信号与线性系统分析课件(高等教育出版社)

第第11111111页页理解冲激信号的特性理解冲激信号的特性理解冲激信号的特性理解冲激信号的特性第一章第一章第一章第一章信号与系统信号与系统信号与系统信号与系统认识本课程领域的一些名词、术语认识本课程领域的一些名词、术语认识本课程领域的一些名词、术语认识本课程领域的一些名词、术语学习信号运算规律、熟悉表达式与波形的对应关系学习信号运算规律、熟悉表达式与波形的对应关系学习信号运算规律、熟悉表达式与波形的对应关系学习信号运算规律、熟悉表达式与波形的对应关系了解本课程研究范围、学习目标了解本课程研究范围、学习目标了解本课程研究范围、学习目标了解本课程研究范围、学习目标初步了解本课程用到的主要方法和手段初步了解本课程用到的主要方法和手段初步了解本课程用到的主要方法和手段初步了解本课程用到的主要方法和手段学习的主要内容：学习的主要内容：学习的主要内容：学习的主要内容：第第22222222页页什么是信号？什么是系统？为什么把这两个概念连在一起？系统的概念§1.11.11.11.1绪论第一章第一章第一章第一章信号与系统信号与系统信号与系统信号与系统信号的概念第第33333333页页�消息消息消息消息(message):(message):(message):(message):�信息信息信息信息((((informationinformationinformationinformation):):):):�信号信号信号信号((((signalsignalsignalsignal):):):):人们常常把来自外界的各种报道统称为消息。通常把消息中有意义的内容称为信息。本课程中对““““信息””””和““““消息””””两词不加严格区分。信号是信息的载体，通过信号传递信息。一、信号的概念一、信号的概念一、信号的概念一、信号的概念第第44444444页页信号实例信号我们并不陌生。如刚才铃声————声信号，表示该上课了；十字路口的红绿灯—光信号，指挥交通；电视机天线接受的电视信息—电信号；广告牌上的文字、图象信号等等。第第55555555页页信号的产生、传输和处理需要一定的物理装置，这样的物理装置常称为系统。�一般而言，系统(system)是指若干相互关联的事物组合而成具有特定功能的整体。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。�系统的基本作用是对信号进行传输和处理。系统系统输入信号激励输出信号响应二、系统的概念二、系统的概念二、系统的概念二、系统的概念？第第66666666页页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；消除信号中的多余内容；消除信号中的多余内容；消除信号中的多余内容；�滤除混杂的噪声和干扰；滤除混杂的噪声和干扰；滤除混杂的噪声和干扰；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，便于估计和将信号变换成容易分析与识别的形式，便于估计和将信号变换成容易分析与识别的形式，便于估计和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。选择它的特征参量。选择它的特征参量。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。第第77777777页页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。1837183718371837年，莫尔斯(F.B.Morse)(F.B.Morse)(F.B.Morse)(F.B.Morse)发明电报；1876187618761876年，贝尔(A.G.Bell)(A.G.Bell)(A.G.Bell)(A.G.Bell)发明电话。�利用电磁波传送无线电信号。1901190119011901年，马可尼(G.Marconi)(G.Marconi)(G.Marconi)(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(GlobalPositioningGPS(GlobalPositioningGPS(GlobalPositioningGPS(GlobalPositioningSystem)System)System)System)；个人通信具有美好的发展前景。第第88888888页页通信系统信号信号信号信号信号信号信号信号为传送消息而装设的全套技术设备第第99999999页页信号的描述§1.21.21.21.2信号的描述和分类几种典型确定性信号信号的分类第第1010101010101010页页一、信号的描述一、信号的描述一、信号的描述一、信号的描述信号：是信息的一种物理体现，它一般是随时间位信号：按物理属性分：电信号和非电信号，它们可电信号的基本形式：随时间变化的电压或电流。描述信号的常用方法：本课程讨论电信号---简称““““信号””””。（2）信号的图形表示--波形（1）表示为时间的函数““““信号””””与““““函数””””两词常相互通用。置变化的物理量。以相互转换。第第1111111111111111页页二、信号的分类二、信号的分类二、信号的分类二、信号的分类�按实际用途划分：电视信号、雷达信号、控制信号、通信信号……………………信号的分类方法很多，可以从不同的角度对信号进行分类。�按所具有的时间特性划分：确定信号和随机信号；连续信号和离散信号；周期信号和非周其信号；能量信号和功率信号；一维信号和多维信号；因果信号与反因果信号；实信号与复信号；左边信号与右边信号。第第1212121212121212页页1.1.1.1.确定信号和随机信号确定信号和随机信号确定信号和随机信号确定信号和随机信号可用确定的时间函数表示的信号：f(t)•随机信号：•确定性信号：•伪随机信号：貌似随机而遵循严格规律产生的信号：电子系统中的起伏热噪声、雷电干扰信号。但实际传输的信号是不确定的，常受到各种干扰及噪声的影响。