电子科大课堂版chap1

1、1Signals & SystemsSecond Edition 电子工程学院电子工程学院 孔斌孔斌 邮箱：邮箱： 地址：科地址：科C307右右2电子电路类电子电路类电路分析基础模拟电路基础数字逻辑设计及应用电子技术实验基础集成电路应用实验现代电子技术综合实验电子信息工程综合实践电磁场与微波类电磁场与微波类电磁场与波微波技术基础计算机类计算机类软件技术基础微机原理与应用信号与信息类信号与信息类信息论导论信号与系统信号与系统数字信号处理通信技术与系统制图与控制类制图与控制类现代工程设计制图自动控制原理专业专业基础基础虚拟仪器基础实验单片机原理及接口MATLAB工具软件EDA技术DSP技术

2、高级语言随机信号分析P C A 技术物理电子类物理电子类量子力学与物理电子学固体电子学半导体物理3课程说明课程说明教学计划教学计划学时学时: 80 学分学分: 5教学内容教学内容1. 课堂理论教学课堂理论教学(68学时学时)2. 实验实验(8学时学时)3. 课堂习题课课堂习题课(4学时学时)考核方式考核方式平时平时10%+半期半期20%+上机实验上机实验10%+期末期末60%4课程说明课程说明参考书目参考书目: Exploration in Signals and Systems Using MATLAB John R.Buck , Michael M. Daniel 刘树棠刘树棠 译，西安交

3、通大学出版社译，西安交通大学出版社 信号与系统分析信号与系统分析 吕幼新吕幼新 张明友张明友 电子工业出版社电子工业出版社 信号与系统复习考研例题详解信号与系统复习考研例题详解 吕幼新吕幼新 张明友张明友 电子工业出版社电子工业出版社5课程说明课程说明1. 课件下载（密码：课件下载（密码：2012）校园网校园网网络课堂网络课堂电子工程电子工程学院学院孔斌孔斌课件发布课件发布3. 作业要求作业要求 用中、英文书写用中、英文书写; 每章完成后交作业每章完成后交作业;校园网校园网精品课程精品课程信号与系统信号与系统2. 网络教学资源网络教学资源6Chapter 1 Signals and Syste

4、ms7Chapter 1 Signals and Systems 1.1 Continuous-Time and Discrete-Time Signals1.2 Transformations of the independent variable 1.3 Exponential and Sinusoidal Signals 1.4 The Unit Impulse and Unit Step Functions 1.5 Continuous-time and discrete-time systems 1.6 Basic System Properties8Chapter 1 Signal

5、s and Systems(1) A simple RC circuitInput: Vs Output: Vc(2) An automobilevfInput: f Output: v9(3) A Speech SignalChapter 1 Signals and Systems10(4) A PictureChapter 1 Signals and Systems11(5) Vertical Wind ProfileChapter 1 Signals and Systems12信号信号的描述的描述频率特性频率特性信号可表示成一个或多个自变量的函数信号可表示成一个或多个自变量的函数;tzy

6、xf,电压电压电流电流 tv ti信号与系统分析的两个共同的基本点：信号与系统分析的两个共同的基本点：2. 系统：对给定的信号作出响应，并产生新的信号系统：对给定的信号作出响应，并产生新的信号Chapter 1 Signals and Systems1. 信号（一个或多个自变量）信号（一个或多个自变量）时间特性时间特性13 1.1 Continuous-Time and Discrete-Time Signals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 1.1.1 Examples and Mathematical Representation1. Continuous-Time

7、Signals The independent variable is continuous0 t tf0 t tfChapter 1 Signals and Systems14Chapter 1 Signals and Systems2. Discrete-Time Signals The independent variable is discrete nxn5012 3145641710811n is integer numberContinuous-time signalsDiscrete-time signals15Chapter 1 Signals and Systems3. Ti

8、me-averaged power（平均功率）（平均功率） Energy signal0 t tx0 t tx Power signal0 t tx1. Instantaneous power（瞬时功率）（瞬时功率）2. Total energy 1.1.2 Signal Energy and Power16Chapter 1 Signals and Systems1.2 Transformations of the independent variable1.2.1 Examples of transformations of the independent variable1. Time

9、shift( 时移时移)0ttt 0nnn 0ttxtx 0nnxnx Example 1 tx1/tt10tt 0 otherwisePlease indicate 0ttx 17Chapter 1 Signals and Systems0ttx tx 与与 波形相同波形相同00 t相当于相当于 左移（左移（超前超前） to tx2. Time reversal( 时域反折时域反折)tt nn x(-t) is a reflection of x(t) about t=000 t tx相当于相当于 右移（右移（延迟延迟） to时移对信号的影响时移对信号的影响183. Time- scalin

