信号与线性系统Lectu.ppt

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1、 信号与系统本讲内容n概述n无处不在的信号与系统问题n信号与系统的概念n信号与系统课介绍n教学安排n教学内容与课时安排n学习方法与要求n教材及参考书目n成绩评定n信号与系统入门n信号的分类与描述n信号的简单处理 概述概述 信息时代的特征用信息科学和计算机技术的理论和手段来解决科学、工程和经济问题 什么是信号？什么是系统？信号与系统间是什么关系？信息科学的广泛应用信息科学的广泛应用 信息科学已渗透到现代自然科学和社会科学的各个领域n工业监控、生产调度、质量分析、资源遥感、地震n预报、人工智能、高效农业、交通监控n宇宙探测、军事侦察、武器技术、安全报警、指挥系统n经济预测、财务统计、市场信息、股市

2、分析n电子出版、新闻传媒、影视制作n远程教育、远程医疗、远程会议n虚拟仪器、虚拟手术 一消息、信号、信息 消息(Massage):运动或状态变化的直接反映，待传输与处理原始对象之含意。如语言，文字，图像和数据中包含的内容。信号(Signal):信号是消息的表现形式。消息是信号的具体内容。广义讲，一切运动或状态的变化都可以用数学抽象的方式表现为信号。记为f(t)，f(x,y,z,)或f(x,y,z,t)，也就是时间，空间的函数，有一维或多维之分。信息(Information):传送，交换，存储和提取的抽象内容，能消除某些知识的不肯定性，使受信者的知识状态改变，从不肯定到肯定，从无知到有知。二.电

3、路、信号、系统电路:对信号进行某种加工处理的具体结构(局部)信号:带有信息的物理量系统:信号所通过的全部电路(全局)两个典型系统的方框图 共同特征1.作为一个或几个独立变量的信号都包含了某些现象的信息。2.系统总是对给定信号作出响应而产生另外的信号或是某些所需要的特性。三、信号与系统之间的关系1.信号必定是由系统产生、发送、传输与接收，离开系统没有孤立存在的信号；2.系统的重要功能就是对信号进行加工、变换与处理,没有信号,系统的存在就没有意义。系统有两个重要的客体，一是信息；二是信号。信号与系统问题无处不在通讯n古老通讯方式:烽火、旗语、信号灯n近代通讯方式:电报、电话、无线通讯n现代通讯方式

4、:计算机网络通讯、视频电视传播、卫星传输、移动通讯、光纤通信n 2121世纪通信革命1.三网技术的融合(电信网、计算机网、广播电视网).实现异语通信.通信网走向智能信息网信号与系统要解决的问题 什么是信号？信号是消息的表现形式，消息则是信号的具体内容。什么是系统？系统是由若干相互作用和相互依赖的事物组合而成的具有特定功能的整体。信号作用于系统产生什么响应？是应用数学，不介绍如何制造设备，但这些知识对于成功实际设备非常重要！信号与系统课程n是电子信息与电气类专业本科生的一门重要的专业基础是电子信息与电气类专业本科生的一门重要的专业基础课程课程.n 它一般开设于本科生的基础课程它一般开设于本科生的

5、基础课程(高等数学、普通物理高等数学、普通物理学学)以及另外一门专业基础课程以及另外一门专业基础课程电路分析电路分析之后。之后。n它主要讨论信号的分析方法以及线性时不变系统对信号它主要讨论信号的分析方法以及线性时不变系统对信号的各种求解方法，此外，通过一定的实例分析，向学生的各种求解方法，此外，通过一定的实例分析，向学生介绍一些工程应用中非常重要的概念、理论和方法。介绍一些工程应用中非常重要的概念、理论和方法。n本课程对于电子信息与电气类本科生的许多后续课程有本课程对于电子信息与电气类本科生的许多后续课程有着非常重要的作用，同时对电子信息与电气专业学生今着非常重要的作用，同时对电子信息与电气专

6、业学生今后进入研究生阶段学习许多课程也有很重要的作用。后进入研究生阶段学习许多课程也有很重要的作用。知识的掌握和技能的提高n掌握基本的信号分析的基本理论和方法n掌握线性时不变系统的各种描述方法n掌握线性时不变系统的时域和频域分析方法n掌握有关系统的稳定性、频响、因果性等工程应用中的一些重要结论。n同时，通过这门课程的学习，分析问题和利用所学的知识解决问题的能力也应该在原来的基础上有所提高。本课程的地位、任务和特点1.1.目的:承上启下的技术基础课。通过本课程的学习，可以为学生今后进一步学习信号处理、图像处理、视频处理、多媒体技术、网络理论、通信理论、控制理论等课程打下良好的基础。2.2.任务：

