信號與系統(tǒng)簡明教程教案第7章

信號與系統(tǒng)簡明教程教案第7章contents目錄第七章引言信號的頻域分析系統(tǒng)的頻域分析濾波器的設計與應用信號調制與解調章節(jié)總結與回顧第七章引言CATALOGUE01章節(jié)內容包括信號的分類、描述和運算，系統(tǒng)的分類、描述和分析方法等。通過本章的學習，讀者可以了解信號與系統(tǒng)的基本概念和原理，為后續(xù)章節(jié)的學習打下基礎。第七章主要介紹了信號與系統(tǒng)的基本概念和分析方法。章節(jié)概述掌握信號的定義、分類和描述方法。理解系統(tǒng)的定義、分類和描述方法。掌握信號的基本運算和變換方法。了解系統(tǒng)的基本分析方法和性能指標。01020304學習目標系統(tǒng)是指由若干相互作用和相互依賴的事物組合而成的具有特定功能的整體。非線性系統(tǒng)是指不滿足疊加性和均勻性的系統(tǒng)。時變系統(tǒng)是指系統(tǒng)參數隨時間變化，即輸入信號產生輸出響應的起點不固定，而是隨時間變化的系統(tǒng)。信號是運載消息的工具，是消息的載體。從廣義上講，它包含光信號、聲信號和電信號等。線性系統(tǒng)是指同時滿足疊加性與均勻性（又稱為齊次性）的系統(tǒng)。時不變系統(tǒng)是指系統(tǒng)參數不隨時間變化，即無論輸入信號作用的時間起點如何，輸出信號響應的起點總與輸入信號時間起點相對應。010203040506關鍵術語和概念信號的頻域分析CATALOGUE02010204傅里葉級數傅里葉級數的定義和物理意義三角形式的傅里葉級數指數形式的傅里葉級數傅里葉級數的收斂條件03傅里葉變換的定義和物理意義常用信號的傅里葉變換傅里葉變換的性質周期信號的傅里葉變換傅里葉變換頻域特性與性質頻域的基本概念頻域中的時移和頻移特性頻域中的卷積和相關特性信號的頻譜和功率譜系統(tǒng)的頻域分析CATALOGUE03

系統(tǒng)函數與頻率響應系統(tǒng)函數的定義系統(tǒng)函數是描述系統(tǒng)對復指數信號響應的數學工具，通常表示為$H(jomega)$或$H(s)$。頻率響應的概念頻率響應是指系統(tǒng)在正弦信號激勵下的穩(wěn)態(tài)響應，反映了系統(tǒng)對不同頻率信號的傳輸特性。幅度響應和相位響應幅度響應描述系統(tǒng)對不同頻率信號的放大或衰減程度，相位響應描述系統(tǒng)對不同頻率信號的相位延遲或超前。穩(wěn)定性的定義01穩(wěn)定性是指系統(tǒng)在受到有界輸入信號激勵時，其輸出信號也是有界的。頻率響應與穩(wěn)定性的關系02系統(tǒng)的穩(wěn)定性可以通過其頻率響應來判斷。如果系統(tǒng)函數在復平面上沒有位于右半平面的極點，則系統(tǒng)是穩(wěn)定的。奈奎斯特穩(wěn)定判據03奈奎斯特穩(wěn)定判據是一種通過系統(tǒng)函數的頻率響應來判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性的方法。它要求系統(tǒng)函數在復平面上的奈奎斯特圖不包圍點(-1,j0)。穩(wěn)定性與頻率響應的關系無失真?zhèn)鬏數亩x無失真?zhèn)鬏斒侵赶到y(tǒng)在傳輸信號時，不改變信號的形狀和幅度，僅對信號進行時間上的延遲。線性時不變系統(tǒng)的無失真?zhèn)鬏攲τ诰€性時不變系統(tǒng)，如果其沖激響應滿足一定的條件，如具有常數幅度和線性相位特性，則該系統(tǒng)可以實現(xiàn)無失真?zhèn)鬏?。無失真?zhèn)鬏敆l件濾波器的設計與應用CATALOGUE04濾波器是一種選頻裝置，可以使信號中特定的頻率成分通過，而極大地衰減其他頻率成分。