《信號(hào)與系統(tǒng)課件》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《信號(hào)與系統(tǒng)課件（30頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級(jí),,第三級(jí),,第四級(jí),,第五級(jí),,,*,信號(hào)與系統(tǒng),,Signals and Systems,使用教材：,《,信號(hào)與線性系統(tǒng),》,，,管致中，高教出版社（四）,參考教材：,《,信號(hào)與系統(tǒng),》,，,鄭君里，高教出版社,,,《,信號(hào)與系統(tǒng),》,，,[,美,],奧本海姆著，西安交大出版社,,,人們?cè)诨ハ鄠鞲婺撤N事件時(shí)，是在互相傳遞著相應(yīng)的,信息,(information,),(,信息具有客觀性，它存在于一切事物之中，事物的一切變化和運(yùn)動(dòng)都伴隨著信息的交換和傳送。同時(shí)，信息具有抽象性，只有通過(guò)一定的形式才能把它表現(xiàn)出來(lái)。,,),。,,信息的

2、物理表達(dá)方式,:,語(yǔ)言、文字、圖片及雙方約定的編碼等,,,稱為,消息,(message),,，信息是消息的內(nèi)容。,,信號(hào),是隨時(shí)間變化的某種物理量，是消息的載體。,第一章 緒 論,,§,1.1,信號(hào)傳輸系統(tǒng),,?,通信系統(tǒng)主要包括消息到信號(hào)的轉(zhuǎn)換、信號(hào)的處理和信號(hào)的傳輸。,發(fā)射機(jī),信道,接收機(jī),輸入信號(hào),輸出信號(hào),接收消息,轉(zhuǎn)換器,轉(zhuǎn)換器,待發(fā)消息,通信系統(tǒng)的組成,,1.,保證通過(guò)信道傳輸后的輸出信號(hào)能夠盡量保持輸入信號(hào)的原來(lái)樣子；,,2.,達(dá)到某種需要的變換。,信號(hào)和系統(tǒng)的基本特性是必須具備的知識(shí)， 本課程就是為研究信號(hào)和系統(tǒng)這方面的基本理論而設(shè)置的。,?,任務(wù)：,,,信號(hào)：,

3、隨著時(shí)間變化的某種物理量。,,,電信號(hào)：,隨著時(shí)間變化的電壓或電流，在某些情況下，也可以是電荷或磁通。,,,信號(hào)表示為一個(gè)時(shí)間的函數(shù),，所以在信號(hào)分析中，,信號(hào),和,函數(shù),二詞常通用。,§,1.2,信號(hào)的概念,,一、信號(hào),(Signals),的定義,,確定性信號(hào),———,,determinate,,signals,,,隨機(jī)信號(hào),———,,random,,signals,確定信號(hào)不含有信息，隨機(jī)信號(hào)含有信息,。,,二、信號(hào)的分類(lèi),,1.,從,函數(shù)形式上,劃分,是一確定的時(shí)間函數(shù)，給定一時(shí)間值，有一確定函數(shù)值與之對(duì)應(yīng)。,,,不是一個(gè)確定的時(shí)間函數(shù)，當(dāng)給定某一時(shí)間值時(shí)，其函數(shù)值并不確定，而只知道此信

4、號(hào)取某一數(shù)值的概率。,,,依一定時(shí)間間隔周而復(fù)始且,,無(wú)始無(wú)終的信號(hào)。,,,,確定信號(hào),,在時(shí)間上不具備周而復(fù)始,,特性的信號(hào)。,,周期信號(hào),———,,periodic,,signals,,非周期信號(hào),———,,Nonperiodic,,signals,（非周期信號(hào)＝,T→∞,時(shí)的周期信號(hào)）,,只含有一個(gè)頻率分量的周期信號(hào)。,周期信號(hào),,含有多個(gè)頻率分量的周期信號(hào)。,,,,簡(jiǎn)諧周期信號(hào),———,,,,非簡(jiǎn)諧周期信號(hào),———,如：,,實(shí)際中不存在無(wú)始無(wú)終的理想周期信號(hào)，只要在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)符合周期變化規(guī)律，就認(rèn)為是周期信號(hào)。,,,在某一時(shí)間間隔內(nèi)，對(duì)于一切時(shí)間值，除了若干不連續(xù)點(diǎn)外，函數(shù)都能給出

