信号与系统课件
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《郑君里信号与系统》课件
离散时间信号的表示与性质
要点一
离散时间信号的表示
要点二
离散时间信号的性质
离散时间信号可以由离散的数值序列表示，这些数值在时 间上离散分布。常见的离散时间信号有单位阶跃信号、单 位冲激信号、正弦信号等。
离散时间信号具有周期性、稳定性、可重复性等性质。这 些性质对于信号处理和系统分析具有重要的意义。
离散时间系统的表示与性质
离散时间信号通过系统的响应表 示
当一个离散时间信号通过一个离散时间系统时，系统的 输出可以通过将输入信号与系统冲激响应相卷积得到。
离散时间信号通过系统的响应性 质
系统的输出响应具有与输入信号相同的周期性和稳定性 ，但可能发生幅度和相位的变化。此外，系统的输出响 应还受到系统稳定性和因果性的影响。
பைடு நூலகம்
PART 05
信号的变换域表示法
傅立叶变换的定义与性质
傅立叶变换的定义
将时间域信号转换为频率域信号的数学工具，通过将 信号分解为不同频率的正弦波和余弦波来描述信号的 频率特性。
傅立叶变换的性质
线性性、时移性、频移性、对称性、周期性和收敛性等 ，这些性质在信号处理中具有重要应用。
拉普拉斯变换的定义与性质
拉普拉斯变换的定义
极点影响系统的稳定性，决定了系统是否稳定以及系统的响应速度。
通过零极点分析系统稳定性
判断系统是否稳定
如果所有极点都位于复平面的左半部分，则系统是稳 定的。
计算系统的传递函数
通过求解系统函数的零极点，可以得到系统的传递函 数。
分析系统的动态特性
通过分析零极点的分布和位置，可以进一步分析系统 的动态特性和稳定性。
详细描述
信号可以根据其连续性与离散性分为连续时间信号和离散时间信号；根据确定 性可以分为确定信号和随机信号；根据周期性可以分为周期信号和非周期信号 ；根据能量与功率可以分为能量信号和功率信号。
《信号与系统教案》课件
《信号与系统教案》PPT课件第一章：信号与系统概述1.1 信号的概念与分类定义：信号是自变量为时间（或空间）的函数，用于描述物理量或信息。
分类：模拟信号、数字信号、离散信号、连续信号等。
1.2 系统的概念与分类定义：系统是由输入信号、系统本身和输出信号三部分组成的。
分类：线性系统、非线性系统、时不变系统、时变系统等。
第二章：信号的运算与处理2.1 信号的运算加法、减法、乘法、除法等基本运算。
叠加原理与分配律。
2.2 信号的处理滤波器、放大器、采样与量化等。
第三章：线性时不变系统的性质3.1 齐次性定义：若系统对于任意输入信号f(t)，其输出信号y(t)都满足y(t)=af(t)，则称系统为齐次系统。
3.2 叠加性定义：若系统对于两个输入信号f1(t)和f2(t)的输出信号y1(t)和y2(t)满足y1(t)+y2(t)=a(f1(t)+f2(t))，则称系统为叠加系统。
3.3 时不变性定义：若系统对于任意输入信号f(t)，其输出信号y(t-t0)与输入信号f(t-t0)的输出信号y(t)相同，则称系统为时不变系统。
第四章：傅里叶级数与傅里叶变换4.1 傅里叶级数定义：将周期信号分解为正弦、余弦信号的和。
傅里叶级数的展开与系数计算。
4.2 傅里叶变换定义：将信号从时域转换到频域。
傅里叶变换的性质与计算方法。
第五章：拉普拉斯变换与Z变换5.1 拉普拉斯变换定义：将信号从时域转换到复频域。
拉普拉斯变换的性质与计算方法。
5.2 Z变换定义：将信号从时域转换到离散域。
Z变换的性质与计算方法。
第六章：信号与系统的时域分析6.1 系统的时域响应定义：系统对输入信号的响应称为系统的时域响应。
系统的时域响应的计算方法。
6.2 系统的稳定性定义：系统在长时间内能否收敛到一个稳定状态。
判断系统稳定性的方法。
第七章：信号与系统的频域分析7.1 傅里叶变换的应用频谱分析：分析信号的频率成分。
滤波器设计：设计线性时不变系统的滤波器。
1.1节-信号的描述与分类 《信号与系统》课件
例s如 itnsint
非周期信号
准周期（频率无 之理 比数 值） 为 瞬态（脉冲，） 衰减函数
瞬态信号：除准周期信号外的一切可以 用时间函数描述的非周期信号。