取值具有不确定性的信号：伪随机码。第第1313131313131313页页2.2.2.2.连续信号和离散信号连续信号和离散信号连续信号和离散信号连续信号和离散信号�连续时间信号：在一定的连续的时间范围内，对于tof1(t)=sin(πt)12to121-1-11f2(t)值域连续值域不连续任意的时间值，都有对应的函数值““““连续””””指函数的定义域————时间连续，但可含间断点简称连续信号。，至于值域可连续也可不连续。第第1414141414141414页页�离散时间信号：仅在一些离散的瞬间才有定义的信号，简称离散信号。�定义域————时间是离散的to2t11f(t)-1.521t2t3t4t-1�离散点间隔离散时刻ttttkkkk((((kkkk=0,=0,=0,=0,±±±±1,1,1,1,±±±±2,2,2,2,…………))))有定义TTTTkkkk====ttttk+1k+1k+1k+1-ttttkkkk可以相等也可不等；其余时间无定义。通常取等间隔TTTT，表示为ffff((((kTkTkTkT))))，简写为ffff((((kkkk))))；等间隔的离散信号称为序列，其中kkkk称为序号。第第1515151515151515页页上述离散信号可简画为：ko211f(k)-1.521234-1用表达式可写为：⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎩⎩⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎨⎨⎨⎧⎧⎧⎧================−−−−====−−−−========kkkk,,,,kkkk,,,,kkkk,,,,kkkk,,,,kkkk,,,,....kkkk,,,,kkkk,,,,kkkkffff00004444111133330000222222221111555511110000222211111111))))((((或写为：ffff((((kkkk)={)={)={)={…………，0000，1111，2222，-1.5-1.5-1.5-1.5，2222，0000，1111，0000，…………}}}}↑kkkk=0对应某序号kkkk的序列值称为第k个样点的““““样值””””。第第1616161616161616页页模拟信号、抽样信号、数字信号•数字信号：•模拟信号：•抽样信号：量量量量化化化化OOOOtttt(((())))ttttffff抽抽抽抽样样样样•连续信号幅值时间均连续时间幅值离散连续时间幅值均离散离散信号模拟信号数字信号第第1717171717171717页页3.3.3.3.周期信号和非周期信号周期信号和非周期信号周期信号和非周期信号周期信号和非周期信号定义在((((-∞，∞))))区间，每隔一定时间TTTT((((或整数NNNN），按相同规律重复变化的信号。连续周期信号ffff((((tttt))))满足ffff((((tttt)=)=)=)=ffff((((tttt+m+m+m+mTTTT))))，m=0,m=0,m=0,m=0,±±±±1,1,1,1,±±±±2,2,2,2,…………离散周期信号ffff((((kkkk))))满足ffff((((kkkk)=)=)=)=ffff((((kkkk+m+m+m+mNNNN))))，m=0,m=0,m=0,m=0,±±±±1,1,1,1,±±±±2,2,2,2,…………满足上述关系的最小T(或整数N)称为该信号的周期。不具有周期性的信号称为非周期信号。第第1818181818181818页页连续周期信号举例例判断下列信号是否为周期信号，若是，确定其周期。（1）ffff1111((((tttt)=sin2)=sin2)=sin2)=sin2tttt+cos3+cos3+cos3+cos3tttt（2222）ffff2222((((tttt)=cos2)=cos2)=cos2)=cos2tttt+sin+sin+sin+sinπtttt分析分析分析分析两个周期信号xxxx((((tttt))))，yyyy((((tttt))))的周期分别为TTTT1111和TTTT2222，若其周期之比TTTT1111////TTTT2222为有理数，则其和信号xxxx((((tttt)+y()+y()+y()+y(tttt))))仍然是周期信号，其周期为TTTT1111和TTTT2222的最小公倍数。解答解答解答解答第第1919191919191919页页解答（1111）sin2sin2sin2sin2tttt是周期信号，其角频率和周期分别为ω1111=2rad/s=2rad/s=2rad/s=2rad/s，TTTT1111=2=2=2=2π////ω1111====πsssscos3cos3cos3cos3tttt是周期信号，其角频率和周期分别为ω2222=3rad/s=3rad/s=3rad/s=3rad/s，TTTT2222=2=2=2=2π////ω2222=(2=(2=(2=(2π/3)s/3)s/3)s/3)s由于TTTT1111/T/T/T/T2222=3/2=3/2=3/2=3/2为有理数，故ffff1111((((tttt))))为周期信号，其周期为TTTT1111和TTTT2222的最小公倍数2222π。（2222）cos2cos2cos2cos2tttt和sinsinsinsinπtttt的周期分别为TTTT1111====πssss，TTTT2222=2s=2s=2s=2s，由于TTTT1111/T/T/T/T2222为无理数，故ffff2222((((tttt))))为非周期信号。第第2020202020202020页页离散周期信号举例1例判断正弦序列ffff((((kkkk)=sin()=sin()=sin()=sin(βkkkk))))是否为周期信号，若是，确定其周期。解ffff((((kkkk)=sin()=sin()=sin()=sin(βkkkk)=sin()=sin()=sin()=sin(βkkkk+2+2+2+2mmmmπ))))，mmmm=0,=0,