信號與系統(tǒng)分析緒論課件

信號與系統(tǒng)分析

——電子教案1信號與系統(tǒng)分析緒論本課程的重要性和要解決的問題信息時代的特征——用信息科學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的理論和手段來解決科學(xué)、工程和經(jīng)濟(jì)問題.對各種信息進(jìn)行提取、傳輸和處理，必然涉及到信號與系統(tǒng)。2信號與系統(tǒng)分析緒論信號與系統(tǒng)的理論與方法在很多科學(xué)領(lǐng)域起重要作用

古老通訊方式：烽火、旗語、信號燈近代通訊方式：電報、電話、無線通訊現(xiàn)代通訊方式：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊、視頻電視傳播、衛(wèi)星傳輸、移動通訊3信號與系統(tǒng)分析緒論信息科學(xué)已滲透到所有現(xiàn)代自然科學(xué)和社會科學(xué)領(lǐng)域工業(yè)監(jiān)控、生產(chǎn)調(diào)度、質(zhì)量分析、資源遙感、地震預(yù)報、人工智能、高效農(nóng)業(yè)、交通監(jiān)控宇宙探測、軍事偵察、武器技術(shù)、安全報警、指揮系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)預(yù)測、財(cái)務(wù)統(tǒng)計(jì)、市場信息、股市分析電子出版、新聞傳媒、影視制作遠(yuǎn)程教育、遠(yuǎn)程醫(yī)療、遠(yuǎn)程會議虛擬儀器、虛擬手術(shù)4信號與系統(tǒng)分析緒論信息技術(shù)的應(yīng)用舉例

生物醫(yī)學(xué)信號處理應(yīng)用舉例濾波以前干擾嚴(yán)重濾波以后干擾祛除5信號與系統(tǒng)分析緒論

兩大模塊:信號與系統(tǒng)研究的對象:線性時不變系統(tǒng)(LTI)信號的分析法___時域分析;頻域分析;變換域分析系統(tǒng)的分析法___時域分析;頻域分析;變換域分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)本課程所涉及的內(nèi)容6信號與系統(tǒng)分析緒論本課程要解決的問題要有效的傳輸、處理信號，就必須對信號的屬性，對傳輸、處理信號的系統(tǒng)有透徹的了解，因而必須學(xué)會分析信號與系統(tǒng)的理論和方法。研究信號與系統(tǒng)的基本理論和基本方法:(1).信號分析:

連續(xù)時間信號離散時間信號(2).線性系統(tǒng)分析:連續(xù)時間LTI系統(tǒng)的分析離散時間LTI系統(tǒng)的分析--------時域分析法、頻域分析法、變換域分析法信號活動中的系統(tǒng)設(shè)計(jì)(3)信號活動中的系統(tǒng)設(shè)計(jì)7信號與系統(tǒng)分析緒論《信號與系統(tǒng)分析》課程大綱信號與系統(tǒng)概論 信號與系統(tǒng)概論。第一章信號與系統(tǒng)討論信號與系統(tǒng)及有關(guān)的基本概念，常用的基本信號，系統(tǒng)的性質(zhì)，系統(tǒng)的框圖表示。第二章信號與系統(tǒng)的時域分析討論LTI系統(tǒng)時域分析法，包括信號在時域的分解，卷積積分和卷積和。系統(tǒng)的性質(zhì)。第三章拉普拉斯變換應(yīng)用拉氏變換分析線性系統(tǒng)

8信號與系統(tǒng)分析緒論第四章Z變換 并行的討論連續(xù)時間信號與系統(tǒng)和離散時間信號與系統(tǒng)在變換域的分析方法，并建立連續(xù)時間信號與離散時間信號之間的聯(lián)系。第五章連續(xù)時間信號與系統(tǒng)的傅里葉分析

連續(xù)時間周期信號和非周期信號的傅立葉變換，傅立葉變換的基本性質(zhì)，連續(xù)時間LTI系統(tǒng)的頻域分析（卷積定理）和抽樣定理。第六章離散時間信號與系統(tǒng)的傅里葉分析與第四章并行的討論離散時間信號與離散時間LTI系統(tǒng)的頻域分析法。9信號與系統(tǒng)分析緒論