7、研究信号与系统及其内在联系的一门课程.3.3.特点:严格的数学理论,现代技术的实践背景.本课程与有关课程的联系与分工1.1.电路分析基础(着眼点，侧重面，分析方法，激励源)2.2.电子线路和数字通信(线性和非线性;确定信号和随机信号)3.3.数字信号处理(本课程为其先修课)内容的组织安排n两大类：a.连续信号与系统和离散信号与系统 b.确定信号与线性时不变系统n分析手段 时域分析和变换域分析n数学模型 输入输出法和状态变量法信号与系统选用教材n本课程采用的是由东南大学前校长管致中教授主编的信号与线性系统教材。该教材初版1979年，其第二版获国家级优秀教材奖，第三版获教育部科技进步二等奖，目前采

8、用的最新第四版为“十五”国家级规划教材。n该书基本概念清楚，数学推导严谨，理论系统性强，例题具有代表性，图解说明性强，习题丰富，答案齐全，文字简洁，便于自学重要参考书目n郑君里等编著.信号与系统(第2版).北京:清华大学出版社,2000nOppenheim A V,Willsky A S,Nawab S H.Signalsand Systems(影印版).北京:清华大学出版社,1999n Exploration in signals and systems usingMATLAB(Buck.Daniel)nRoberts M J著.胡剑凌译.信号与系统.北京：机械工业出版社，2006n徐守时.

9、信号与系统理论、方法和应用(修订版).合肥：中国科技大学出版社，2003n容太平主编.信号与系统学习指导与题解.武汉:华中科技大学出版社,2003信号与系统课程的学习方法1.着重掌握信号与系统分析的物理含义，将数学概念、物理概念、及其工程概念结合。2.注意提出问题，分析问题与解决问题的方法。3.加强实践环节(学会用MATLAB进行信号分析)通过上机训练，加深对物理含意的理解。4.把理论-抽象-设计这三部曲有机的结合起来，培养自己独立解决问题的能力和方法。学习要求n课前能够预习，找出不懂的问题n遵守课堂纪律，不干扰别人听讲n课后阅读教材，多查参考文献n认真完成作业，鼓励相互讨论，不可抄袭n计算机

10、练习，结合Matlab应用n不懂就问三人行，必有我师n同学间的相互交流，共同进步n网络BBS成绩评定n平时成绩平时成绩40n(课堂参与10,作业与实验30)n期末考试期末考试60(闭卷笔试闭卷笔试)n更多的加分机会重在参与更多的加分机会重在参与n选做实验（选做实验（Project）加分）加分n讨论课讨论课(Seminar)发言加分发言加分n 回答提问加分回答提问加分n上台讲课加分上台讲课加分1.2信号的概念n1.按实际用途：通信，电视，雷达，控制，载波，广播，.n2.按信号随时间变化的规律：随机信号，确定信号.n确定信号是指能够以确定的时间函数表示的信号。n随机信号也称为不确定信号，不是时间的

11、确定函数。信号的分类n3.按自变量t的取值特点：n连续时间信号:用全体实数描写时间.n离散时间信号:用特定的整数(实数)描写时间.信号的分类4.4.按信号幅值的取值特点：模拟信号，量化信号.5.5.按能量:能量，功率.6.6.按重复性:周期，非周期，概周期.信号的能量和功率信号的平均功率信号的描述n物理上:信号是信息寄寓变化的形式n数学上:信号是一个或多个变量的函数n形态上:信号表现为一种波形n自变量:时间、位移、周期、频率、幅度、相位信号的描述-波形信号的数学描述表达式对阻尼振荡的数学描述一段鸟鸣的声音的时域波形鸟鸣在不同频率时的幅度分布频谱鸟鸣声的时时频图图象携带信息特征轮廓波形的三维描述等高面的表示横切面的表示典型信号的数学描述-复指数信号连续时间复指数 信号：nk为复数 s=+jn s为复数 k=+j复指数信号的几种特殊情形实指数信号1(k和s都是实数)实指数信号1k和s都是实数指数信号实指数信号(2)周期复指数信号 s=j复指数信号和正弦信号正弦信号1取周期复指数的实部正弦信号一般复指数信号1.3 1.3 信号的简单处理自学小结n 信号与系统问题无处不在信号与系统问题无处不在n信号与系统信号与系统课非常重要课非常重要n 我们了解了信号的概念我们了解了信号的概念n 我们知道如何描述信号我们知道如何描述信号n 信号的简单运算请大家自学信号的简单运算请大家自学