郑君里信号与系统总复习.ppt

信号与系统总复习,第一章绪论,1、信号的概念2、分类：典型的连续时间信号：指数、正弦、复指数、抽样、钟形、(t),u(t),eat,sin(0t),Sa(kt)3、信号的运算：移位、反褶、尺度变换、微分运算、相加、相乘4、奇异信号：单位斜变、阶跃、冲激（特性）、冲击偶5、信号的分解：脉冲分量、6、系统模型及其分类7、线性是不变系统的基本特性：线性（叠加性、均匀性）、时不变特性、微分特性、因果特性,两对关系式,欧拉公式,推出公式,一般情况,注意！,先展缩：,a1，压缩a倍；a1，扩展1/a倍,后平移：,+，左移b/a单位；，右移b/a单位,一切变换都是相对t而言最好用先翻缩后平移的顺序,加上反褶：,解法一：先求表达式再画波形。,第一章绪论,尺度变换特性,关于冲激信号,偶函数,四种奇异信号具有微积分关系,举例：如图所示波形f(t)，求y(t)=f(t)。,解：,(2),(-1),【例】判断下列系统是否时不变系统？1）2）3）,直观判断时变系统：若前出现变系数，或有反转、展缩变换，则系统为时变系统。,第二章连续时间系统的时域分析,微分方程式的建立与求解零输入响应与零状态响应冲激响应卷积及其性质(方便求零状态响应),关系！,说明：原课件中涉及到的0点跳变、冲激函数匹配法不做要求。,系统分析过程,经典法:前面电路分析课里已经讨论过，但与(t)有关的问题有待进一步解决h(t)；,卷积法:任意激励下的零状态响应可通过冲激响应来求。(新方法)：与冲激函数、阶跃函数的卷积,（一）冲激响应h(t)1）定义系统在单位冲激信号(t)的激励下产生的零状态响应。2）求解形式与齐次解相同,卷积定义：,利用卷积可以求解系统的零状态响应。,卷积的性质,主要内容,代数性质,微分积分性质,与冲激函数或阶跃函数的卷积,交换律,分配律,结合律,第三章傅立叶变换,周期信号的傅立叶级数三角函数形式、指数形式典型信号的频谱：G(t),(t),u(t),Sa(t)傅立叶变换非周期信号的傅立叶变换傅立叶变换的性质对称性，线性、尺度变换特性、时移性（符号相同），频移性（符号相反）奇偶虚实性、微分特性、积分特性卷积定理周期信号的傅立叶变换与单脉冲信号的傅立叶级数的系数的关系抽样信号的傅立叶变换与抽样脉冲序列的傅氏变换及原连续信号的傅立叶变换的关系抽样定理时域抽样定理、频域抽样定理注意2倍关系！,第三章傅立叶变换,周期信号的傅立叶级数,称为f(t)的傅立叶级数（三角形式）,三角形式傅立叶级数的傅里叶系数：,傅立叶级数与傅立叶系数的联系与区别,注意！,直流系数,余弦分量系数,正弦分量系数,指数形式傅立叶级数的傅里叶系数,称为指数形式的傅立叶级数,Fn:指数形式傅立叶级数的傅立叶系数,已知某函数时域图形，会求其傅立叶级数,三个性质,引入负频率,注意：冲激函数序列的频谱不满足收敛性,矩形波：,频谱图,图1,例2已知周期信号f(t)如下，画出其频谱图。,解将f(t)整理为标准形式,例1的频谱图(a)振幅图；(b)相位图,3.傅立叶变换对,傅立叶正变换,傅立叶反变换,=Ff(t),=F-1F(),时域信号,f(t)的频谱,典型信号的傅立叶变换对总结,傅立叶变换特性主要内容,对称性质线性性质奇偶虚实性尺度变换性质时移特性频移特性微分性质时域积分性质,27,(二）奈奎斯特（Nyqist）抽样率fs和抽样间隔Ts,从前面的频谱图可以看出，从抽样信号重建原信号的必要条件：,抽样频率大于等于原信号最高频率的2倍,例2已知实信号x(t)的最高频率为fm(Hz)，试计算对各信号x(2t)，x(t)*x(2t)，x(t)x(2t)抽样不混叠的最小抽样频率。,对信号x(2t)抽样时，最小抽样频率为,4fm(Hz)；,对x(t)*x(2t)抽样时，最小抽样频率为,2fm(Hz)；,对x(t)x(2t)抽样时，最小抽样频率为,6fm(Hz)。