信號與系統分析

——電子教案1信號與系統分析緒論本課程的重要性和要解決的問題信息時代的特征——用信息科學和計算機技術的理論和手段來解決科學、工程和經濟問題.對各種信息進行提取、傳輸和處理，必然涉及到信號與系統。2信號與系統分析緒論信號與系統的理論與方法在很多科學領域起重要作用

古老通訊方式：烽火、旗語、信號燈近代通訊方式：電報、電話、無線通訊現代通訊方式：計算機網絡通訊、視頻電視傳播、衛星傳輸、移動通訊3信號與系統分析緒論信息科學已滲透到所有現代自然科學和社會科學領域工業監控、生產調度、質量分析、資源遙感、地震預報、人工智能、高效農業、交通監控宇宙探測、軍事偵察、武器技術、安全報警、指揮系統經濟預測、財務統計、市場信息、股市分析電子出版、新聞傳媒、影視制作遠程教育、遠程醫療、遠程會議虛擬儀器、虛擬手術4信號與系統分析緒論信息技術的應用舉例

生物醫學信號處理應用舉例濾波以前干擾嚴重濾波以后干擾祛除5信號與系統分析緒論

兩大模塊:信號與系統研究的對象:線性時不變系統(LTI)信號的分析法___時域分析;頻域分析;變換域分析系統的分析法___時域分析;頻域分析;變換域分析系統的設計本課程所涉及的內容6信號與系統分析緒論本課程要解決的問題要有效的傳輸、處理信號，就必須對信號的屬性，對傳輸、處理信號的系統有透徹的了解，因而必須學會分析信號與系統的理論和方法。研究信號與系統的基本理論和基本方法:(1).信號分析:

連續時間信號離散時間信號(2).線性系統分析:連續時間LTI系統的分析離散時間LTI系統的分析--------時域分析法、頻域分析法、變換域分析法信號活動中的系統設計(3)信號活動中的系統設計7信號與系統分析緒論《信號與系統分析》課程大綱信號與系統概論 信號與系統概論。第一章信號與系統討論信號與系統及有關的基本概念，常用的基本信號，系統的性質，系統的框圖表示。第二章信號與系統的時域分析討論LTI系統時域分析法，包括信號在時域的分解，卷積積分和卷積和。系統的性質。第三章拉普拉斯變換應用拉氏變換分析線性系統

8信號與系統分析緒論第四章Z變換 并行的討論連續時間信號與系統和離散時間信號與系統在變換域的分析方法，并建立連續時間信號與離散時間信號之間的聯系。第五章連續時間信號與系統的傅里葉分析

連續時間周期信號和非周期信號的傅立葉變換，傅立葉變換的基本性質，連續時間LTI系統的頻域分析（卷積定理）和抽樣定理。第六章離散時間信號與系統的傅里葉分析與第四章并行的討論離散時間信號與離散時間LTI系統的頻域分析法。9信號與系統分析緒論

