《信号与系统》课程讲义1-1.ppt

信号与系统,Signals and Systems 南华大学 电气工程学院自动化系,刘 华 2009-2010学年第2学期 0734-8282042 电气工程学院自动化系办公室 ROOM 406,4楼,课程学习要求,保持良好的课堂秩序（振动，不讲小话） 严格遵守上课纪律 （随机抽查三次旷课或3次迟到、早退取消考试资格） 认真完成课后作业 （作业缺1/3取消考试资格） 对自己负责，珍惜时间 课程信息量大，积极预习、复习 积极讨论，跟上课程 随时准备笔和纸，辛苦但绝对值得的征程开始了！,教材及说明,（经典权威、有口碑，工程与理论学术兼顾）郑君里，信号与系统(第二版)，高等教育出版社；诸多大学考研指定教材,主要讲述章节,一个学期教材的上下册全部讲完 第1章 第2章 第3章 第4章第5章（视进度而定）第7章 第8章(部分),参考文献,信号与系统:理论方法和应用，徐守时，中国科学技术大学出版社 Alanv. Oppenheim（刘树棠 译）. 信号与系统，西安交通大学出版社 王宝祥. 信号与系统. 哈尔滨工业大学出版社 陆哲明，赵春晖，孙圣和. 信号与系统学习与考研指导. 科学出版社 信号与线性系统（第3版）管致中、夏恭恪, 高等教育出版社,权威人物1,Alan V. Oppenheim； Department of Electrical Engineering and Computer Science,MIT,权威人物2,郑君里，1961年毕业于清华大学无线电系。

现任清华大学电子工程系教授、通信与信息系统专业博士业导师中国电子学会电路与系统学会委员、中国神经网络 委员会委员学习目的和意义,前续课程（电路，模电，微积分，线性代数，复变函数） 后续课程（通信、控制和数字信号处理 ）基础 实际工程（IT行业，股票分析、医学，航天航空，地质 ）基础 应用基础研究（图像处理、语音处理、数据挖掘）先导课程 考研：专业基础课,第一章 绪论,本章主要研究内容： 信号与系统研究内容（1.1，1.6，1.7，1.8） 信号描述与信号运算 （1.3，1.4） 信号分解 （1.5）奇分量、偶分量,§1.1 信号与系统研究内容,一、信号 1．概念 ①消息、 信号、 信息、 函数 Message Signal Information Function具体内容、表现形式、消息有效成分、 信号表达式（单值函数） 信号:消息的运载工具和表现形式 ②消息传递方式的历史：光信号 声信号 电信号 现代:GPS、网络,,,§1.1 信号与系统研究内容,2．分类 ①信号函数表达式确定性确定信号：能表示成时间确定函数，用在控制系统中；随机信号：不能表示成时间确定函数，只能知道其概率分布，用在通信系统中； ②周期性 周期： ；满足条件的最小的T 非周期：伪随机： T很大的周期信号；混沌(Chaos)信号,,§1.1 信号与系统研究内容,③时间函数取值连续性,,,,§1.1 信号与系统研究内容,[例1]：判断信号类型（习题1-1 ）,连续时间信号 模拟信号,连续时间离散幅度信号,§1.1 信号与系统研究内容,[例1]：判断信号类型（习题1-1 ）,离散时间信号 数字信号,离散时间信号 抽样信号,§1.1 信号与系统研究内容,[例1]：判断信号类型（习题1-1 ）,离散时间信号 数字信号,离散时间信号 数字信号,§1.1 信号与系统研究内容,④自变量个数,§1.1 信号与系统研究内容,⑤能量和功率特性,§1.1 信号与系统研究内容,⑥调制系统中,,调制信号 载波信号 已调信号,,§1.1 信号与系统研究内容,3．信号分析：信号描述、运算、分解、 频谱分析、相关分析、信号检测4．信号变换（源自信号的正交分解）： 傅氏变换、拉氏变换、Z变换、DTFT、DFT5．信号处理（信号变换是其中一部分， 服务于信号传输）：变换、滤波、压 缩、增强、分割,,,§1.1 信号与系统研究内容,二、系统 （见教材P28， § 1.6系统模型及其分类） 1．概念①系统：若干相互作用和相互依赖的事物所组成的具有特定功能的整体②系统、电路（网络）i)系统强调功能与特性，关心全局；ii)电路强调结构与参数，关心局部 ③广义系统分类 物理、非物理；自然、人工,,,,,,e(t),r(t),§1.1 信号与系统研究内容,2．信号与系统关系相辅相成①离开信号，系统无存在必要②信号必须通过系统得以传输和处理 3．分类,,§1.1 信号与系统研究内容,②,,L,C 微分、差分方程,§1.7 线性时不变系统,④,,,线性系统：叠加性、均匀性,非线性系统,⑤,,时变：参数随时间变化,时不变：参数不随时间变化,,？,a1e1(t)+a2e2(t),,,,,,,,,,e1(t),e2(t),r1(t),r2(t),a1r1(t)+a2r2(t),e(t),r(t),,？,,,,e(t-t0),r(t-t0),§1.7 线性时不变系统,,,§1.7 线性时不变系统,,§1.7 线性时不变系统,4．线性时不变系统（Linear Time Invariant， LTI）----LTI系统 ① 满足叠加性： ② 满足均匀性：③ 满足时不变特性：,,,,,,线性,§1.7 线性时不变系统,⑤ 满足微（积）分特性： ⑥ 因果特性：若 不存在激励，且 起始状态为0，则线性常系数微分方程描述的系统满足因果性，即：线性时不变系统未必就满足因果性,,,,,,,练习,[例2]：判断下列系统特性（因果、线性、时不变、稳定） ①i) 线性: ii) 时不变:,,,,,,,,练习,①iii) 因果： iv) 稳定：,,,,,,,,,②,i) 线性：,练习,,,,,,,,②,ii) 时变：,,iii) 非因果：,iV) 稳定：,练习,,③r(t)=e(t)cos(t) i)线性:,ii)时变:,iii)因果:,iv)稳定:,③r(t)=e(t)cos(t),练习,④r(t)=,i)非线性:,ii)时不变:,iii)因果:,iv)稳定:,练习,系统分析：已知e(t)和系统求响应r(t) ①步骤 i)建立数学模型：用框图或数学表达式描述 ii)求解数学模型：已知数学模型或输入激励 ②方法 i)描述方法：输入—输出描述法、状态变量描述法 ii)求解方法：时域（经典、卷积、数值）和变换域（频域、复频域、Z域、FFT） iii) 非线性方法（人工神经网、遗传算法、模糊理论）,系统的研究内容,,§1.1 信号与系统研究内容,,i)相加 ii)倍乘,iii)积分,③框图中三种基本单元,§1.1 信号与系统研究内容,,[例3]：根据图写微分方程或根据微分方程画框图,①,,§1.1 信号与系统研究内容,②,,,,,§1.1 信号与系统研究内容,③,解：令,根据此方程，可以画出方框图为,§1.1 信号与系统研究内容,§1.1 信号与系统研究内容,④,6．系统综合 ①已知激励和响应，求系统 ②关系：分析是综合的基础 7．系统工程学： 利用系统理论设计和优化系统工程作业：教材P37：1-2（1）（3）（5）；教材P38： 1-3（1）（2）（3）,§1.1 信号与系统研究内容,,。