濾波器定義濾波器的作用濾波器的性能指標濾波器在信號處理、數據傳輸和減少干擾等方面起著重要的作用。濾波器的主要性能指標包括通帶增益、阻帶衰減、截止頻率和帶寬等。030201濾波器的基本概念全通濾波器允許所有頻率的信號通過，但改變信號的相位。帶阻濾波器阻止一定頻率范圍內的信號通過，允許此范圍以外的信號通過。帶通濾波器允許一定頻率范圍內的信號通過，衰減此范圍以外的信號。低通濾波器允許低頻信號通過，衰減高頻信號。高通濾波器允許高頻信號通過，衰減低頻信號。濾波器的類型與特性巴特沃斯濾波器具有最平坦的通帶和單調下降的阻帶特性。巴特沃斯濾波器設計法切比雪夫濾波器在通帶或阻帶內具有等波紋特性，可以選擇性地優(yōu)化通帶或阻帶的性能。切比雪夫濾波器設計法貝塞爾濾波器具有線性相位特性，適用于需要保持信號相位不變的場合。貝塞爾濾波器設計法橢圓濾波器在通帶和阻帶內都具有等波紋特性，且阻帶衰減速度最快，但相位特性較差。橢圓濾波器設計法濾波器的設計方法信號調制與解調CATALOGUE05調制是將基帶信號轉換為適合在信道中傳輸的已調信號的過程。調制的定義根據調制信號的性質，調制可分為模擬調制和數字調制兩大類。調制的分類提高信號抗干擾能力、實現(xiàn)多路復用、減小信號帶寬等。調制的目的信號調制的基本概念通過改變載波的幅度來傳遞信息，常見的幅度調制方式有調幅（AM）和雙邊帶調制（DSB）。幅度調制的原理將基帶信號與載波相乘，得到已調信號。解調時，通過檢波器提取出基帶信號。幅度調制的實現(xiàn)優(yōu)點是技術成熟、實現(xiàn)簡單；缺點是抗干擾能力差，帶寬利用率低。幅度調制的優(yōu)缺點幅度調制與解調頻率調制的實現(xiàn)將基帶信號轉換為頻率變化，再與載波相乘得到已調信號。解調時，通過鑒頻器或鎖相環(huán)提取出基帶信號。頻率調制的原理通過改變載波的頻率來傳遞信息，常見的頻率調制方式有調頻（FM）和相位調制（PM）。頻率調制的優(yōu)缺點優(yōu)點是抗干擾能力強，適用于高質量音頻傳輸；缺點是帶寬利用率較高，且實現(xiàn)相對復雜。頻率調制與解調章節(jié)總結與回顧CATALOGUE060102信號與系統(tǒng)基本概念信號是傳遞信息的物理量，系統(tǒng)是對信號進行變換或處理的物理過程。連續(xù)時間信號與離散時間…連續(xù)時間信號是時間連續(xù)變化的信號，如正弦波；離散時間信號是時間離散、幅度連續(xù)的信號，如數字序列。線性時不變系統(tǒng)線性系統(tǒng)滿足疊加性和齊次性，時不變系統(tǒng)意味著系統(tǒng)特性不隨時間變化。卷積與卷積定理卷積是描述線性時不變系統(tǒng)對輸入信號響應的重要工具，卷積定理則建立了時域卷積與頻域乘積之間的關系。傅里葉變換與頻譜分析傅里葉變換將時域信號轉換為頻域信號，便于分析信號的頻率成分。030405關鍵知識點總結思考題1解答習題1解答思考題2解答什么是線性時不變系統(tǒng)？它有哪些基本性質？線性時不變系統(tǒng)是指同時滿足線性性和時不變性的系統(tǒng)?；拘再|包括疊加性、齊次性、時不變性和穩(wěn)定性。卷積在信號處理中有何作用？如何計算卷積？卷積在信號處理中用于描述線性時不變系統(tǒng)對輸入信號的響應。計算卷積可以通過圖形方法或解析方法進行，其中解析方法包括直接計算法和利用卷積定理進行頻域計算。已知某線性時不變系統(tǒng)的單位沖激響應為h(t)，求該系統(tǒng)對輸入信號f(t)的響應y(t)。根據卷積的定義，系統(tǒng)對輸入信號f(t)的響應y(t)可以通過計算h(t)與f(t)的卷積得到，即y(t)=h(t)*f(t)。具體計算過程可根據卷積的定義和性質進行。思考題與習題解答《信號與系統(tǒng)》（第二版），奧本海姆著，電子工業(yè)出版社。該書對信號與系統(tǒng)的基礎理論進行了全面深入的闡述，適合作為進一步學習的參考書籍。