3 连续时间信号与离散时间信号
f(t)
连续时间信号：信号存在的时间范
围内，任意时刻都有定义（即都可
以给出确定的函数值，可以有有限
个间断点）。 用t表示连续时间变量。
，信号的平均功率为有限值而信 号的总能量为无限大，则此信号 称为功率信号。
信号的能量定义为在时
间区间内信号的能量，
记为
T/2
Elim
f
t
2dt
T T/2
信号的功率定义为在时 间区间内信号的平均功 率，记为
Plim1 T/2 f t 2dt
T T T/2
5 模拟信号，抽样信号，数字信号
•模拟信号：时间和幅值均为连续
信道(channel): 信号传输的通道
1 确定信号与随机信号
•确定性信号 对于指定的某一时刻t，可确定一相应的函 数值f(t)。若干不连续点除外。
•随机信号 具有未可预知的不确定性
•伪随机信号 貌似随机而遵循严格规律产生的信号（伪随 机码）。
2 周期信号与非周期信号
周期信号
正弦周期信号（号 简） 谐信 复杂周期信号（信 除号 简外 谐的周期信
t O
f(n)
离散时间信号：在时间上是离散的，
只在某些不连续的规定瞬时给出函
数值，其他时间没有定义。
用n表示离散时间变量。
n O 12
4 能量信号与功率信号
能量信号(energy signal) 如果在无限大的时间间隔内
，信号的能量为有限值而信号平 均功率为零，则此信号称为能量 信号。
非周期信号
准周期（频率无 之理 比数 值） 为 瞬态（脉冲，） 衰减函数
瞬态信号：除准周期信号外的一切可以 用时间函数描述的非周期信号。
3 连续时间信号与离散时间信号
f(t)
连续时间信号：信号存在的时间范
围内，任意时刻都有定义（即都可
以给出确定的函数值，可以有有限
个间断点）。 用t表示连续时间变量。
，信号的平均功率为有限值而信 号的总能量为无限大，则此信号 称为功率信号。
信号的能量定义为在时
间区间内信号的能量，
记为
T/2
Elim
f
t
2dt
T T/2
信号的功率定义为在时 间区间内信号的平均功 率，记为
Plim1 T/2 f t 2dt
T T T/2
5 模拟信号，抽样信号，数字信号
•模拟信号：时间和幅值均为连续
信道(channel): 信号传输的通道
1 确定信号与随机信号
•确定性信号 对于指定的某一时刻t，可确定一相应的函 数值f(t)。若干不连续点除外。
•随机信号 具有未可预知的不确定性
•伪随机信号 貌似随机而遵循严格规律产生的信号（伪随 机码）。
2 周期信号与非周期信号
周期信号
正弦周期信号（号 简） 谐信 复杂周期信号（信 除号 简外 谐的周期信
t O
f(n)
离散时间信号：在时间上是离散的，
只在某些不连续的规定瞬时给出函
数值，其他时间没有定义。
用n表示离散时间变量。
n O 12
4 能量信号与功率信号
能量信号(energy signal) 如果在无限大的时间间隔内
，信号的能量为有限值而信号平 均功率为零，则此信号称为能量 信号。
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02
时不变：系统的特性不随时间变 化。
系统的数学模型为非线性微分方 程或差分方程。
03
频域分析方法不适用，需采用其 他方法如几何法、状态空间法等
。
04
时变系统
系统的特性随时间变 化，即系统在不同时 刻的响应具有不同的 特性。
时域分析方法：积分 方程、微分方程等。
系统的数学模型为时 变微分方程或差分方 程。
信号与系统PPT课件
目录
CONTENTS
• 信号与系统概述 • 信号的基本特性 • 系统分析方法 • 系统分类与特性 • 系统应用实例
01
CHAPTER
信号与系统概述
信号的定义与分类
总结词
信号是传输信息的一种媒介，具有时间和幅度的变化特性。
详细描述
信号是表示数据、文字、图像、声音等的电脉冲或电磁波，它可以被传输、处理和记录。根据不同的特性，信号 可以分为模拟信号和数字信号。模拟信号是连续变化的物理量，如声音、光线等；数字信号则是离散的二进制数 据，如计算机中的数据传输。
04
CHAPTER
系统分类与特性
线性时不变系统
线性
