东南大学信号与系统课件第一章new

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1、第一章绪论§1-1信号传输系统本节将结合信号传输系统，对“信号与系统”课程的的一些应用背景和相关概念作简要介绍。一、信息的传输与处理l在人类社会的发展过程中，信息的传递一直是一个非常重要的任务。从古代的号角，烽火台，到今天的卫星通信，人类历史的发展与通信的发展有着至关重要的联系。l信号的传输与处理技术最早开始于利用电磁波传输信息的无线电通信，以后逐步扩大并发展成为现在的通信、自动控制、电子器件、计算机等学科。l随着科技的不断发展，信息传输技术也不断得到更新，信息传输的速度越来越快，信息传输量也越来越大，传输的内容语

2、言文字信息扩展到图片、视频等各种方式，传输的方式也有点对点传输发展到点对多点以及网络传输。通信与人们生活的有着非常紧密的关系。l从广义上看，很多现实生活中的系统，都可以看成是广义的信息传输系统。二、信息传输的任务信息传输的任务，就是将带有信息的信号，通过某种系统由发送者传送给接收者；l要完成这样的任务，必然要将带有信息的信号，通过某种系统，进行适当的处理和变换。转换用某种物理方式表达客观存在(事件)——>信息———————>消息(约定的符号)——>便于传输的信号Ø客观存在（事件），是人们要传输的对象。例如，战场上敌

3、方的兵力；某日某处的气温等等；Ø这些客观存在必须转换成人们能够读懂的消息，例如，语言，文字等；Ø消息本身可能并不适于处理，必须转换成为便于处理的信号，例如，转换为电信号，光信号，旗语，…………Ø在实际应用中，为了满足某些需要（例如，为了能够用无线电同时传输多个电台的信号），还要对信号进行进一步处理；Ø…………l所以，在通信中会遇到大量的信号转换和处理工作，这些工作都是用一些具有特定结构的意义的设备组成，这些设备都是系统。l不同的设备构成了不同的系统。三、通讯系统的组成Ø原始的消息（例如语言），经过某种特定的转换器（

4、例如麦克风），转换成为便于处理的电信号；Ø原始信息直接转换成的信号，可能未必适于直接传输，必须通过发射机，转换成为适合于传输的大功率射频信号（例如广播电台发射的中波信号）；Ø发射信号通过信道，进行长距离的传输，到达接收端；Ø接收端通过接收机，接收到发射机发射信号，然后转换成电信号；Ø通过某种转换器（例如扬声器），将电信号转换成原始的消息（语言信号），传达到接收者；l在传输过程中，会遇到各种各样的系统（例如上图中的转换器、发射机、信道、接收机等）。l“信号与系统”课程的主要内容，就是研究：Ø这些系统将对信号产生怎样的

5、影响？Ø满足某些需要的系统应该具有怎样的特性？Ø为了达到某种目的，应该设计怎样的系统？Ø………l这些工作对于通信系统有着非常重要的意义。l系统并不局限于通讯系统，“信号与系统”的研究对象也不止是通信系统。本课程中的很多理论和方法，也同时可以用于对其他系统的研究。§1-2信号的概念一、定义：要给“信号”下一个非常严格的定义非常困难。在我们的课程中给出了一个简单的定义：信号是随时间变化的物理量。例如：声音，交流电，广播电台信号，电视信号等在这个定义中：l信号必须是一个物理量，这样才能够传输和处理；l信号必须是一个变化量

6、，否则就没有必要传输；但是在上面的定义中，还是有一些局限性：l随着信号与系统应用范围的不断扩大，很多非物理系统也可以用信号与系统理论研究，从而信号也未必是物理量，例如，人口，股票指数等都是信号。l信号也未必是一个随时间变化的量，也可以是随空间等其它变量变化的量。例如，图象信号随空间位置变化。l按上面的定义，信号是一个随时间变化的一维函数。但是在实际应用中信号往往可能是随时间、空间等多为因素变化的多维函数。例如，视频信号就是随时间和（二维）空间变化的三维函数。只不过在传输中，一定要设法转换为一个随时间变化的一维信号；

7、在本课程中，采用上面的这个定义，是为了便于理解相关物理概念，同时也便于理解和叙述。实际上，再学习完本课程以后，可以完全不受这个定义的限制。二、信号的描述1、时域法：将信号表示成时间的函数例如：正弦信号：l信号具有一些时间特性，例如：变化快慢，周期长短，……2、频域（变换域）：通过正交变换，将信号表示成其它变量的函数。一般常用的是傅里叶变换。l信号的频域特性：频带的宽窄……l信号的频域特性与时域特性之间有密切关系，在后面的内容中我们将仔细讨论。相关的内容在第三章中介绍。三、信号的分类按照特性的不同，信号有不同的分类方

8、法。1、确定性信号：信号可以用一个确定的时间函数加以确定；例如：随机信号：信号不可以用一个确定的时间函数加以确定，只能用统计特性加以描述。l随机信号在本教材第十二章、第十三章中描述。本课程中主要研究确定性信号。2、连续信号：除若干不连续的时间点外，每个时间点t上都有对应的信号值。例如：离散信号：信号只在某些不连续的时间点上有信号值，其它时间点上信号没有定义。