信号与系统绪论ppt课件

信号与系统 （Signal and System） 姓名:蒋小洛 办公室：1A533 电话Email: jsj_ 前续课程 后续课程 高等数学 通信原理 线性代数 自动控制原理 复变函数 数字信号处理 电路分析基础 数字图象处理 本课程为必修的考试课，也是某些专业的研 究生入学考试课。建议同学们在课程中复习或补 习一下基础知识。 课程位置 信号(Signal) 消息（Message）： 在通信系统中，一般将语言、文字、图像或 数据统称为消息。 信号（Signal）： 指消息的表现形式与传送载体。 信息（Information）： 一般指消息中赋予人们的新知识、新概念， 定义方法复杂，将在后续课程中研究。 n信号我们并不陌生，如 n刚才铃声 声信号，表示该上课了； n十字路口的红绿灯 光信号，指挥交通； n电视机天线接受的电视信息 电信号； n广告牌上的文字、图象信号等等。 消息 n信号是消息的表现形式与传送载体，消息是信号的 传送内容。例如电信号传送声音、图像、文字等。 n电信号是应用最广泛的物理量，如电压、电流、电 荷、磁通等。 信号的波形特征：信号的波形特征： 形状 幅度 周期性信号的周期 脉冲信号的宽度和幅度 信号边沿变化的快慢 系统(System) 系统（system）：由若干相互作用和相互依 赖的事物组合而成的，具有稳定功能的整体。 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。 通信系统 为传送消息而装设的全套技术设备（包括传输信道）。 无线电广播系统的组成 系统(System) n系统可以看作是变换器、处理器。 n电系统具有特殊的重要地位，某个电路的 输入、输出是完成某种功能，如微分、积分 、放大，也可以称系统。 n在电子技术领域中，“系统”、“电路”、“网 络”三个名词在一般情况下可以通用 信号理论与系统理论 信号理论 系统理论 信号分析：研究信号的基本性能，如信号 的描述、性质等。 信号传输：实现消息的传输 信号处理：对信号进行某种加工或变换。 目的：消除信号中的多余内容；滤除混杂的噪声和干扰；将 信号变换成容易分析与识别的形式，便于估计和选择它的特征 参量。 系统分析：给定系统，研究系统对于输入 激励所产生的输出响应。 系统综合：按照给定的需求设计（综合） 系统。 重点讨论信号的分析、系统的分析，分析是综合的基础。 信号与系统的关系 信号与系统涉及的内容： 信号的分析 系统的分析 信号作用于系统所产生的响应的分析 信号与系统的任务：研究信号与系统的 基本概念和分析方法，建立一种分析体系 用一些符号、表达式来描述信号 用系列算法来描述系统 分析信号通过系统后、在系统作用下所产生 的某种响应，这些响应也可表示为一些符号。 信号与系统问题无处不在 通讯方式的演变 n古老通讯方式：烽火、旗语、信号灯 n近代通讯方式：电报、电话、无线通讯 n现代通讯方式：计算机网络通讯、视频电 视传播、卫星传输、移动通讯 应用领域 n信息时代的特征用信息科学和计算机技术的理 论和手段来解决科学、工程和经济问题。 n应用领域：已渗透到所有现代自然科学和社会科学 领域 工业监控、生产调度、质量分析、资源遥感、地震预 报、人工智能、高效农业、交通监控 宇宙探测、军事侦察、武器技术、安全报警、指挥系 统 经济预测、财务统计、市场信息 、股市分析 电子出版、新闻传媒、影视制作 远程教育、远程医疗、远程会议 虚拟仪器、虚拟手术 生物医学信号处理应用举例 生物医学信号处理应用举例 滤波以前干扰严重 滤波以后干扰祛除 滤波 心电图识别数据传输 心电图采集 e(t) r(t) H(p) 滤波 图像携带信息特征 Photo courtesy Philips Research Ultrasound examination during pregnancyUltrasound examination during pregnancy 染色体识别及计数 信号与系统课程主要讨论确定性信号的特性， 线性非时变系统的特性，信号通过线性系统的基本 分析方法及由某些典型信号通过某些典型系统引出 的一些重要的基本概念。 