信号与系统PPT教学课件教案-第01章信号与线性系统.ppt

信号与线性系统,信号与线性系统,苏州大学物理与光电能源学部,苏州大学物理与光电能源学部张晓俊,信号与系统,苏州大学物理科学与技术学院,教材：信号与线性系统，上册，第4版，管致中等，高等教育出版社,消息(Message),信号的表示、信号的性质、信号的基本运算,信号传输,信号处理,发射端信号,通过信道,加入噪声,接收端信号,滤波,语音信号时域波形,短时频谱,语谱图,语谱图局部放大,音乐信号时域波形,声谱图,声谱图局部放大,语音信号的谐波结构,灰度图像,彩色图像,信号,信号分类,确定信号（determinatesignal）,随机信号（randomsignal）,给定某一时间值，可以确定一相应的函数值,不是确定的时间函数，只符合一定分布,理想化的信号,真实信号,本课程主要讨论确定信号的性质,信号,连续信号（continuoussignal）,离散信号（discretesignal）,在某一时间间隔内，对于一切时间值，除了若干不连续点外，该函数都给出确定的函数值,只在某些不连续的时间值上给定函数值,连续信号：,连续时间信号模拟信号,连续信号可以包含不连续的点,断点,信号,离散信号：,离散时间信号,一般取均匀时间间隔,离散信号,信号,能量信号（energysignal）,功率信号（powersignal）,一定时间间隔,举例：连续信号与离散信号（p19，习题1.1）,举例：周期信号与非周期信号,单频的余弦（正弦）信号是周期信号。包含不同频率的余弦分量的复合信号是否是周期信号？,周期：,举例：周期信号与非周期信号,举例：周期信号与非周期信号,判断以下各函数是周期信号还是非周期信号。如果是周期信号，求其周期,举例：周期信号与非周期信号,举例：周期信号与非周期信号,举例：周期信号与非周期信号,举例：能量信号与功率信号,说明下列信号中，哪些是周期信号，哪些是非周期信号，哪些是能量信号，哪些是功率信号，并求出能量或平均功率,此信号为周期信号，也是功率信号,(1),举例：能量信号与功率信号,举例：能量信号与功率信号,(2),所以该信号为非周期信号，也是能量信号,(2),举例：能量信号与功率信号,其能量：,此信号为功率信号,(3),举例：能量信号与功率信号,举例：能量信号与功率信号,信号的简单处理,1.相加/相乘,两个信号的时间函数相加/乘,相同时刻对应的函数值相加/乘,信号,两信号波形分别如下：,信号的简单处理,例：绘出函数的波形,信号,f(t)的波形：,信号的简单处理,信号f(t)延时t0,f(t-t0),波形,信号,信号的简单处理,2.延时,信号的简单处理,3.尺度变换,信号的简单处理,3.尺度变换,信号,信号的简单处理,3.尺度变换,处理步骤改成：（1）反褶，延时，尺度变换（2）尺度变换，反褶，延时（3）尺度变换，延时，反褶,信号,信号的简单处理,3.尺度变换,系统,系统的概念与分类,激励(excitation),响应(response),一般意义：由若干互有关联的单元组成的并具有某种功能以用来达到某些特定目的的有机整体,电子学的系统：各种不同复杂程度的用作信号传输与处理的元件或部件的组合体,系统,线性系统与非线性系统,时不变系统与时变系统,连续时间系统与离散时间系统,因果系统与非因果系统,系统的概念与分类,系统,线性系统,齐次性（homogeneity）,叠加性(superpositionproperty),系统分类线性vs非线性,系统,线性系统：,可分解性：,外加激励为0时，由初始状态单独作用产生的响应,初始状态为0时，由外加激励单独作用产生的响应,零激励响应(Zero-inputresponse),零状态响应(Zero-stateresponse),系统分类线性vs非线性,系统,例：判断下述微分方程所对应的系统是否为线性系统?,原方程两端乘k：,不是线性系统。,系统分类线性vs非线性,(1)、(2)矛盾,系统,系统分类线性vs非线性,(3)+(4)得,系统,(5)、(6)式矛盾，该系统不具有叠加性，故不是线性系统。,系统分类线性vs非线性,若该系统为线性系统，应有,系统,时不变系统（time-invariantsystem）时变系统（time-variantsystem）,系统,系统分类时变vs时不变,系统,时不变系统判断方法：,先时移，再经系统,先经系统，再时移,例：判断下述系统是否为时不变系统,(1)=(2)，为时不变系统,系统分类时变vs时不变,系统,例：判断下述系统是否为时不变系统,系统分类时变vs时不变,系统,线性vs非线性,时变vs时不变,相互独立,系统分类,系统,连续时间系统(continuous-timesystem),离散时间系统(discrete-timesystem),连续时间系统和离散时间系统都可以是线性的或非线性的，同时也可以是时不变或时变的,混合系统(hybridsystem)：,系统分类连续vs离散,系统,因果规律：响应不能早于激励,符合因果规律,不符合因果规律,系统分类因果vs非因果,系统,其他分类,本课程主要研究线性时不变的、集总参数的（简写为LTI）连续时间系统,系统分类其他,线性时不变系统的分析,系统分析:给定系统的结构和参数去研究系统的特性；从已给的系统激励和响应去分析系统的特性。,线性时不变系统,建立数学模型,理想电阻,理想电容,理想电感,