《信号与系统概述》PPT课件.ppt

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1、信号与系统分析序言信号与系统课程是电子通讯、自动控制、自动化、计算机、信号检测、信息处理、系统工程等专业的一门重要的技术基础课，是一门以工程数学与电路分析理论为基础，又是后续技术基础课和专业课的基础。课程特点：内容多、深、新、广，比较抽象，且习题类型多、内涵深、外延大、难度高、计算工作量大。内容重点：着重讲述信号与系统的基本概念和分析方法。一信号（signal）（1）消息（message）：待传送的是双方事先约定的方式组成的符号。如文字、语言、电码等。（2）信号是消息的表现形式，通常体现为随若干变量而变化的某种物理量。在数学上，可以描

2、述为一个或多个独立变量的函数。第一章信号与系统概述A信号的定义：运载消息的载体或一个传输消息的物理量（是随时间或空间等变化的量），如声、光、电等。B消息具体化为信号,以实现信号的传输、记忆、处理、转化与留传，通常从时间特性与频率特性两方面描述信号。例：为传送图象消息，发送者应把图象消息转化为电信号传出去。C表现形式：电信号、文字、图象等。D信号的时域波形图：以时间为横轴，以函数值为纵轴的直角坐标系中所绘出的信号的变化规律曲线。输入信号常用f(t)、g(t)、x(t)、e(t)等，输出信号常用y(t)、r(t)等。信号的分析方法：物理语言

3、描述与数学语言描述并重。一般通信系统的组成：转换器：消息转换成电信号或反之。如摄象管、显象管。信道：信号传输的通道。如线、空间、人造卫星等。2信号的分类（1）按时间变量取值不同分：连续信号：任意时间都有对应的函数值。离散信号：某特定的瞬时才有对应的函数值，其它时间无定义。连续时间信号的幅值可以是连续的也可以是离散的；离散信号的幅值可以是连续的也可以是离散的。图1-1连续信号图1-2离散信号图1-3周期信号（2）按信号的性质分：确定信号：可用确定的时间函数来描述，即某一确定时刻可确定相应的函数值（又分为周期、非周期信号）随机信号：不能用确

4、定的时间函数来描述，某一确定时间对应某一概率，如随机噪声。图1-4确定信号与随机信号波形（3）按信号的能量特点分：能量信号如在无限大的时间间隔内，信号的能量为有限值而信号的平均功率为零。功率信号如在无限大的时间间隔内，信号的平均功率为有限值而信号的能量为无穷。（4）另外还分为：一维、二维、调制信号、实、复信号等。二系统(system)1定义：在给定的输入作用下，完成某种功能以得到所输出的某些元件的组合体。即处理和传输各种信号的装置。如：电子系统、控制系统、调速系统；复杂的系统还可以有多个输入和多个输出。2分类（1）线性系统：满足迭加定理

5、的系统。非线性系统：不满足迭加定理的系统。线性条件又叫迭加定理条件，包括两个独立的内容：y1(t)+y2(t)图1-5系统的线性特性示意图（1）齐次性（均匀性、比例性）y(t)则ax(t)ay(t)若x(t)则x1(t)+x2(t)y2(t)y1(t);x2(t)（2）迭加性（可加性）若x1(t)例1.线性微分方程y″(t)+a1y′(t)+a0y(t)=f(t)例2．如图所示的乘法器是何系统？解：y=x1(t)x2(t)将输入扩大a倍y=a*x1(t)*a*x2(t)=a2*x1(t)x2(t)≠a*x1(t)x2(t)所以不满足齐次

6、性，为非线性x1(t)x2(t)乘法器y(t)（2）连续时间系统离散时间系统(3)时不变系统系统的参数不随时间改变。时变系统系统的参数随时间改变。时不变的特点：输出响应与输入的作用时刻无关，用数学形式描述为：设x(t)y(t)则x(t-τ)y(t-τ)图1-6非时变系统示意图注：时不变系统也可能是由互相补偿的时变元件组成。严格地说，实际系统都是时变的，时不变的性质只是一种理想概念。当参量随时间作缓慢变化时，可视为时不变系统，可使系统分析大大简化。本书主要研究线性时不变因果系统，其性质有：1）齐次性：Af(t)Ay(t)2）叠加性：f1(

7、t)+f2(t)y1(t)+y2(t)3）线性性：a1f1(t)+a2f2(t)a1y1(t)+a2y2(t)4）微分性：5）积分性：6）因果性：响应在激励之后。7）时不变性（定常性、延迟性）：x(t-τ)y(t-τ)（4）稳定系统输入有界，输出也有界。不稳定系统输入有界，输出无界。（5）因果系统能满足因果性质系统，当t﹥0时，作用于系统的激励，在t﹤0时不会在系统中产生响应。非因果系统同上相反。（6）可逆系统由系统的输出可以确定系统的输入。非可逆系统由系统的输出不可以确定系统的输入。（7）记忆系统系统的输出不仅与该时刻的输入有关，还与

8、其历史有关。非记忆系统系统的输出仅仅与该时刻的输入有关。（8）动态系统响应（输出）取决于输入和初始状态（y(t)=L[{qn(0)},x(t)]），初态实际反映输入x(t)的历史作用，此系统必包含有储能元件