10、g( 尺度变换尺度变换)Chapter 1 Signals and Systems atxtxatta1 信号压缩信号压缩a倍倍0a1 信号扩展信号扩展 1/ a 倍倍 Continuous- time signals Discrete- Time signals x an n, an Nn10 1 2312xn19Chapter 1 Signals and Systems0 1 2 t tx1SolutionExample 1.1 Determine the signal312xt-2/3 0 2/3 t1312xt201.2.2 Periodic signalsChapter 1 Sign

11、als and SystemsSynthesize the signals periodic tx1T1 tx2T2当当T1/T2为有理数时，为有理数时， 为周期的为周期的 tbxtax21 2211TnTnT 其中其中 n1,n2 互质互质其周期其周期21Chapter 1 Signals and Systems 1.2.3 Even and Odd Signals txOdtxEvtx Even part txtxtxEv 21Odd part txtxtxOd 210 1 2 t tx122Chapter 1 Signals and Systems 1.3 Exponential and

12、 Sinusoidal Signals指数信号和正弦信号指数信号和正弦信号 1.3.1 Continuous-Time Complex Exponential and Sinusoidal Signals stCetx t1. Real Exponential Signals atCetx a is real23Chapter 1 Signals and Systems2. Periodic Complex Exponential and Sinusoidal Signals Period Euler s relation Average Power Harmonic relation3. G

13、eneral Complex Exponential Signals 24Chapter 1 Signals and Systems 001. x tx ttx nx nn 2. x txtx nxn 3. x tx atx nx an stx tCe t atCetx 0jtx tCe 0jtx tCe 25Chapter 1 Signals and Systems 1.3.2 Discrete-Time Complex Exponential and Sinusoidal Signals nCnx n1. Real Exponential Signals a real nanx26Chap

14、ter 1 Signals and Systems2. Complex Exponential Signals and Sinusoidal Signals Average Power Euler s relation Periodicity Properties Harmonic relation Frequency Properties 3. General Complex Exponential Signals 27Chapter 1 Signals and Systems nnx0cos Figure 1.27 2 , 000=2 k 时时, 信号频率低信号频率低0=(2 k+1) 时

15、时, 信号频率高信号频率高280不同不同, ,信号不同信号不同. . 0相差相差2 k,信号相同信号相同. 0越大越大, ,频率越高频率越高. .0 =2 k 时时,频率低频率低; 0 =(2 k+1)时时,频率高频率高.对任意的对任意的0, ,信号均为周期的信号均为周期的. . 为有理数时为有理数时, , 信号为周期的信号为周期的. .Chapter 1 Signals and Systemstje0 nje0 2 , 00002 TmN02 2/029Chapter 1 Signals and Systems 1.4 The Unit Impulse and Unit Step Funct

16、ions单位冲激（脉冲）与单位阶跃函数单位冲激（脉冲）与单位阶跃函数 1.4.1 The Discrete-Time Unit Impulse and Unit Step SequencesUnit Impulse n 1n=00 n 0n01 nUnit Step nu1n 00 n 00 t 00 t1 tu0 t1 tu tutu0lim2. Unit Impulse Function1C+- tvc tict=0 00cv 32Chapter 1 Signals and Systems dttdut t 0 t 0 1dtt 100dtt If 1dtts limktks kt dtu

17、t33Chapter 1 Signals and Systems 1.4.3 The Properties of Unit Impulse Functions1. Sampling and Sifting properties tfttf 0If f(t) is continuous at the point of t=0 0fdtttf Sampling property Sifting property2. Scaling property taat 1If a is real, a 034Chapter 1 Signals and SystemsExample2 dttt2/22/sin

18、 4235Chapter 1 Signals and Systems 1.4.4 信号的计算信号的计算1. 信号的加、减、乘信号的加、减、乘2. 信号的基本表示信号的基本表示- 0 t tP20 1 t 1 x t-1 0 1 t1 x t3. 信号的微分、积分运算信号的微分、积分运算36Chapter 1 Signals and SystemsExample 1.7 x(t) is depicted in Figure 1.40(a),determinethe derivative of x(t). 2 1 0 1 2 3 4 t-1x(t)37Chapter 1 Signals and S

19、ystems 1.5 Continuous-time and discrete-time systemsSystem Be constituted by some unitsContact with some rule The systems functionSystem analysis （系统分析）（系统分析）System synthesizes （系统综合）（系统综合）Research system38Chapter 1 Signals and Systems 1.5.1 Simple Examples of SystemsExample 1.9 tv tfm tvLinear cons