10信號與系統分析緒論第七章模擬與數字濾波器

付里葉分析的一種應用，建立連續時間信號與離散時間信號的聯系。11信號與系統分析緒論1.A.V.Oppenheim,A.S.WillskywithI.T.Young.SignalsandSystems.Prentice-Hall.Inc.1997.2.吳湘淇.信號系統與信號處理.北京電子工業出版社1996.3.鄭君里楊為理.信號與系統.清華大學出版社,1999.4.管致中夏恭恪.信號與線性系統.人民教育出版社19835.姜建國，曹建中，高玉明.信號與線性系統分析基礎.清華大學出版社,1999.參考書目錄12信號與系統分析緒論對學生的幾點要求：聽課作業實驗答疑13信號與系統分析緒論緒論信號的概念信號的分類信號的特征系統的概念系統的分類信號與系統分析14信號與系統分析緒論§1.1 信號的概念§1.1.1信息與信號1.信息——由一定的符號按照一定的規律排列起來具有某種含義的對象.例如:語言、文字、圖畫、數據、符號等→信號，以便遠距離、高速、高效傳輸2.信號——是信息的載體,信息的表達形式，信息則是信號的具體內容,在信息活動中信號則指欲傳輸待處理的對象.15信號與系統分析緒論§1.1.1 信號的概念3.信號的描述物理上：信號是信息的載體通常表現為隨時間變化的物理量，如：聲、光、電、力等。電信號：隨時間變化的電壓、電流、電荷、磁通。數學上：信號是一個或多個變量的函數形態上：信號表現為一種波形語言、文字圖畫、數據符號16信號與系統分析緒論信號的數學描述——表達式周期=2*pi相位=0.5幅度=A17信號與系統分析緒論對阻尼振蕩的數學描述18信號與系統分析緒論一段鳥鳴的聲音的時域波形19信號與系統分析緒論鳥鳴在不同頻率時的幅度分布—頻譜20信號與系統分析緒論鳥鳴聲的時—頻譜陣圖21信號與系統分析緒論§1.1.2信號分類：

1.確知信號:具有確定的函數關系(自變量的函數).

隨機信號:不可預知的信號，例如信號傳輸中的干擾、噪聲等。本課程只研究確知信號2.連續時間信號：自變量的取值范圍是連續的，在實數域內取值。

離散時間信號：自變量只能取整數，也稱為離散時間序列。

22信號與系統分析緒論注:n只能取整數,在兩個整數值之間沒有定義,x[n]可以描述自變量本來就是離散的現象,而大多數情況下它是連續信號經過采樣后得到的離散序列?數字信號函數值取整數的離散時間信號.23信號與系統分析緒論連續時間信號的例子：離散時間信號的例子：

連續時間信號離散時間信號24信號與系統分析緒論§1.1.2

信號分類：

3.周期信號和非周期信號。

連續時間周期信號

離散時間周期信號

25信號與系統分析緒論§1.1.3信號的特征:自變量的函數具有:

1.時間特性(位移)-----波形的變化2.頻率特性(頻率分量:幅度、相位，信號帶寬)

3.能量特性

26信號與系統分析緒論3.信號的能量特性：連續時間信號在區間的能量定義為：連續時間信號在區間的平均功率定義為：27信號與系統分析緒論離散時間信號在區間的能量定義為在區間的平均功率為

周期信號能量：用它的平均功率表征:28信號與系統分析緒論（以T為周期）或（以N為周期）29信號與系統分析緒論§1.2系統的概念§1.2.1系統:若干相互依賴、相互作用的事物組合而成的具有特定功能的整體或某一個過程---完成信號某種活動的過程,可以是物理的或非物理的系統.§1.2.2系統的分類:

連續時間系統離散時間系統30信號與系統分析緒論按系統自身的特性，分為：線性與非線性系統時變與時不變系統即時系統與動態系統（記憶與非記憶）因果與非因果系統可逆與不可逆系統穩定與不穩定系統集總參數與分布參數系統

本課程只討論集總參數LTI系統§1.2.2系統的分類31信號與系統分析緒論§1.3信號與系統分析§1.3.1信號分析:

基本目的：是揭示信號自身的特性(時間特性、頻率特性)，以及信號發生改變時，其特性相應的變化。

基本思想：信號分解為簡單基本單元信號的線性組合，這種分解可以在時域、頻域、變換域進行，相應產生了三種分析方法。32信號與系統分析緒論§1.3.1信號分析:時域：以(t)

(n)

作為基本單元頻域：以ejtejn

作為基本單元變換域：以estZn

作為基本單元從連續時間信號離散時間信號，產生了抽樣理論。為適應數字信號處理數字信號分析DFTFFT小波分析，時頻分析抽樣繼續發展33信號與系統分析緒論§1.3.2系統分析:系統分析的任務：（１）求特定系統對給定輸入的響應（２）從已知系統的激勵與