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《信号与系统》电子教案第1章信号与系统概述

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1、第1章信号与系统概述,1.1 引言 1.2 信号的描述与分类 1.3 系统的描述与分类,本章学习目标,通过本章学习，应该达到以下要求：（1）掌握信号的概念及分类。（2）掌握系统的概念及分类。,1.1 引言,当人们直接进行相互交流，互相交换信息时，由于声音信号在空气中传播逐渐衰减，其传输距离是有限的。为了使声音信号能远距离传送，人们往往借助于某种设备，如一种称为扩音器的简单电系统，它能将声音信号转换为电信号并进行能量放大后再发出声音信号。这样，使原来的声音信号经过电系统后，能量得到加强，从而使其传播距离扩大。然而借助扩音器传送声音信号的距离还是非常有限的，怎样将声音信号传送得更远呢？,返回首页,经过科学家们的发明和创造，可以应用如图1-1所示的通信系统来完成这样的传送任务。其基本原理是：在发送端，首先由转换器将待发的消息，如人们常常使用的语言、文字、图像和数据等，转换成便于系统传输的电信号。然后由发射机将该信号变换成易于在信道中正常传输的信号并将其送入信道。在接收端，由接收机将信道中传输来的信号接收下来并恢复成相应的电信号，最后再由转换器将电信号转换成消息。这样，接收者从获得的消息

2、中可以得到发信者传送来的、有价值的信息。,图1-1 通信系统原理框图,返回本节,1.2 信号的描述与分类,1.2.1 信号的描述 1.2.2 信号的分类,返回首页,1.2.1 信号的描述,1信号信号代表着消息，消息中又含有信息，因此信号又可以看作是信息的载体。信号一般是代表声音、图像和编码等消息。如声信号、光信号、电信号和数据信号等。 2信号的特性信号的时间特性：任何信号都可以表示为随时间变化的函数。信号的频率特性：任何信号可以分解为许多不同频率的正弦分量之和。,返回本节,1.2.2 信号的分类,1确定性信号和随机信号按信号是否可预知划分，可以将信号分为确定性信号和随机信号。 2一维信号和n维信号按信号可以表示为几个变量的函数划分，将信号分为一维信号和维信号。 3时限信号和非时限信号按信号的持续时间划分，将信号分为时限信号和非时限信号。,4连续时间信号和离散时间信号按信号是否是时间的连续函数划分，将信号分为连续时间信号和离散时间信号。 5周期信号和非周期信号按信号是否具有重复性，可以将信号划分为周期信号和非周期信号。 6能量信号和功率信号按信号的能量特性划分，将信号分

3、为能量信号和功率信号。,1确定性信号和随机信号,图1-2所示的各个信号中（a）、（b）和（c）为确定性信号，可以写出确定的函数表达式，而（d）和（e）为随机信号，无法写出确定的函数表达式。,（a）,（b）,（c）,（d）,（e）,图1-2 几种常见信号,2一维信号和n维信号,n维信号指信号是n个变量的函数。如静止平面图像信号为平面坐标的函数，称为二维信号；运动的平面图像信号是的函数，称为三维信号。,3时限信号和非时限信号,图1-3 时限信号,（a）有始信号（b）有终信号（c）无始无终信号,图1-4 非时限信号,4连续时间信号和离散时间信号,图1-5 模拟信号,图1-6 幅值不连续的连续时间信号,（a）模拟信号（b）抽样信号（c）量化信号（d）编码信号,图1-7 模拟信号的数字化过程,5周期信号和非周期信号,图1-8 连续周期信号,图1-9 离散周期信号,6能量信号和功率信号,连续信号的能量定义为：,连续信号的平均功率定义为：,离散信号的能量定义为：,离散信号的平均功率定义为：,返回本节,1.3 系统的描述与分类,1.3.1 系统的描述 1.3.2 系统的分类,返回首页,1.3

4、.1 系统的描述,通过以上介绍可以看出，人们在进行各种信息交换的过程中，信号与系统是密不可分的。信号是信息的载体，是系统传输和处理的客观对象。信号的产生、传输、加工处理和储存等都离不开系统，离开了信号，系统也将失去意义，二者相辅相成，作为一个整体存在。广义而言，系统是一个由若干相互关联的一类事物组成的具有某种特定功能的有机整体。,电系统是指对电信号进行产生、传输、加工处理和储存的电路（网络）或设备（包括软硬件设备），简称系统。如由R、C组成的积分器、微分器；由R、L、C组成的振荡器、滤波器；由晶体管等组成的放大器、检波器、混频器、分频器、直流稳压电源；以及交流发电供电设备、雷达等。系统通常表示为方框图形式，如图1-10所示。,图1-10 系统的框图,返回本节,1.3.2 系统的分类,1动态系统与非动态系统 2连续时间系统与离散时间系统 3线性系统与非线性系统 4时不变系统与时变系统 5因果系统与非因果系统,返回本节,本章小结,（1）信号是信息的载体，是消息的表现形式，是通信传输的客观对象，一般表现为随时间变化的某种物理量。（2）信号具有时间特性和频率特性。（3）信号的分类包括：确定性信号和随机信号；一维信号和n维信号；时限信号和非时限信号；连续时间信号和离散时间信号；周期信号和非周期信号；能量信号和功率信号。（4）电系统是指对电信号进行产生、传输、加工处理和储存的电路（网络）或设备（包括软硬件设备），简称系统。（5）系统的分类包括：动态系统与非动态系统；连续时间系统与离散时间系统；线性系统与非线性系统；时不变系统与时变系统；因果系统与非因果系统。,

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