信号与系统得基本概念范勤儒.ppt

2020 1 22 1 主要参考文献 1 OppenheimAV WillskyAS NawabSH 刘树棠译 信号与系统 第二版 西安 西安交通大学出版社 1998 2 OppenheimAV SchaferRW BuckJR 刘树棠 黄建国译 离散时间信号处理 第二版 西安 西安交通大学出版社 2001 3 于慧敏 凌明芳 胡中功编 信号与系统 北京 化学工业出版社 2002 4 于慧敏 凌明芳 史笑兴 杭国强编 信号与系统学习指导 北京 化学工业出版社 2004 2020 1 22 2 提要 1 信号 系统的分类2 常用基本信号 1 连续时间信号 2 离散时间信号3 信号组合运算和自变量运算3 系统模型及互联4 系统基本性质 2020 1 22 3 1 1信号分类与表示1 信号的定义信号是带有信息 如语言 音乐 图像 数据等 的随时间 和空间 变化的物理量或物理现象 其随时间t变化的图像称为信号的波形 如调幅波信号波形 语音信号波形 2020 1 22 4 2 信号的分类 确定性信号与随机性信号 确定性信号 能用时间t的确定函数表示的信号 随机信号 不能用时间t确定函数表示的信号 本门课程研究的是确定性信号 2020 1 22 5 确定信号 2020 1 22 6 平稳随机信号 语音信号 2020 1 22 7 均匀分布白噪声 无物理意义随机信号 直方图 2020 1 22 8 高斯分布白噪声 无物理意义随机信号 直方图 2020 1 22 9 连续时间信号与离散时间信号 信号按时间自变量的取值是否连续分为连续时间信号和离散时间信号 简称连续信号和离散信号 连续时间信号 除了若干个不连续点外 在任何其他时刻 时间 t 函数 x t 均连续变化的信号 例如 温度 湿度 气压等信号 2020 1 22 10 离散时间信号 时间是离散的 如图中0 1 2 3 整数变化 无量纲 函数是连续变化的函数 如 x 1 3 5 x 2 3 6 x 3 5 1 通常也称为序列 两个相邻时间间隔称为采样周期 T 单位 s 采样时间 T 3 2 3 3 5 1 2020 1 22 11 数字信号 如果将离散信号函数值加以量化 并用编码表示 这种经量化后的信号称之为数字信号 2020 1 22 12 3 2 3 3 5 1 2020 1 22 13 周期信号与非周期信号连续周期信号 满足最小正值T0称为x t 的基波周期 T0 0 离散周期信号 N为正整数 最小正整数值N0称为x n 的基波周期 0 0 0 2020 1 22 14 例 连续周期信号 0 0 0 2020 1 22 15 例 周期N 3 0 0 0 0 2020 1 22 16 2020 1 22 17 奇信号与偶信号偶信号 信号关于纵坐标偶对称 奇信号 信号关于纵坐标奇对称 原点对称 2020 1 22 18 任意信号可分解 偶部 奇部 2020 1 22 19 例 信号偶部 信号奇部 2020 1 22 20 1 信号能量与功率1 单位电阻 1 消耗的瞬时功率 能量信号与功率信号 2020 1 22 21 2020 1 22 22 能量信号 满足能量E有限 功率P趋于0的信号 功率信号 满足功率P有限 能量E趋于无限大的信号 无限能量 无限功率信号 功率P 能量E均趋于无限大信号 2020 1 22 23 例 能量信号 有限能量 零功率幅度有限的时限信号 不为0的函数对应的时间为有限长 必为能量信号 连续时间信号举例 2020 1 22 24 例 功率信号 无限能量 有限功率幅度有限的周期信号必为功率信号 2020 1 22 25 例 无限能量 无限功率信号 按多项式或指数增长的信号为无限能量 无限功率信号 2020 1 22 26 离散信号举例 能量信号 功率信号 无限功率 无限能量信号 2020 1 22 27 1 2系统表示与分类系统 能实现某种功能的载体 可以是硬件 也可以是软件 模拟信号处理 AnalogSignalProcessing 