10信號與系統(tǒng)分析緒論第七章模擬與數(shù)字濾波器

付里葉分析的一種應(yīng)用，建立連續(xù)時間信號與離散時間信號的聯(lián)系。11信號與系統(tǒng)分析緒論1.A.V.Oppenheim,A.S.WillskywithI.T.Young.SignalsandSystems.Prentice-Hall.Inc.1997.2.吳湘淇.信號系統(tǒng)與信號處理.北京電子工業(yè)出版社1996.3.鄭君里楊為理.信號與系統(tǒng).清華大學(xué)出版社,1999.4.管致中夏恭恪.信號與線性系統(tǒng).人民教育出版社19835.姜建國，曹建中，高玉明.信號與線性系統(tǒng)分析基礎(chǔ).清華大學(xué)出版社,1999.參考書目錄12信號與系統(tǒng)分析緒論對學(xué)生的幾點(diǎn)要求：聽課作業(yè)實(shí)驗(yàn)答疑13信號與系統(tǒng)分析緒論緒論信號的概念信號的分類信號的特征系統(tǒng)的概念系統(tǒng)的分類信號與系統(tǒng)分析14信號與系統(tǒng)分析緒論§1.1 信號的概念§1.1.1信息與信號1.信息——由一定的符號按照一定的規(guī)律排列起來具有某種含義的對象.例如:語言、文字、圖畫、數(shù)據(jù)、符號等→信號，以便遠(yuǎn)距離、高速、高效傳輸2.信號——是信息的載體,信息的表達(dá)形式，信息則是信號的具體內(nèi)容,在信息活動中信號則指欲傳輸待處理的對象.15信號與系統(tǒng)分析緒論§1.1.1 信號的概念3.信號的描述物理上：信號是信息的載體通常表現(xiàn)為隨時間變化的物理量，如：聲、光、電、力等。電信號：隨時間變化的電壓、電流、電荷、磁通。數(shù)學(xué)上：信號是一個或多個變量的函數(shù)形態(tài)上：信號表現(xiàn)為一種波形語言、文字圖畫、數(shù)據(jù)符號16信號與系統(tǒng)分析緒論信號的數(shù)學(xué)描述——表達(dá)式周期=2*pi相位=0.5幅度=A17信號與系統(tǒng)分析緒論對阻尼振蕩的數(shù)學(xué)描述18信號與系統(tǒng)分析緒論一段鳥鳴的聲音的時域波形19信號與系統(tǒng)分析緒論鳥鳴在不同頻率時的幅度分布—頻譜20信號與系統(tǒng)分析緒論鳥鳴聲的時—頻譜陣圖21信號與系統(tǒng)分析緒論§1.1.2信號分類：

1.確知信號:具有確定的函數(shù)關(guān)系(自變量的函數(shù)).

隨機(jī)信號:不可預(yù)知的信號，例如信號傳輸中的干擾、噪聲等。本課程只研究確知信號2.連續(xù)時間信號：自變量的取值范圍是連續(xù)的，在實(shí)數(shù)域內(nèi)取值。

離散時間信號：自變量只能取整數(shù)，也稱為離散時間序列。

22信號與系統(tǒng)分析緒論注:n只能取整數(shù),在兩個整數(shù)值之間沒有定義,x[n]可以描述自變量本來就是離散的現(xiàn)象,而大多數(shù)情況下它是連續(xù)信號經(jīng)過采樣后得到的離散序列?數(shù)字信號函數(shù)值取整數(shù)的離散時間信號.23信號與系統(tǒng)分析緒論連續(xù)時間信號的例子：離散時間信號的例子：

連續(xù)時間信號離散時間信號24信號與系統(tǒng)分析緒論§1.1.2

信號分類：

3.周期信號和非周期信號。

連續(xù)時間周期信號

離散時間周期信號

25信號與系統(tǒng)分析緒論§1.1.3信號的特征:自變量的函數(shù)具有:

1.時間特性(位移)-----波形的變化2.頻率特性(頻率分量:幅度、相位，信號帶寬)

3.能量特性

26信號與系統(tǒng)分析緒論3.信號的能量特性：連續(xù)時間信號在區(qū)間的能量定義為：連續(xù)時間信號在區(qū)間的平均功率定義為：27信號與系統(tǒng)分析緒論離散時間信號在區(qū)間的能量定義為在區(qū)間的平均功率為

周期信號能量：用它的平均功率表征:28信號與系統(tǒng)分析緒論（以T為周期）或（以N為周期）29信號與系統(tǒng)分析緒論§1.2系統(tǒng)的概念§1.2.1系統(tǒng):若干相互依賴、相互作用的事物組合而成的具有特定功能的整體或某一個過程---完成信號某種活動的過程,可以是物理的或非物理的系統(tǒng).§1.2.2系統(tǒng)的分類:

連續(xù)時間系統(tǒng)離散時間系統(tǒng)30信號與系統(tǒng)分析緒論按系統(tǒng)自身的特性，分為：線性與非線性系統(tǒng)時變與時不變系統(tǒng)即時系統(tǒng)與動態(tài)系統(tǒng)（記憶與非記憶）因果與非因果系統(tǒng)可逆與不可逆系統(tǒng)穩(wěn)定與不穩(wěn)定系統(tǒng)集總參數(shù)與分布參數(shù)系統(tǒng)

本課程只討論集總參數(shù)LTI系統(tǒng)§1.2.2系統(tǒng)的分類31信號與系統(tǒng)分析緒論§1.3信號與系統(tǒng)分析§1.3.1信號分析:

基本目的：是揭示信號自身的特性(時間特性、頻率特性)，以及信號發(fā)生改變時，其特性相應(yīng)的變化。

基本思想：信號分解為簡單基本單元信號的線性組合，這種分解可以在時域、頻域、變換域進(jìn)行，相應(yīng)產(chǎn)生了三種分析方法。32信號與系統(tǒng)分析緒論§1.3.1信號分析:時域：以(t)

(n)

作為基本單元頻域：以ejtejn

作為基本單元變換域：以estZn

作為基本單元從連續(xù)時間信號離散時間信號，產(chǎn)生了抽樣理論。為適應(yīng)數(shù)字信號處理數(shù)字信號分析DFTFFT小波分析，時頻分析抽樣繼續(xù)發(fā)展33信號與系統(tǒng)分析緒論§1.3.2系統(tǒng)分析:系統(tǒng)分析的任務(wù)：（１）求特定系統(tǒng)對給定輸入的響應(yīng)（２）從已知系統(tǒng)的激勵與