5、確定的函數(shù)值。,,2.,從,時(shí)間取值的連續(xù)性,劃分,只在某些不連續(xù)的規(guī)定瞬時(shí)給出函數(shù)值，其它時(shí)間沒(méi)有定義的信號(hào)。,連續(xù)時(shí)間信號(hào),———,,(continuous-time signals),,,離散時(shí)間信號(hào),———,,(discrete-time signals),,所謂連續(xù)信號(hào)是指它的,時(shí)間變量 是連續(xù)的,。因此，常把這種信號(hào)稱做,連續(xù)時(shí)間信號(hào),。,,離散信號(hào)可以看作是,時(shí)間上取值是離散的,，離散取值的間隔可以是均勻的或非均勻的。,時(shí)，信號(hào)或函數(shù)值為零，則,這種信號(hào)稱為,有始信號(hào),。,?,,能量有限，平均功率為,0,。,信號(hào)能量,:,信號(hào)在全部時(shí)間內(nèi)消耗于,1,歐姆電 阻上的

6、總能量。,信號(hào)功率,:,信號(hào)在單位時(shí)間內(nèi)消耗于,1,歐姆電 阻上的總能量。,3,．,從,能量,上劃分,(,energy,power,),能量信號(hào),———,,功率信號(hào),———,能量無(wú)限，平均功率有限。,,1,．,時(shí)間特性,:,三、信號(hào)的特性,2,．,頻率特性,:,主要表現(xiàn)為信號(hào)隨時(shí)間變化快慢的特性。,如周期大小、幅度高低、上升下降沿的快慢，脈沖持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)短等。,,主要表現(xiàn)為信號(hào)包含有那些頻率分量，各頻率分量幅度大小、相位多少、信號(hào)占有的頻帶寬度等。,,,四、幾種典型信號(hào)的表達(dá)式和波形,,,1,．,指數(shù)函數(shù),(exponential),單邊指數(shù)信號(hào),,2.,正弦信號(hào),(si

7、nusoidal),或,衰減正弦信號(hào),(decaying),正弦信號(hào)的周期 與角頻率,、,頻率 的關(guān)系為：,,3,．,復(fù)指數(shù)信號(hào),(complex exponential),,,這樣,其中， 為一復(fù)數(shù)，,,4,．,抽樣函數(shù),(sampling),,,另一種類(lèi)似的表示形式為,是偶函數(shù)， 時(shí)，函數(shù)值為,0,。,,具有以下性質(zhì)：,,,五、自變量的變換（,1.2,節(jié)）,,,1.,時(shí)移,(time shift),,delayed, advanced,2.,時(shí)間反轉(zhuǎn),(time reversal),,3.,尺度變換,(time scaling),,4.,偶信號(hào),(even),與奇信號(hào),

8、(odd),,,任何一個(gè)信號(hào)均可以分解成一個(gè)偶信號(hào)和一個(gè)奇信號(hào)和的形式。,,,一般而言，,系統(tǒng),是一個(gè)由若干相互關(guān)聯(lián)的事物構(gòu)成的，用以達(dá)到某些特定目的的有機(jī)整體。,,,本課主要討論電路系統(tǒng)。,,,電路系統(tǒng),,————,,處理信號(hào)的電路之組合。,§,1.3,系統(tǒng)的概念,,一、系統(tǒng),(Systems),的定義,,,,系統(tǒng),———,,,,?,系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)、電路的區(qū)別：主要在于分析,問(wèn)題的著眼點(diǎn),，而不在于組成的復(fù)雜程度。,著重在輸入輸出間的關(guān)系，或者運(yùn)算功能上。,,電路,———,,著重在電路中各支路或回路的電流及各節(jié)點(diǎn)的電壓上。,,,系統(tǒng)的功能，可以用下面的方框圖來(lái)表示,,,表示激勵(lì)信號(hào)與響應(yīng)信號(hào)之間

