哈工大《信号与系统》课程讲义第一章.pdf

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1、§1.1信号与系统研究内容一、信号1.概念①消息、信号、信息、函数/图像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③信号：信号传输、信号交换、信号处理§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周期性周期信号：ft()ftn

2、T()，T为周期非周期信号：T伪随机信号：T很大的周期信号混沌信号(ChaosSignal)§1.1信号与系统研究内容③时间函数取值连续性模拟：连续幅度连续时间离散幅度抽样：连续幅度离散时间数字：离散幅度模拟抽样数字抽样量化信号信号信号A/D转换§1.1信号与系统研究内容[例1]：判断信号类型（习题1-1）f(t)f(t)(只取4,3,2,1)432t1t（a）（b）连续时间信号连续时间信号模拟信号离散幅度§1.1信号与系统研究内容[例1]：判断信号类型（习题1-1）f(t)f(t)只取(3,2,1)321tt（c）

3、（d）离散时间信号离散时间信号数字信号抽样信号§1.1信号与系统研究内容[例1]：判断信号类型（习题1-1）x(n)只取(0,1)x(n)只取(-1,1)11nn-1（e）（f）离散时间信号离散时间信号数字信号数字信号§1.1信号与系统研究内容④自变量个数一维：语音f(t)二维：图像f(x,y)多维三维：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信号的能量和功率特性*周期信号？2能量：Eftdt()(连续)；-*有限时间能量为有限值2内信号？Exn()(

4、离散)nT2*非周期信12功率：0Plimftdt()；号？TTT功率为2N有限值120Plimxn()*实际应用N21NnN中信号？非能量非功率：EP；§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调制解调低频信号已调低频信号信道接收端(调制信号)信号cos(t)0载波信号§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

5、.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6.信号传输：媒质—光纤、电话、电报、网络；涉及编码、调制、解调、解码；关心保密性、有效性、可靠性7.信号交换：如电子数据交换、程控交换机等8.信号检测：信号分析重要分支§1.1信号与系统研究内容e(t)r(t)利用系统完成信号的二、系统传输、交换和处理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、

6、人工§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、数学模型表示连续时间系统e(t)r(t)微分方程①离散时间系统x(n)y(n)差分方程混合系统e(t)y(n)x(n)r(t)§1.1信号与系统研究内容即时系统：输出决定于同时刻输入--代数方程R--无记忆系统②动态系统：输出与历史输入有关--微分、差分方程L、C、寄存器记忆电路—记忆系统集总参数：只含集总参数元件—常微分方程③R、L、C（时间函数）分布参数：含有分布参数元件--偏微分方程传输线、

7、波导（时间函数、空间位置）§1.1信号与系统研究内容线性系统：叠加性、均匀性④非线性系统e1(t)r1(t)？e2(t)r2(t)ae(t)+ae(t)ar(t)+ar(t)11221122时变：参数随时间变化⑤时不变：参数不随时间变化e(t)r(t)？e(t-t0)r(t-t0)§1.1信号与系统研究内容因果系统：输出变化出现在输入变化之后，即tt0时刻输出只与tt0及tt0⑥时刻输入有关，如rt()et(1)非因果系统：rt()et(1)因果信号：t=0时接入系统的信号（有始信号）稳定系统：有界输入有界

8、输出⑦et()Mrt()K,t不稳定系统§1.1信号与系统研究内容可逆：不同激励不同响应⑧如rt()5()et不可逆：不同激励相同响应2如rt()et()e1(t)r1(t)e2(t)=e1(t)系统逆系统§1.1信号与系统研究内容4.线性时不变系统（LinearTimeInvariant，LT