要求通过本门课程的学习，应能掌握信号分析 及线性系统的基本理论及分析线性系统的基本方法 ，应能建立简单电路系统的数学模型，并对数学模 型求解。 本门课程为进一步研究网络理论，通信理论， 信号处理和信号检测等学科内容打下必要的基础。 摘自国家教委对信号与系统基本教学 要求 本课程的主要教学内容 n主要讨论： 确定性信号的特性 线性时不变系统的特性 信号通过线性系统的基本分析方法 由某些典型信号通过某些典型系统引 出的一些重要的基本概念 信号分析： (1)信号的表示方法 (2)信号的运算 (3)信号的频谱 系统分析：信号通过系统求响应的方法。 (1)连续系统：时域：卷积积分法 频域：付氏变换积分法 复频域：拉氏变换积分法 (2)离散系统： (后续课程学习数字信号处理） 离散卷积 差分方程 变换分析法 主要内容 本课程的教学目的 n掌握信号分析的基本理论 n掌握线性系统的基本理论 n掌握分析线性时不变系统的基本方法 n能建立简单电路系统的数学模型，并对数学 模型求解； n利用好数学工具分析和解决问题。 为进一步学习、研究网络理论、通信理 论、信号处理和信号检测等学科内容打下必 要的基础。 1、基础课（专业），非常重要 2、与电路分析比较更抽象，更一般化； 3、数学应用多 用数学工具分析物理概念； 使用的数学有： 线性代数 微分方程 微分、积分(定积分、无穷积分、变上限积分） 傅里叶级数、傅里叶积分、拉氏变换、 差分方程求解、z变换 4、基本概念、基本分析方法重要 5、系统性强、内容丰富、工程性强。 课程特点 课程特点 连续（上） ： 离散（下） ： 时域法（2）； 变换域： 频域法（3、4）； 复频域法（5、6）； 时域法（7）； 变换域（8）： 重点和难点 学习方法 n重视数学原理和方法：熟记公式 、性质； n重视工程意义：知道哪里用，为 何用，了解怎么用； n总结方法、套路：先知其然，后 逐渐知其所以然； n多练： n多问： n多看书。 课程学习工具（MATLAB ） 教材 n信号与线性系统分析（第四版） （上下册），管致中等，高等教育出 版社， 2004年 参考书 1、信号与系统第二版（上、下册） 郑君里等主 编 高等教育出版社 2003年 2、信号与系统第二版(英文版) ALAN V.OPPENHEIM 电子工业出版社 2009年 3、信号与系统第二版 ALAN V.OPPENHEIM等 刘 树棠译 西安交通大学出版社，2006年 4、信号与线性系统分析第四版 吴大正等主编 高等教育出版社 2005年 5、 信号与线性系统辅导及习题全解 管致中等 ，高等教育出版社 2006年 6、信号与系统辅导及习题全解第四版 杨富云等 电子科技大学出版社 2006年 对学好本课程的要求 n课堂要求： 不旷课，不迟到早退（全勤成绩100分，旷课1次， 成绩扣10分； 迟到早退1次，成绩扣5分）； n学习要求： 及时独立完成作业；（根据作业批改次数和具体作 业情况打分统计，按次数取平均值，最高10分，最低6 分，不交或抄袭本次0分） 注重课后学习，多作习题； 加强自学能力的培养。 评分标准 平时+期中+期末三部分构成 答疑 周二下午第三节课后留在教室 回去复习内容 三角函数公式 nsin（）sin cos（）cos nsin（/2）cos cos（/2）sin nsin（）sin cos（）cos nsin（/2）cos cos（/2）sin nsin（）sin cos（）cos n两角和与差的三角函数公式 sin（）sincoscossin sin（）sincoscossin cos（）coscossinsin cos（）coscossinsin n三角函数的降幂公式 n二倍角的正弦、余弦公式 n三角函数的和差化积公式 n三角函数的积化和差公式 求导与积分公式 分部积分公式 u dv=u v -v du 例 求exsinxdx. 解：exsinxdx=sinxdex (凑微分) =exsinx-exdsinx (用分部积分公式) =exsinx-ex