9、關(guān)系的方法為：,是輸入信號(hào)，稱為,激勵(lì),;,是輸出信號(hào)，稱為,響應(yīng),。,或,,二、系統(tǒng)的分類(lèi),,1,．,從,系統(tǒng)特性,上劃分,(,linear,nonlinear,),系統(tǒng)參數(shù)不隨時(shí)間變化的系統(tǒng)。,,,,線性系統(tǒng),———,,非線性系統(tǒng),———,同時(shí)滿足齊次性和疊加性的系統(tǒng)。,不同時(shí)滿足齊次性和疊加性的系統(tǒng)。,2,．,從,系統(tǒng)參數(shù),上劃分,time-varying,time-invariant,,時(shí)變系統(tǒng),,———,,非,時(shí)變系統(tǒng),,———,系統(tǒng)參數(shù)隨時(shí)間變化的系統(tǒng)。,,系統(tǒng)還可劃分為,集總參數(shù)系統(tǒng)和分布參數(shù)系統(tǒng),等。,3,．,從,信號(hào)特性,上劃分,,,(continuous-time,disc

10、rete-time),,連續(xù)時(shí)間系統(tǒng),,———,,,離散時(shí)間系統(tǒng),,———,激勵(lì)信號(hào)與響應(yīng)信號(hào)都是連續(xù)時(shí)間信號(hào)。,激勵(lì)信號(hào)與響應(yīng)信號(hào)都是離散時(shí)間信號(hào)。,,,4.,穩(wěn)定系統(tǒng)與不穩(wěn)定系統(tǒng),,,(stable and unstable systems),,5.,因果系統(tǒng)與非因果系統(tǒng),,,(causal and,noncausal,systems),,6.,記憶系統(tǒng)與無(wú)記憶系統(tǒng),,,(systems with and without memory),,7.,可逆性與可逆系統(tǒng),,,(,invertibility,and inverse systems),,,三、系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,(,方程：,equati

11、on),線性系統(tǒng),————,,線性方程,,非線性系統(tǒng),————,,非線性方程,,,時(shí)變系統(tǒng),,————,,變參數(shù)方程,,非,時(shí)變系統(tǒng),————,,常,參數(shù)方程,,Variable－coefficient,,Constant－ coefficient,,,連續(xù)時(shí)間系統(tǒng),————,,微分方程,(differential),,離散時(shí)間系統(tǒng),————,,差分方程,(difference),,五、線性非時(shí)變（時(shí)不變）系統(tǒng)的性質(zhì),,,(Linear time-invariant systems-LTI),1.,齊次性（,homogeneity,，,均勻性、比例性,scaling,）,若,則,2,．,疊加性

12、（可加性,additivity,）,若,則,3,．,時(shí)不變性（非時(shí)變性）,若,則,,綜合,1,、,2,、,3,性質(zhì)有,:,,若,則,,由線性時(shí)不變系統(tǒng)的性質(zhì)還可以引出如下性質(zhì),,4,．,微分與積分性,(integral),若,，則,,對(duì)線性時(shí)不變系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)既具有一定的初始條件（或初始儲(chǔ)能）又有外加激勵(lì)信號(hào)的作用時(shí)，系統(tǒng)的響應(yīng)信號(hào)利用疊加性，也應(yīng)由兩部分構(gòu)成：,一是外加激勵(lì)信號(hào)為,0,，僅僅由初始條件所產(chǎn)生的響應(yīng)，叫,零輸入響應(yīng),，記為 ；,另一部分是初始條件為,0,，僅僅由外加激勵(lì)信號(hào)所產(chǎn)生的響應(yīng)，叫,零狀態(tài)響應(yīng),，記為 ；,?,全響應(yīng) 為 。,,,1,．,把系統(tǒng)的工作表達(dá)為數(shù)學(xué)形式，即所謂建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。,,,2,．,運(yùn)用數(shù)學(xué)方法處理，即求解方程。,,,3,．,對(duì)所求得的數(shù)學(xué)解給以物理解釋，賦予物理意義。,§,1.4,線性非時(shí)變系統(tǒng)的分析,,在進(jìn)行系統(tǒng)分析時(shí)，需要進(jìn)行以下幾個(gè)步驟：,,