系统数字信号处理 DigitalSignalProcessing 系统 信号处理 提取 放大 存储 传输等 2020 1 22 28 1 2基本的连续时间信号1 2 1连续时间复指数信号与正弦信号 1 连续时间复指数信号 C为复数 1 实指数信号 C为实数 实数 时 2020 1 22 29 实指数信号 t 0 t 0 2020 1 22 30 2 周期复指数和正弦信号 周期复指数信号 基波周期 2020 1 22 31 正弦信号与余弦信号相位相差 统称正弦信号零相位正弦信号 初相位正弦信号 2020 1 22 32 2 周期复指数 正弦信号特点 周期信号 2020 1 22 33 最小公倍数 2020 1 22 34 4 复指数 正弦信号重要性 任何信号都可由谐波的组合表示 周期信号 非周期信号Fourier变换 FT Fourier级数 FS 线性 谐波 谐波 系统频域分析的基础 2020 1 22 35 3 一般的复指数信号 2020 1 22 36 1 2 2奇异函数 函数本身有不连续点或导数 积分有不连续的点的函数 1 连续时间单位阶跃信号 冲激信号及其相关函数 2020 1 22 37 定义 2020 1 22 38 特点 1 2020 1 22 39 2 2020 1 22 40 2020 1 22 41 1 2020 1 22 42 2 3 4 2020 1 22 43 定义 2020 1 22 44 抽样函数 定义 定义 特点 特点 2020 1 22 45 8 单位连续冲激串信号 0 T 2T 3T T 2T 3T 1 t 2020 1 22 46 单位序列信号 2020 1 22 47 2020 1 22 48 1 无缩放 2 乘积性质 3 移位性质 4 对称性 2020 1 22 49 4 单位离散冲激串序列 0 N 2N 3N N 2N 3N 1 n 2020 1 22 50 5 矩形序列 0 N 1 1 n 2020 1 22 51 5 实数 2020 1 22 52 6 2020 1 22 53 2020 1 22 54 2020 1 22 55 2020 1 22 56 1 4信号的组合运算及自变量变换 1 信号的组合运算 加 减 乘 除运算 2 信号的微分 积分运算 连续信号 自变量变换 只涉及自变量 时间轴 的简单变换 1 时间移位 2 时间反转 2020 1 22 57 例 2 2 2 t 2020 1 22 58 2020 1 22 59 3 时间缩放时间轴上压缩或拉伸 尺度变换 2020 1 22 60 例 2020 1 22 61 离散 抽取内插例 零内插 阶跃内插 2020 1 22 62 例求 2020 1 22 63 2020 1 22 64 2020 1 22 65 1 5连续系统与离散系统 2020 1 22 66 2020 1 22 67 第n 1个值 第n个值 2020 1 22 68 2020 1 22 69 2020 1 22 70 1 6基本系统性质 令 线性 零输入必然零输出 系统满足齐次性及可加性 2020 1 22 71 非线性 非线性 非线性 线性 线性 2020 1 22 72 非线性 2020 1 22 73 时变 时变 时不变 时不变 系统特性不随时间变化 2020 1 22 74 时不变 时不变 时变 2020 1 22 75 2020 1 22 76 记忆系统 非记忆系统 记忆系统 2020 1 22 77 累加器的逆系统为 差分器 2020 1 22 78 不可逆 不可逆 不可逆 2020 1 22 79 四 因果性因果系统 当前输出仅取决于当前输入和 或过去的输入 与未来无关 例非因果系统 当前输出与未来有关例 测试因果性 非因果 因果 非因果 2020 1 22 80 五 稳定性稳定系统 有界输入有界输出 BIBO BoundedInputBoundedOutput 非稳定系统 有界输入无界输出测试稳定性 非稳定 稳定 非稳定 非稳定