系统的响应与输入信号的 线性组合成正比，即输出 =K*输入+常数。
时不变
系统的特性不随时间变化 ，即系统在不同时刻的响 应具有相同的特性。
频域分析方法
傅里叶变换、拉普拉斯变 换等。
非线性时不变系统
01
系统的响应与输入信号的非线性 关系，即输出不等于K*输入+常 数。
系统的定义与分类
总结词
系统是由相互关联的元素组成的整体，具有输入、输出和转 换功能。
详细描述
系统可以是一个物理装置、生物体、组织或抽象的概念，它 能够接收输入、进行转换并产生输出。根据不同的分类标准 ，系统可以分为线性系统和非线性系统、时不变系统和时变 系统等频域分析方法将信号和系统从时间域转换到频率域，通过分析系统的频率响应 来了解系统的性能，如系统的幅频特性和相频特性，这种方法特别适用于分析 周期信号和非周期信号。
信号与系统ppt课件
X5
信号与系统
§4.2 系统频率响应 ➢ §4.3 无失真系统 ➢ §4.4 理想低通滤波器 ➢ §4.5 系统的因果性 ➢ §4.6 相关函数 ➢ §4.7 激励与响应的谱关系 ➢ §4.8 实用性抽样系统分析模型 ➢ §4.9 幅度调制与解调
——系统函数 ➢ §5.8 连续时间系统的结构框图 ➢ §5.9 s域零极点分布与时域特性的关系 ➢ §5.10 s域系统稳定性判断 ➢ §5.11复频域与频域相结合的系统特性分析
X7
信号与系统
第六章 离散时间系统的时域分析
➢ §6.1 引言 ➢ §6.2 离散时间序列 ➢ §6.3 离散时间系统 ➢ §6.4 常系数线性差分方程的求解 ➢ §6.5 零输入响应与零状态响应 ➢ §6.6 系统单位样值响应 ➢ §6.7 卷积和
X8
信号与系统
第七章 离散时间信号与系统变换域分析
➢ §7.1 引言 ➢ §7.2 Z变换 ➢ §7.3 Z变换的性质 ➢ §7.4 逆Z变换 ➢ §7.5 利用Z变换求解离散系统离散时间系统响应 ➢ §7.6 单位样值响应Z变换 ➢ §7.7 离散时间系统的因果性及稳定性 ➢ §7.8 序列的傅里叶变换 ➢ §7.9 离散时间系统的频率响应 ➢ §7.10 利用离散系统离散时间系统实现对模拟信号的滤波
信号与系统
X2
第一章 信号与系统概论
➢ §1.1 引言 ➢ §1.2 信号的描述和分类 ➢ §1.3 信号的运算 ➢ §1.4 基本信号 ➢ §1.5 系统的描述 ➢ §1.6 系统的特性与分类
信号与系统
X3
信号与系统
第二章 连续时间系统的时域分析
➢ §2.1 引言 ➢ §2.2 常系数线性微分方程 ➢ §2.3 零输入响应与零状态响应 ➢ §2.4 单位冲激响应 ➢ §2.5 信号的时间轴分解 ➢ §2.6 卷积及其性质和计算 ➢ §2.7 基于单位冲激响应的系统特性分析
信号与系统
§4.2 系统频率响应 ➢ §4.3 无失真系统 ➢ §4.4 理想低通滤波器 ➢ §4.5 系统的因果性 ➢ §4.6 相关函数 ➢ §4.7 激励与响应的谱关系 ➢ §4.8 实用性抽样系统分析模型 ➢ §4.9 幅度调制与解调
——系统函数 ➢ §5.8 连续时间系统的结构框图 ➢ §5.9 s域零极点分布与时域特性的关系 ➢ §5.10 s域系统稳定性判断 ➢ §5.11复频域与频域相结合的系统特性分析
X7
信号与系统
第六章 离散时间系统的时域分析
➢ §6.1 引言 ➢ §6.2 离散时间序列 ➢ §6.3 离散时间系统 ➢ §6.4 常系数线性差分方程的求解 ➢ §6.5 零输入响应与零状态响应 ➢ §6.6 系统单位样值响应 ➢ §6.7 卷积和
X8
信号与系统
第七章 离散时间信号与系统变换域分析
➢ §7.1 引言 ➢ §7.2 Z变换 ➢ §7.3 Z变换的性质 ➢ §7.4 逆Z变换 ➢ §7.5 利用Z变换求解离散系统离散时间系统响应 ➢ §7.6 单位样值响应Z变换 ➢ §7.7 离散时间系统的因果性及稳定性 ➢ §7.8 序列的傅里叶变换 ➢ §7.9 离散时间系统的频率响应 ➢ §7.10 利用离散系统离散时间系统实现对模拟信号的滤波
信号与系统
X2
第一章 信号与系统概论
➢ §1.1 引言 ➢ §1.2 信号的描述和分类 ➢ §1.3 信号的运算 ➢ §1.4 基本信号 ➢ §1.5 系统的描述 ➢ §1.6 系统的特性与分类
