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信号与系统,奥本海姆著,课程基本情况,总学时：64=课内学时56+实验学时8；,学分：4,使用教材：SignalsandSystems（第二版）（美）A.V.Oppenheim等著，刘树棠译，西安交通大学出版社，1998年3月,主讲教师：谢珺；Email：xiejuntut;Phone：13834169866;,适用专业：电子信息、通信工程、测控,你还记得吗？这些伟大的人,麦克斯韦提出电磁波理论（1864年）,1-2,傅里叶建立信号分析理论（1822年）,拉普拉斯建立变换分析理论（1802年）,香农创立信息论（1948年）,贝塔朗菲创立系统论（1948年）,维纳创立控制论（1948年）,图1记忆中的那些奠基人,1-3,图2莫尔斯与电报，贝尔与电话，马可尼与无线电,1-3,图3第一台计算机与今天的微型电脑,1-4,信息科学的应用与发展,信号与系统问题无处不在,烽火通信1,击鼓传令1,1,旗语2,2,图4古老通讯方式：烽火、旗语、击鼓传令等,图5近代通讯方式：电报、电话、无线通讯,Morse电报,一台老式人工电话交换台,手工电话接线员正在通过拔插电话交换板上的电线接驳电话。,图6现代通讯方式：计算机网络通讯、视频电视传播、卫星传输、移动通讯,课程介绍,本课程的地位是什么？,本课程要研究的问题是什么？,为什么要学习该课程？,怎样才能学好该课程？,“信号与系统”不仅是电子信息、通信、测控类专业学生的一门重要的专业基础课程也是研究生入学考试的必考课程之一,1、本课程的地位是什么？,1.1本课程与其他课程的关系,先修课程,后续课程,高等数学、线性代数、复变函数、大学物理、电路分析基础,通信原理、数字信号处理、自动控制原理、数字图象处理、微波技术,信号与系统,同学们，在全国硕士学位研究生入学考试中，“信号与系统”一直被列为必考的专业主干课程之一！,本课程,1.2信号与系统分析的主要应用领域,通信、电路设计、生物工程、远程医疗等；,信号处理、图象恢复与增强、噪声抑制等；,工业控制、资源遥感、地震预报、测控导航与制导、人工智能、高效农业、交通监控等；,经济预测、财务统计、股市分析等；,信号与系统分析的一个目的是研究系统对给定输入信号所产生的输出响应。,另一个目的是研究为了使给定输入信号经过系统后，其输出响应符合人们的希望或要求，系统应该具有什么样的特性，进而设计出该系统。,A,B,2、为什么要学习该课程？,3、本课程要研究的问题是什么？,信息的获取、交换、传输、处理、存储、再现、控制与利用等。,一切信息活动都离不开信号与系统的作用。,信息时代的特征,用信息科学和计算机技术的理论和手段来解决科学、工程和经济问题。,信息活动是指,3.1信号与系统的概念,信号总是作为一个或几个独立变量（自变量）的函数而出现，并携带着某些物理现象或物理性质的相关信息。,系统总会对给定的信号作出响应，产生另一个信号或另外的几个信号。,虽然在不同领域所表现出的信号与系统的物理性质不同，但有两个基本点是共同的，即：,信息：是指存在于客观世界的一种事物形象，凡是物质的形态、特性在时间或空间上的变化，及人类的各种社会活动都会产生信息。人类通过自己的感觉器官从客观世界获取各种信息。信息是对消息中的不确定性的度量。,消息：是用来表达信息的某种客观对象。如电报报文、电视图象、火光、声音、文字、图表、数字等等。,信号：是消息的表现形式，消息是信号的具体内容。信号通常表现为随自变量变化的物理量。如声、光、电、温度、力、速度等。,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。它是一个非常广泛的概念。系统可以是物理的，也可以是非物理的。系统可以很简单，也可以很复杂。,3.2几个基本概念,各种传输信号的方法：烽火、鼓声、旗语、电信号信号按物理属性分：电信号和非电信号，它们可以相互转换。