信号与系统讲稿

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1、华东交通大学理工学院课程讲稿授课章节、名称学时教学内容简介信号与系统基本概念日期目标与要求教学方法教学重点难点信号的描述及分类；系统的描述及分类；信号与系统分析概述教学辅助工具讲授内容教学设计∕备注第一讲信号的描述与分类一、基本概念    同学们之间相互问讯、发布数据或者广播图像，其目的是把带有信息的消息借助于一定形式的信号传送出去。这一句话中就包含了三个值得关注的词语：信息、消息及信号。1.信息、消息及信号    信息是人类社会和自然界中需要传送、交换、存储和提取的抽象内容。由于信息是抽象的内容，为了传送和交换它，首先必须用语言、文字、图像和数

2、据将它表达出来。人们称表示信息的语言、文字、图像和数据等为消息。运载消息的光、声、电等物理量被称为信号，所以信号就是信息的一种物理体现。(1)物理上，信号是信息寄寓变化的形式；(b)数学上，信号是一个或多个变量的函数；(c)形态上，信号表现为一种波形；(d)自变量：时间，位移，周期，频率，幅值，相位等。概括地讲，信息是抽象的；消息是具体的，但不是物理的；而信号则既是具体的，又是物理的。2.系统    信息的交换、传送、存储和提取是借助于信号来完成的。而信号是物理量，它的传输、存储和处理必须借助于物理设备才能实现。这些传输、存储和处理信号的设备称为

3、系统。广义上讲，系统是由各不相同但彼此影响的单元有机地集合起来实现某个总目标的一种组合。系统强调的是事物间的相互制约、运动和变化，强调的是“森林”，是全局。3.信息的本质和特性(1)信息的本质：    (a)信息是指由事物发出的各种可能感知的东西中含有意义的内容，而不是指事物的本身。    (b)信息的产生、传递、接收、存储都离不开物理载体。    (c)信息离不开能量。    (d)信息是靠物质和能量的变化来携带的。    (e)信息具有知识的特性。(2)信息的特性：    可以识别；可以转换；可以存储；可以传递；可以产生；可以共享。二、信号的

4、描述和分类    本章首先从有关信号、系统以及信号与系统的内在联系入手，引入信号与系统的一般数学描述及表示法。然后，利用这些数学表示法，阐明蕴含于其中的有关信号与系统的许多基本概念，介绍与讨论信号和系统的一些基本性质，从而建立起一个信号施加于系统，然后求取系统响应的分析体系。除此之外，在本章中还介绍了一些基本信号和基本系统，在信号与系统的理论和方法中，这些基本信号和基本系统起着特别重要的作用。以信息的概念和观点来研究信号和系统时，信号则是中心。它一方面包含着信息，另一方面系统的特性和组成也是由信号的形式决定的，因此必须透彻地了解和研究信号的各种属

5、性。要研究任何事物，总是要将其按一定的特征进行分类，然后一类一类地进行研究。   在不同研究领域和场合，对信号有不同的分类：    1.按实际用途：电视信号，雷达信号，控制信号，载波信号，广播信号和通信信号等。    2.按信号随时间变化的规律：随机信号，确定信号。    3.按自变量的取值特点。        连续时间信号：用全体实数描写时间。        离散时间信号：用特定的整数(实数)描写时间。    4.按信号幅值的取值特点：模拟信号，量化信号。    5.按能量：能量信号，功率信号。    6.按重复性：周期，非周期，概周期。   

6、 7.按信号自变量的个数不同：一维信号，多维信号。    8.按信号值属于复数还是只取值于实数：实信号，复信号。    9.按信号或序列在其定义区间上所有信号的模值大小可分为有界信号和无界信号。    不同类型信号的既有联系也有区别，如下所示。模拟信号量化信号抽样信号数字信号三、信号的类型与特点    信号波形的特佂表示为：周期、时间间隔、信号幅度、信号斜率和信号极性等。对实际应用中所遇到的信号来讲，有电视信号、雷达信号、控制信号和通信信号等等，这些信号各有其特点，它们的特点主要体现在呈现的波形和占有的频带上。同时，这些实际信号也存在某些共性，它

7、们的共性主要表现在信号波形的内在规律以及波形和频谱的关系上。在模拟通信系统中所遇到的信号都可以认为是以下四类信号的组合。1.非周期信号：不具有周而复始变化的性质的信号，在实际应用中，经常遇到的单一脉冲信号就是非周期信号的范例。如下图所示的两种脉冲波形。如果这些脉冲信号所代表的是电压信号，其积分就等于通过单位电感的电流。如果这些脉冲信号所代表的是电流信号，其积分就等于加到单位电容上的电压。无论是电压信号信号还是电流信号，信号平方的积分都代表加到一单位电阻上的能量，信号的能量总归是大于零的。在这里，用积分值、平方积分值和连续的频谱分布及较宽的占有频带

8、表示非周期信号的特点。    a.积分值：    >b.平方积分值：    c.连续的频谱分布和较宽的占有频带。2.周期信号：所谓周期信