信号与系统
X3
信号与系统
第二章 连续时间系统的时域分析
➢ §2.1 引言 ➢ §2.2 常系数线性微分方程 ➢ §2.3 零输入响应与零状态响应 ➢ §2.4 单位冲激响应 ➢ §2.5 信号的时间轴分解 ➢ §2.6 卷积及其性质和计算 ➢ §2.7 基于单位冲激响应的系统特性分析
信号与系统全套课件
滤波器设计和应用
滤波器的概念和分类
根据滤波器的频率响应特性，可分为低通、高通、带通和带阻滤 波器等。
滤波器设计方法
包括巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器、椭圆滤波器等设计方法， 以及数字滤波器的设计等。
滤波器的应用
在通信、音频处理、图像处理等领域广泛应用，如信号去噪、平 滑处理、频率选择性传输等。
04 信号与系统复频域分析
状态变量分析法概述
1
状态变量分析法是一种基于系统内部状态变量描 述系统动态行为的方法。
2
它适用于线性时不变系统，可以方便地分析系统 的稳定性、能控性、能观性等重要特性。
3
状态变量分析法通过引入状态变量的概念，将高 阶微分方程转化为一阶微分方程组，从而简化系 统分析和设计的复杂性。
状态方程和输出方程建立
系统函数的性质
系统函数具有因果性、稳定性、频率 响应等性质，这些性质决定了系统的 基本特性和性能指标。
稳定性判据和稳态误差分析
稳定性判据
通过系统函数的极点分布来判断系统的 稳定性，常用的稳定性判据有劳斯判据 、奈奎斯特判据等。
VS
稳态误差分析
稳态误差是指系统对输入信号响应的稳态 分量与期望输出之间的差值，通过分析系 统函数和输入信号的特性，可以对系统的 稳态误差进行定量评估。
信号与系统全套课件
目 录
• 信号与系统基本概念 • 信号与系统时域分析 • 信号与系统频域分析 • 信号与系统复频域分析 • 离散时间信号与系统分析 • 状态变量分析法在信号与系统中的应用
01 信号与系统基本概念
信号定义与分类
信号定义
信号是传递信息的函数，它可以是时间的函数，也可以是其 他独立变量的函数。在信号处理中，通常将信号表示为时间 的函数，即s(t)。
信号与系统课件第一章.ppt
冲激信号的性质 (1)筛选（乘积)特性
x(t )
(1)
x(t ) (t t0 ) x(t0 ) (t t0 )
x(t ) (t t0 )
( x(t0 ) )
t0
t
t0
t
(2)抽样特性
x(t ) (t t0 )dt x(t0 )
x(t0 ) (t t0 )dt x(t0 )
1
0 x t t e
t0 t0
0
t
1.2 信号的分类
• 1 确定信号与随机信号
确定信号是指能够以确定的时间函数表示的信号。
随机信号也称为不确定信号，不是时间的确定函数。
·¨ È ¶Å к Å
æ » Ë ú Ð Å º Å µ Ä Ò » · ö Ñ ù ± ¾
•能量信号: 0<E<，P=0。 •功率信号: E，0<P<。 直流信号与周期信号都是功率信号。 注意: 一个信号，不可能既是能量信号又是功率信号。
1.3 常用单元信号 1. 正弦信号
x(t ) A sin(t )
A x(t) T
2
A: 振幅 :角频率 弧度/秒 t :初始相位
1.4信号的运算
• • • • • • • 信号相加 信号相乘 信号的平移 信号的尺度变换 信号的翻转 信号的微分 信号的积分
1. 信号的相加
x(t)=x1(t)+ x2(t)+ ……xn(t)
x1(t) 0.5 0 t 0.5 0.5 0 t x2(t)
y(t)=x1(t)+x2(t) 1 t
3.单位斜坡信号
信号与系统ppt课件
结果解释
对实验结果进行解释，说明实验结果所反映 出的系统特性。
总结归纳
对实验过程和结果进行总结归纳，概括出实 验的重点内容和结论。
06
总结与展望
信号与系统的总结
信号与系统是通信、电子、生物医学工程等领域的重 要基础课程，其理论和方法在信号处理、图像处理、
数据压缩等领域有着广泛的应用。
信号与系统的主要内容包括信号的时域和频域表示、 线性时不变系统、调制与解调、滤波器设计等。
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目录