,什么是信号？,电信号传输优点：容易产生，便于控制，易于处理。,本课程讨论电信号-简称“信号”,反馈系统,什么是系统？,一般来讲，系统是一个由若干互有关联的单元组成的并具有某种功能以用来达到某些特定目的的有机整体，其意义十分广泛。,例1,连续系统离散系统混合系统串联系统并联系统反馈系统,系统的串联,系统的并联,系统的反馈连接,例2：收发电子邮件系统,种类：通信系统、计算机系统、自动控制系统、生态系统、经济系统、社会系统。功能：传输信号、处理信号。,例如：一个RC电路是一个系统，一架照相机、电视机、汽车、输变电网、交通网、计算机网络、通信网、导弹防御控制系统等都是物理的系统；一个政府的经济决策支持过程、企业的管理调控体系、国家的司法体系、金融财政体系也是一个系统，只不过是非物理的系统。,因此，系统的概念是非常广泛的。系统分析的理论与方法当然也是极其重要的。,输入信号,输出信号,激励,响应,黑箱！,两大LTI系统：连续时间系统、离散时间系统（连续时间信号）、（离散时间信号）,3.3本课程所涉及的内容,信号的表达：表示为时间的函数、图形表示-波形信号分析法：时域分析；频域分析；变换域分析（包括S域和Z域）；,系统的描述：输入输出方程、状态空间系统分析法：时域分析；频域分析；变换域分析（包括S域和Z域）；,以信号分析为基础，建立分析LTI系统的相应方法：,以信号分解为核心思想，研究确知信号的分析方法：,连续时间信号自变量连续变化的信号，信号本身可以有间断点。,离散时间信号只在某些离散的时间点上才有定义的信号，本质上是一串有序的数值，也称为序列。,3.4信号与系统的分类,1）连续时间信号与离散时间信号,这两类信号都是自然界客观存在的。,如果一个系统的输入是连续时间信号，输出响应也是连续时间信号，则称该系统是连续时间系统。,如果系统的输入与输出都是离散时间信号，则称该系统是离散时间系统。,2）连续时间系统与离散时间系统,本课程将并行地讨论这两大类信号与系统的分析,信号与系统,信号分析,系统分析,连续系统,离散系统,连续信号,时域：信号表达为冲激信号的线性组合,频域：信号表达为正弦信号的线性组合（CFT，CTFT）,复频域（S域）：信号表达为复指数信号的线性组合（单边、双边）,离散信号,时域：信号表达为冲激序列的线性组合,频域：信号表达为正弦序列的线性组合（DFS，DTFT）,复频域（Z域）：信号表达为复指数序列的线性组合（单边、双边）,系统响应求解,系统描述,系统响应求解,系统描述,输入输出描述：N阶微分方程,状态空间描述：N个一阶微分方程组,时域：y(t)=f(t)*h(t),频域：Y(j)=F(j)*H(j),复频域（S域）：Y(s)=F(s)*H(s),时域：yn=fn*hn,频域：Y(ej)=F(ej)H(ej),复频域（Z域）：Y(z)=F(z)H(z),输入输出描述：N阶差分方程,状态空间描述：N个一阶差分方程组,信号与系统的课程体系,掌握信号与系统分析的基本概念、基本理论与基本分析方法，灵活应用所学习的理论与方法解决各种相关的问题。要做到：理解概念、掌握方法、多做多练、融会贯通。为此，必须认真地完成一定数量的习题。认真做好相关的教学实验。认真把握各个教学环节，充分利用答疑时间，及时解决学习中的疑难问题。,4、怎样才能学好该课程？,国内三大经典信号与系统教材,郑君里,应启珩,杨为理.信号与系统(第二版).北京:高等教育出版社,2003.,管致中,夏恭恪.信号与线性系统(第四版).北京:高等教育出版社,2004.,吴大正.信号与线性系统分析(第三版).北京:高等教育出版社,1998.,其他学习资源,燕庆明.信号与系统教程.北京:高等教育出版社,2007.陈后金,胡健,薛健.信号与系统.北京:高等教育出版社,2008.北京交通大学信号与系统教学网站,ThankYou!,
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