信号与系统课程介绍

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,1,信号与系统,Signals&System,2011,年,2,月,2,信号与系统问题无处不在,在通信、航空航天、电路,设计、声学、地震学、生物医,学工程、化学过程控制和语音,处理等领域。,3,移动用户,基站,交换机,固定网络,固定用户,移动用户,基站,交换机,基站,移动用户,移动通信,4,手机组成,5,CT,成像,6,CT,成像,(From Picker),(From Siemens),7,系统,输入信号,输出信号,信号与系统的描述,什么是信号？,什么是系统？,输入信号作用于系统产生什么样的输出信号？,8,声音信号：,空气压力随时间变化的函数,音乐信号,鸟叫信号,语音信号,心音信号,9,气温和风速信号,10,心电信号,11,不同心脏病人的心电图：,心电信号,12,脑电信号,13,脑电信号,脑电的主要频率成分：,13Hz,的成分；受刺激或思考,14,人体生理信号：,ECG(,心电,),EEG(,脑电,),EOG(,眼电,),EMG(,肌电,),PCG(,心音,),等等。,社会信号,常见信号,电压，电流，磁通；,温度，压力，压强；,光，机械振动；,流量，水位，潮位；,价格，经济指数，股市指数；,电信号,15,静止的彩色图象：,三基色红,(R),、绿,(G),、蓝,(B),随空间位置变化的信号。,静止的单色图象：,亮度随空间位置变化的信号,f,(,x,y,),。,16,1,、信号的定义,信号：是消息的表现形式及传送载体，消息则是信号的具体内容。,消息是事物运动或状态的直接反映。,广义地说，信号是随一些参数变化的某种物理量。,2,、信号的表现形式,数学表达式或波形、图像,常为时间,(,t,),、,位置,(,x,y,),或,空间,(,x,y,z,),的函数,;,根据载体的不同，有各种信号，如声、光、电信号等。,3,、电信号（研究的主要信号形式）,电信号,:,通常指随时间变化的电压或电流。非电信号可以通过,传感器,转换成电信号，便于传输和处理。,一、什么是信号,17,电信号与非电信号的转换,例如：,传感器,现实世界的信号,电信号,处理,电信号,传感器,现实世界的信号,话筒,声压变化,电压信号,处理,电压信号,扬声器,空气压力信号,18,系统实例,19,1,、系统的定义,系统：是由若干相互作用和相互依赖的事物组合而成的具有特定功能的整体。,如手机、电视机、通信网、计算机网等。,所传送的语音、音乐、图象、文字等都可以看成信号。,2,、系统的基本作用,对输入信号进行加工和处理，将其转换为所需要的输出信号。,二、什么是系统,系统,输入信号,输出信号,激励,响应,20,信号与系统的关系,信号与系统是相互依存的整体。,1.,信号必定是由系统产生、发送、传输与接收，,没有离开系统孤立存在的信号；,2.,系统的重要功能就是对信号进行加工、变换与处理，没有信号的系统就没有存在的意义。,21,系统与电路的关系,1.,通常把系统看成比电路更为复杂、规模更大的组合,2.,处理问题的观点不同：,电路：着重在电路的结构和参数上，关心局部,系统：着重在输入输出之间的关系上，,即系统能实现何种功能，关心全局,22,信号与系统,研究的问题,信号分析,研究信号的基本性能。重点研究信号的描述、分类、分解、变换。,系统分析,信号作用于系统产生什么响应？即在给定系统的条件下，研究系统对于输入激励信号所产生的输出响应。,要进行系统分析，先要进行信号分析,23,教材,信号与系统,（第二版，上下册），,郑君里、应启珩、杨为理著，清华大学出版,社，,2000,该书基本概念清楚，例题具有代表性，习题丰富，答案齐全,内容丰富，便于自学,24,第,1,章 绪论,信号与系统基本概念,连续信号的时域分析,第,2,章,连续系统的时域分析,第,7,章,离散信号与系统时域分析,第,3,章,连续信号的频域分析,、抽样定理,第,4,章,连续信号与系统复频域分析,第,8,章,离散信号与系统,z,域、频域分析,第,5,章 傅里叶变换的应用,连续系统的频域分析,基,本,概,念,导,引,核,心,内,容,应用,和,拓展,主要内容及组织,连续,离散,整个课程以,信号分析,和,系统分析,为内容主线，信号分析是系统分析的基础，分析问题时，要分清是信号分析还是系统分析。,25,基本要求,理解本课程中以信号分析和系统分析为内容主线，掌握各章内容结构及其相互关系。,重点掌握信号与系统分析的物理含义，将,数学概念、物理概念,和,工程概念,相结合。,理解连续信号和系统的分析、离散信号和系统的分析体现了信号与系统由,时域到变换域,、由,连续到离散,的过程。,要求学生每,4,人组成一个小组，平时一起做思考题，做实验（一个小组交一份），在总结课和讨论课上选一名代表发言。,要求学生熟悉,MATLAB,编程。,26,关于本课程的教学,课堂讲授 重视物理含义、基本理论的应用，淡化推导,实例分析,作业练习,书面习题,课堂讨论 包括,1,次，课外阅读、解题方法、应用实例,课外实践 结合教材上的例题和习题上机实践,课程实验,包括,10,个实验，针对重点和难点训练,综合实验 包括,2,个，可选做一个，在课下完成，点评,书面答疑,将遇到的问题写出，交给老师,27,关于讨论课,专门的讨论课有,1,次，共,1,学时，题目自选，内容可以是课外阅读材料、解题方法、应用实例分析、实验分析。教师提前布置任务。,每,4,名同学组成一个讨论小组，并与教师讨论确定题目，根据所研究问题的需要自主决定搜索相关信息、学习相关知识和理论，写出专题研究报告，做幻灯片。,讨论课上选一名代表发言，包括自我陈述和教师、同学提问，可任意或指定小组成员回答问题。,28,讨论课,针对本课程第一至四章讲过的内容，讨论小组自拟题目，查找资料，准备报告。,时间：大概在第,9,周,参考题目（最好举例说明，将问题阐述清楚）,为什么要处理数字信号？,卷积计算，讲解作业题。,如何理解信号的频谱，如何求？,A/D,和,D/A,转换的过程。,其它,29,自学内容和课外实践,按讨论小组自学参考书,信号与系统,-MATLAB,综合实验,第一篇内容或别的有关,MATLAB,的书，了解,MATLAB,的基本功能和基本,操作。,安装,MATLAB,软件，学习基本,MATLAB,命令，,结合教材上的例题和习题上机实践。,30,本课程的考核,课程总成绩期末考试（,60,）综合实验（,5,）,+,考勤和平时作业（,15%,）,+,课程实验（,15,）,+,课堂讨论（,5%,）,期末考试为闭卷笔试形式。,考试内容侧重于基本概念、基本内容及其知识的综合应用。,31,参考书,1,、,信号与系统,-MATLAB,综合实验,，谷源涛、应启衍、郑君里，,高等教育出版社，,2008,2,、,信号与系统,，主编：陈后金，胡健，高等教育出版社，,2007,3,、,信号与系统,，,Alan V.Oppenheim,等著，刘树堂译，西安交通大学出版社，,1998,4,、,信号与系统学习指导及习题精解,，陈后金主编，清华、交大出版社，,2005,5,、,信号与线性系统分析,（第三版），吴大正，,高等教育出版社，,2008,.,