• 信号与系统概述 • 信号的基本特性 • 系统的基本特性 • 信号与系统的应用 • 信号与系统的实验与实践 • 总结与展望
01
信号与系统概述
信号的定义与分类
信号的定义
信号是传递信息的一种方式，可以表示声音、图像、文字等。在通信系统中， 信号是传递信息的载体。
信号的分类
系统的分类
根据系统的复杂程度，可以分为线性系统和非线性系统；根据系统的稳定性，可以分为稳定系统和不稳定系统； 根据系统的时域特性，可以分为时域系统和频域系统。
信号与系统的重要性
01
信号是信息传递的载体，系统 是实现特定功能的整体，因此 信号与系统在信息处理中具有 非常重要的地位。
02
在通信系统中，信号的传输和 处理是实现信息传递的关键环 节，而系统的设计和优化直接 影响到通信系统的性能和可靠 性。
03
信号可以用数学函数来表示，其中离散信号常用序列
表示，连续信号常用函数表示。
信号的时域特性
01
02
03
信号的幅度
信号的幅度是表示信号强 弱的量，通常用振幅来表 示。
信号的相位
信号的相位是表示信号时 间先后顺序的量，通常用 角度来表示。
信号与系统_精解课件§1[1].5_奇异函数
![信号与系统_精解课件§1[1].5_奇异函数](https://img.taocdn.com/s3/m/9edd53a4b0717fd5360cdc2c.png)
1 sgn(t) = −1 t >0 t <0
−
τ O
2
τ
2
sgn(t )
O
t
1 sgn(t ) = −u(−t ) + u(t ) = 2u(t ) − 1 u(t ) = [sgn(t ) + 1] 2
X
三．单位冲激（难点）
概念引出 定义1 定义1 定义2 定义2 冲激函数的性质
X
定义1
t
O
t
求 导
R(t) ↓ ↑ 积 u(t) ↓ ↑ 分 δ(t)
(-∞<t< ∞) ∞
X
冲激函数的性质总结
（1）抽样性
f (t )δ (t ) = f (0)δ (t )
（5）冲激偶 δ ′(−t ) = −δ ′(t )
∫
+∞
−∞
f (t)δ (t)dt = f (0)
∫
∫
δ ′(t)dt = 0 −∞
−∞
∞
3、 δ ′(−t ) = −δ ′(t ) , δ ′(t − t) = −δ ′(t − t ) 、 0 0
所以 ′(t )是奇函数 δ
∫
δ ′(t)dt = 0 , −∞
−∞
∞
X
四.总结： R(t)，u(t)， δ(t) 之间的关系
R(t) 1
O
u(t) 1 t 1
O
δ (t)
∞
(1)
t0 u(t + t0 )
t
1
− t0 O
t
X
3．用单位阶跃信号描述其他信号
门函数： 门函数：也称窗函数
τ τ f (t ) = u t + − u t − 2 2
−
τ O
2
τ
2
sgn(t )
O
t
1 sgn(t ) = −u(−t ) + u(t ) = 2u(t ) − 1 u(t ) = [sgn(t ) + 1] 2
X
三．单位冲激（难点）
概念引出 定义1 定义1 定义2 定义2 冲激函数的性质
X
定义1
t
O
t
求 导
R(t) ↓ ↑ 积 u(t) ↓ ↑ 分 δ(t)
(-∞<t< ∞) ∞
X
冲激函数的性质总结
（1）抽样性
f (t )δ (t ) = f (0)δ (t )
（5）冲激偶 δ ′(−t ) = −δ ′(t )
∫
+∞
−∞
f (t)δ (t)dt = f (0)
∫
∫
δ ′(t)dt = 0 −∞
−∞
∞
3、 δ ′(−t ) = −δ ′(t ) , δ ′(t − t) = −δ ′(t − t ) 、 0 0
所以 ′(t )是奇函数 δ
∫
δ ′(t)dt = 0 , −∞
−∞
∞
X
四.总结： R(t)，u(t)， δ(t) 之间的关系
R(t) 1
O
u(t) 1 t 1
O
δ (t)
∞
(1)
t0 u(t + t0 )
t
1
− t0 O
t
X
3．用单位阶跃信号描述其他信号
门函数： 门函数：也称窗函数
τ τ f (t ) = u t + − u t − 2 2
信号与系统全套课件
解答
f (t)
