[工学]《信号与系统》课程讲义(1)

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1、信号与系统SignalsandSystems哈尔滨工业大学自动化测试与控制系崔天祥电机楼20041室Cui_tx@163.com13945663434课程学习要求保持良好的课堂秩序严格遵守上课纪律（随机抽查三次旷课或6次迟到、早退取消考试资格）认真完成课后作业（作业缺1/3取消考试资格）积极完成实验教学内容（实验缺1/3取消考试资格）主要讲述章节第1章绪论:信号与系统研究内容，信号描述与信号运算，信号分解第2章连续时间系统的时域分析:微分方程的建立与求解,零输入、零状态、冲激、阶跃响应,卷积、算子,分配函数第3章傅立叶变换:周期信号的傅立叶级数,非周期信号的傅立叶变换,

2、傅立叶变换的基本性质,卷积定理和相关定理,周期信号和抽样信号的傅立叶变换第4章拉氏变换与S域分析:拉氏变换定义,拉氏变换性质,拉氏逆变换,拉氏变换法分析电路,系统函数,系统函数零极点∽时域特性和稳定性,系统函数零极点∽频响特性,双边拉氏变换,拉氏变换∽傅里叶变换主要讲述章节第5章傅立叶变换应用于通信系统用傅立叶变换求响应、无失真传输；理想低通滤波器、系统的物理可实现性；调制解调、带通滤波器、抽样信号恢复模拟信号；脉冲编码调制、频分复用、时分复用、ISDN第7章离散时间系统的时域分析离散时间信号与系统常系数差分方程的求解,单位样值响应、卷积和、反(解)卷积第8章Z变换、Z

3、域分析Z变换，逆Z变换，Z变换基本性质，Z变换与拉氏变换关系及Z变换的应用，DTFT、频响特性参考文献Alanv.Oppenheim（刘树棠译）.信号与系统，西安交通大学出版社王宝祥.信号与系统.哈尔滨工业大学出版社陆哲明，赵春晖，孙圣和.信号与系统学习与考研指导.科学出版社学习目的和意义后续课程（通信、控制和数字信号处理）基础实际工程（IT行业，股票分析、医学，航天航空，地质）基础应用基础研究（图像处理、语音处理、数据挖掘）先导课程考研：专业基础课第一章绪论本章主要研究内容：信号与系统研究内容信号描述与信号运算信号分解§1.1信号与系统研究内容一、信号1．概念①消息、

4、信号、信息、函数MessageSignalInformationFunction具体内容、表现形式、消息有效成分、信号表达式（单值函数）信号:消息的运载工具和表现形式②消息传递方式的历史：光信号声信号电信号现代:GPS、网络§1.1信号与系统研究内容2．分类①信号函数表达式确定性确定信号：能表示成时间确定函数，用在控制系统中；随机信号：不能表示成时间确定函数，只能知道其概率分布，用在通信系统中；②周期性周期：；非周期：伪随机：T很大的周期信号；混沌(Chaos)信号§1.1信号与系统研究内容③时间函数取值连续性抽样模拟抽样量化数字A/D转换信号信号信号连续时间模拟：连续

5、幅度离散幅度离散时间抽样：连续幅度数字：离散幅度§1.1信号与系统研究内容[例1]：判断信号类型（习题1-1）tf(t)（a）4321(只取4,3,2,1)tf(t)（b）连续时间信号模拟信号连续时间离散幅度信号§1.1信号与系统研究内容[例1]：判断信号类型（习题1-1）离散时间信号数字信号离散时间信号抽样信号123只取(3,2,1)tf(t)（c）tf(t)（d）§1.1信号与系统研究内容[例1]：判断信号类型（习题1-1）离散时间信号数字信号离散时间信号数字信号（e）（f）1只取(0,1)nx(n)1只取(-1,1)nx(n)-1§1.1信号与系统研究内容④自变量

6、个数一维：语音f(t)多维二维：图像f(x,y)三维：视频f(x,y,t)四维：电磁波f(x,y,z,t)§1.1信号与系统研究内容⑤能量和功率特性能量：功率：非能量非功率：§1.1信号与系统研究内容⑥调制系统中调制信号载波信号已调信号低频信号(调制信号)已调信号信道接收端解调载波低频信号§1.1信号与系统研究内容3．信号分析：信号描述、运算、分解、频谱分析、相关分析、信号检测4．信号变换（源自信号的正交分解）：傅氏变换、拉氏变换、Z变换、DTFT、DFT5．信号处理（信号变换是其中一部分，服务于信号传输）：变换、滤波、压缩、增强、分割§1.1信号与系统研究内容二、系统

7、1．概念①系统：若干相互作用和相互依赖的事物所组成的具有特定功能的整体②系统、电路（网络）i)系统强调功能与特性，关心全局；ii)电路强调结构与参数，关心局部③广义系统分类物理、非物理；自然、人工e(t)r(t)§1.1信号与系统研究内容2．信号与系统关系相辅相成①离开信号，系统无存在必要②信号必须通过系统得以传输和处理3．分类连续时间系统离散时间系统混合系统r(t)x(n)x(n)y(n)e(t)y(n)e(t)r(t)微分方程差分方程①§1.1信号与系统研究内容②L,C微分、差分方程即时系统：输出决定于同时刻输入动态系统：输出与历史输