信号。实际中也常称。实际中也常称为为模拟信号模拟信号。这里的这里的“连续连续”指函数的定义域指函数的定义域时间是连续时间是连续的，但可含间断点，至于值域可连续也可不连续。的，但可含间断点，至于值域可连续也可不连续。tof1(t)=sin(t)12to 121-1-11f2(t)值域连值域连续续值域不值域不连续连续（1 1）连续时间信号：）连续时间信号：

16、通常取等间隔通常取等间隔T，离散信号可表示为，离散信号可表示为f(kT)，简写为，简写为f(k)，这种等间隔的离散信号也常称为这种等间隔的离散信号也常称为序列序列。其中。其中k称为序号称为序号k(k=0,1,2,)。（2 2）离散时间信号）离散时间信号:自变量仅在一些离散的时刻有定自变量仅在一些离散的时刻有定义，可以为等间隔，也可以为不等间隔。义，可以为等间隔，也可以为不等间隔。1.2 1.2 信号的描述与分类信号的描述与分类12,f kf kk f tf kf kTf(t)t0数字信号：数字信号：时间和幅值均为离散的信号。抽样信号：抽样信号：时间是离散的，幅值为连续的信号。第一章 信号与系统基本概念一一 连续时间信号和离散时间信号连续时间信号和离散时间信号to2t11f(t)-1.521t2t3t4t-11.2 1.2 信号的描述与分类信号的描述与分类第一章 信号与系统基本概念一一 连续时间信号和离散时间信号连续时间信号和离散时间信号上述离散信号可简画为上述离散信号可简画为ko211f(k)-1.5212 3 4-1用表达式可写为用表达式可写为k0413,02,21,5.10,21,