20、tant-coefficient differential equation Example 1.8 tvsR tiC tvc39Chapter 1 Signals and SystemsContinuous-Time System kkMkkkkNkkdttxdbdttyda00Discrete-Time System knxbknyaMkkNkk00N-order Linear Constant-coefficientDifferential Equation N-order Linear Constant-coefficientDifference Equation 40Chapter

21、1 Signals and Systems 1.5.2 Interconnection of SystemsSeries interconnection(级联级联)Parallel interconnection(并联并联)Feedback interconnection(反馈反馈)System 1System 2inputoutputSystem 1System 2inputoutputSystem 1System 2inputoutput41Chapter 1 Signals and Systems 1.6 Basic System Properties 1.6.1 Systems wit

22、h and without Memory有记忆、无记忆系统有记忆、无记忆系统无记忆系统无记忆系统: 在任意时刻在任意时刻(t)的输出仅仅与同时刻的输出仅仅与同时刻(t)的输入有关。的输入有关。 memoryless（无记忆）（无记忆）identity system ,memoryless 22 2 nxnxny txty summer kxnynk delay 1nxny integrate dxtytSystems with memory42Chapter 1 Signals and Systems 1.6.2 Invertibility and Inverse Systems可逆系统与可逆

23、性可逆系统与可逆性可逆系统可逆系统: 不同的输入导致不同的输出（一一对应）。不同的输入导致不同的输出（一一对应）。 System nx tx ty nyInverse System nxnw txtw tx txty2 ty txtw tytw21 kxnynk nx ny 1nynynw nxnw 0ny txty2noninvertible systems不可逆系统不可逆系统43Chapter 1 Signals and Systems 1.6.3 Causality （因果性）（因果性）因果系统因果系统: 在任意时刻在任意时刻(t)的输出只取决于同时刻的输出只取决于同时刻(t)或以前或以

24、前(t) 的输入。的输入。 (与该时刻以后的输入无关）与该时刻以后的输入无关） Systems without memory 1txty dxtytCausal systems因果系统因果系统不可预测系统不可预测系统物理上可实现物理上可实现 txtty1cos44Chapter 1 Signals and Systems非因果系统非因果系统: 适用于非时间自变量信号的处理适用于非时间自变量信号的处理. knxMnyMMk121 nxny txty2Not Causal 1.6.4 Stability （稳定性）（稳定性）Stable System Bty Mtx ttxty txety not

25、 stable stable45Chapter 1 Signals and Systems 1.6.5 Time Invariance （时不变性）（时不变性）时不变系统时不变系统: 系统参数不随时间改变系统参数不随时间改变(恒参系统恒参系统),系统的输出波系统的输出波形仅仅取决于输入波形形仅仅取决于输入波形,而与输入作用的时刻无关而与输入作用的时刻无关. txLtyIf 00ttyttxLTime invariant时不变时不变 Example 1.14 txtysinExample 1.15 nnxnyExample 1.16 txty246Chapter 1 Signals and Sy

26、stemsContinuous-Time System kkMkkkkNkkdttxdbdttyda00Discrete-Time System knxbknyaMkkNkk00N-order Linear Constant-coefficientDifferential Equation N-order Linear Constant-coefficientDifference Equation 47Chapter 1 Signals and Systems 1.6.6 Linearity （线性）（线性） tv txm01. Initial State （初始状态）（初始状态）2. Lin

27、earity Additivity Scaling 3. Linear System48Chapter 1 Signals and SystemsExample 1.17 ttxtyExample 1.18 txty2Example 1.19 nxnyReExample 1.20 32nxny49Chapter 1 Signals and Systems ty ny nx tx线性线性系统系统 tyx nyx tyf nyf线性系统的三个特性线性系统的三个特性 tytf 微分特性微分特性 dttdydttdf 积分特性积分特性 dydftt 频率保持性：频率保持性：信号通过线性系统不会产生新的

28、频率分量信号通过线性系统不会产生新的频率分量50Example 1 an LTI system0 2 t tf11 211tftf0 1 2 t ty11L 211tyty0 2 4 t1-10 2 4 t tf21L ty21Chapter 1 Signals and Systems 22?ftyt51 1.1 Continuous-Time and Discrete-Time Signals1.2 Transformations of the independent variable 1.3 Exponential and Sinusoidal Signals 1.4 The Unit I

29、mpulse and Unit Step Functions 1.5 Continuous-time and discrete-time systems 1.6 Basic System Properties52Chapter 1 Signals and Systems作业：作业：1.14 1.15 1.16 1.171.21 (d) (e) (f) 1.22 (d) (g) 1.23 1.24 (a) (b) 1.26 (a) (b) 1.27 1.3153Classification of signals （信号的分类）（信号的分类）1.Continuous Time（CT）and discrete time（DT） signals 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 2. Periodic and Aperiodic Signals 周期信号和非周期信号周期信号和非周期