《信号与系统》PPT课件.ppt

信号与系统,刘鸿飞51044565,第一章 绪 论 1.1 信号与系统,信号(signal) 系统（system） 信号理论与系统理论,信号(Signal),信号（Signal）：带有信息（如语言、音乐、图像、数据等）的随时间（和空间）变化的物理量或物理现象。是消息的表现形式与传送载体。信号是单个或多个独立变量的函数。 消息（Message）：是信号的具体内容。在通信系统中，一般将语言、文字、图像或数据统称为消息。 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。 例如电信号传送声音、图像、文字等。 电信号是应用最广泛的物理量，如电压、电流、电荷、磁通等。,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，具有特定功能的整体。如太阳系、通信系统、控制系统、经济系统、生态系统等。 系统可以看作是变换器、处理器。 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。 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 信号处理,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。,信号与系统的描述,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）。,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。 信号处理的应用已遍及许多科学技术领域。,信号传输,通信的目的是为了实现消息的传输。 原始的光通信系统古代利用烽火传送边疆警报； 声音信号的传输击鼓鸣金。 利用电信号传送消息。 1837年，莫尔斯(F.B.Morse)发明电报；1876年，贝尔(A.G.Bell)发明电话。 利用电磁波传送无线电信号。 1901年，马可尼(G.Marconi)成功地实现了横渡大西洋的无线电通信；全球定位系统GPS(Global Positioning System)；个人通信具有美好的发展前景。 光纤通信带来了更加宽广的带宽。 信号的传输离不开信号的交换。,1.2 信号的描述和分类,信号的描述 信号的分类 典型确定性信号介绍,一、信号的描述,描述方法：（1）数学表达式 （2）波形图 （3）频谱图 （4）各种变换 注意：在本书中信号与函数两名词通用。,二信号的分类,信号的分类方法很多，可以从不同的角度对信号进行分类。 按实际用途划分： 电视信号 雷达信号 控制信号 通信信号 广播信号 按所具有的时间特性划分,1确定性信号和随机信号,对于指定的某一时刻t，可确定一相应的函数值f(t)。 若干不连续点除外。,确定性信号,随机信号,伪随机信号,貌似随机而遵循严格规律产生的信号（伪随机码）。,2周期信号和非周期信号,依一定时间间隔周而复始，且是无始无终的信号。,在时间上不具有周而复始的特性。,3. 连续时间信号与离散时间信号,连续时间信号：在所讨论的时间间隔内，除若干不连续点之外，对于任意时间值都可以给出确定的函数值。（模拟信号） 离散时间信号：在时间上是离散的，只在某些不连续的规定瞬时给出函数值，在其他时间没有定义。,4模拟信号，抽样信号，数字信号,数字信号：时间和幅值均为离散 的信号。,主要讨论确定性信号。 先连续，后离散；先周期，后非周期。,模拟信号：时间和幅值均为连续 的信号。,抽样信号：时间离散的，幅值 连续的信号。,量化,抽样,判断信号性质,判断下列波形是连续时间信号还是离散时间信号，若是离散时间信号是否为数字信号？,连续信号,离散信号,离散信号 数字信号,5一维信号和多维信号,一维信号： 只由一个自变量描述的信号，如语音信号。 多维信号： 由多个自变量描述的信号，如图像信号。,三几种典型确定性信号,5.钟形脉冲函数(高斯函数),1.指数信号,2.正弦信号,3.复指数信号(表达具有普遍意义),4. 抽样信号(Sampling Signal),信号的表示,函数表达式,波形,重要特性：其对时间的微分和积分仍然是指数形式。,1指数信号,单边指数信号,通常把 称为指数信号的时间常数，记作,代表信号衰减速度，具有时间的量纲。,l 指数衰减,l 指数增长,l 直流(常数),2正弦信号,振幅：K 周期： 频率：f 角频率： 初相：,衰减正弦信号：,欧拉(Euler)公式,3复指数信号,讨论,4抽样信号(Sampling Signal),5钟形脉冲函数(高斯函数),在随机信号分析中占有重要地位。,1.3 信号的运算,移位、反褶与尺度 微分和积分 信号相加或相乘,1. 移位,将f (t)表达式的自变量t更换为（t+t0)(t0为正或负实数），则f (t +t0 )相当于f (t)波形在t 轴上的整体移动。,一、 移位、反褶与尺度,其中,t0 0 右移(滞后),t0 0 左移(超前),0,t,f (t),f (t-t1),0,t,-t2,(t20),f (t+ t2),例如,右移,左移,将f (t)的自变量t更换为-t,此时f (-t)的波形相当于将f (t)以t=0为轴反褶过来。,2. 反褶,将信号f (t)的自变量t乘以正实系数a,则f (at)称为时间轴的尺度倍乘或尺度变换。 其中 a1 压缩 a1 扩展,- 1,f (t/2),3.尺度,4. 一般情况,先展缩：,a1，压缩a倍； a1，扩展1/a倍,后平移：,+，左移b/a单位；，右移b/a单位,加上反褶：,注意！,一切变换都是相对t 而言 最好用先翻缩后平移的顺序,例1-1 已知信号f(t)，试画出f(-3t-2),1,1,1,1,右移,压缩,反褶,例题,解:,验证：,已知f(t)，求f(3t+5)。,计算特殊点,X,时