,解：根据信号时域与频域的对应关系及抽样定理得：,第四章拉普拉斯变换、连续时间系统的s域分析,定义：单边拉氏变换、双边、收敛域、常用函数的拉氏变换拉氏变换的性质线性、原函数微分、原函数积分、时域平移、s域平移、尺度变换、初值、终值卷积特性拉氏逆变换部分分式展开法（求系数）系统函数H(s)定义（两种定义方式）求解（依据两种定义方式）,一些常用函数的拉氏变换,1.阶跃函数,2.指数函数,全s域平面收敛,3.单位冲激信号,拉普拉斯变换与傅里叶变换的关系,1）当收敛域包含j轴时，拉普拉斯变换和傅里叶变换均存在。,2）当收敛域不包含j轴时，拉普拉斯变换存在而傅里叶变换均不存在。,3）当收敛域的收敛边界位于j轴时，拉普拉斯变换和傅里叶变换均存在。,例2计算下列信号的拉普拉斯变换与傅里叶变换。,解：时域信号傅里叶变换拉普拉斯变换,不存在,逆变换一般情况,求k11，方法同第一种情况：,求其他系数，要用下式：,例5：线性时不变系统的模型如下，且已知：f(t)=U(t)，y(o-)=2，y(o-)=1。求系统零输入响应、零状态响应以及全响应y(t)。,解：,零输入分量：,零状态分量：,全响应：,1.定义,一系统函数,响应的拉氏变换与激励的拉氏变换之比,4.6系统函数(网络函数)H(s),二H(s)零、极点与h(t)波形特征的对应,在s平面上，画出H(s)的零极点图：极点：用表示，零点：用表示,1系统函数的零、极点,例4-7-1,极点：,零点：,画出零极点图：,考虑到无穷远处可能存在零点或极点，则极点和零点的总数相等。,因果系统的s域判决条件：稳定系统：H(s)的全部极点位于s平面左半平面（不包括虚轴）；不稳定系统：H(s)的极点落于s平面的右半平面，或在虚轴上具有二阶以上的极点；临界稳定系统：H(s)的极点落于s平面的虚轴上，且只有一阶极点。,第五章傅里叶变换应用于通信系统,1.掌握利用系统函数H（jw）求响应，理解其物理意义2.深入理解无失真传输的定义、特性。3.熟练掌握理想低通滤波器的频域特性和冲激响应、阶跃响应。4.掌握调制和解调以及带通滤波器的运用。,3、信号无失真传输的条件（对系统提出的要求）,几点认识：,要求幅度为与频率无关的常数K，系统的通频带为无限宽。,不失真的线性系统其冲激响应也是冲激函数。,相位特性与成正比，是一条过原点的负斜率直线。,例1已知一LTI系统的频率响应为,(1)求系统的幅度响应|H(jw)|和相位响应(w)，并判断系统是否为无失真传输系统。(2)当输入为x(t)=sint+sin3t(-t)时，求系统的稳态响应。,解：(1)因为,所以系统的幅度响应和相位响应分别为,系统的幅度响应|H(jw)|为常数，但相位响应(w)不是w的线性函数，所以系统不是无失真传输系统。,(2),解：,例如图所示系统中，已知输入信号x(t)的频谱X(jw)，试分析系统中A、B、C、D各点及y(t)的频谱并画出频谱图，求出y(t)与x(t)的关系。,解：,例9如图所示系统中，已知输入信号x(t)的频谱X(jw)，试分析系统中A、B、C、D各点及y(t)的频谱并画出频谱图，求出y(t)与x(t)的关系。,解：,例9如图所示系统中，已知输入信号x(t)的频谱X(jw)，试分析系统中A、B、C、D各点及y(t)的频谱并画出频谱图，求出y(t)与x(t)的关系。,解：,例9如图所示系统中，已知输入信号x(t)的频谱X(jw)，试分析系统中A、B、C、D各点及y(t)的频谱并画出频谱图，求出y(t)与x(t)的关系。,解：,例9如图所示系统中，已知输入信号x(t)的频谱X(jw)，试分析系统中A、B、C、D各点及y(t)的频谱并画出频谱图，求出y(t)与x(t)的关系。,小结,