f (t 5)
1
时移
1
1 O 1 t 尺度 变换
f (3t)
6 5 4
t 尺度 O 变换
f (3t 5)
1 t
1O 1
33
时移
1 t
2 4 3
1.4.2 信号的变换
平移、展缩、反折相结合举例
例 已知f (t)如图所示，画出 f(-2t-4)。 解答
右移4，得f (t–4)
反转，得f (-2t–4)
1.4.2 信号的变换
2.信号的平移
将 f (t) → f (t–t0) ，称为对信号f (t)的右移
f (t) → f
其中，t0 >0
如
(t +t0)， 称为对信号f t → t–1右移
(t)的左移
f (t-1)
1
f (t) 1
o1 2 t
o1 t
t → t+1左移
雷达接收到的目标回波信号就是平移信号。
1.2.2 信号的分类
1. 确定信号和随机信号
•确定性信号 可用确定的时间函数表示的信号。
对于指定的某一时刻t，有确定的函数值f(t)。
•随机信号
取值具有不确定性的信号。 如：电子系统中的起伏热噪声、雷电干扰信号。
•伪随机信号 貌似随机而遵循严格规律产生的信号（伪随机码）。
1.2.2 信号的分类
f (t)
2
1
4
－ 4 － 3 － 2－ 1 0 1 2 3
t
－1
－2
f (t) 2 1 － 4 － 3 － 2－ 1 0 1 2 3 4 t
(a)
(b)
图5 确定性信号与随机信号
信号与系统PPT全套课件
T T
T
f (t ) dt
f (t ) dt
2
2
（1.1-1）
1 P lim T 2T
T
T
（ 1.1-2 ）
上两式中，被积函数都是f ( t )的绝对值平方，所以信号能量 E 和信号功率P 都是非负实数。 若信号f ( t )的能量0 < E < , 此时P = 0，则称此信号 为能量有限信号，简称能量信号（energy signal）。 若信号f ( t )的功率0 < P < , 此时E = ，则称此信 号为功率有限信号，简称功率信号（power signal）。 信号f ( t )可以是一个既非功率信号，又非能量信号， 如单位斜坡信号就是一个例子。但一个信号不可能同时既是 功率信号，又是能量信号。
1.3 系统的数学模型及其分类
1.3.1 系统的概念 什么是系统（ system ）？广义地说，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。例如， 通信系统、自动控制系统、计算机网络系统、电力系统、水 利灌溉系统等。通常将施加于系统的作用称为系统的输入激 励；而将要求系统完成的功能称为系统的输出响应。 1.3.2 系统的数学模型 分析一个实际系统，首先要对实际系统建立数学模型，在数 学模型的基础上，再根据系统的初始状态和输入激励，运用 数学方法求其解答，最后又回到实际系统，对结果作出物理 解释，并赋予物理意义。所谓系统的模型是指系统物理特性 的抽象，以数学表达式或具有理想特性的符号图形来表征系 统特性。
2．连续信号和离散信号 按照函数时间取值的连续性划分，确定信号可分为连续时 间信号和离散时间信号，简称连续信号和离散信号。 连续信号（ continuous signal）是指在所讨论的时间内，对 任意时刻值除若干个不连续点外都有定义的信号，通常用f ( t ) 表示。 离散信号（discrete signal）是指只在某些不连续规定的时刻 有定义，而在其它时刻没有定义的信号。通常用 f(tk) 或 f(kT) [简写 f(k )] 表示，如图1.1-2所示。图中信号 f (tk) 只在t k = －2, －1, 0, 1, 2, 3,…等离散时刻才给出函数值。
信号与系统_王明泉_课件第1章
1
O
f t 1 O
通常把 称为指数信号的时间常数，记作,代表信 号衰减速度，具有时间的量纲。 重要特性：其对时间的微分和积分仍然是指数形式。
t
信号与系统
第1章 信号与系统概述
22 /48
衰减正弦信号：
K e t sint f (t ) 0
重要特性：同指数信号
f (t )
应用数学知识较多，用数学工具分析物理概念； •常用数学工具： 微分、积分(定积分、无穷积分、变上限积分） 线性代数 微分方程、差分方程 傅里叶级数、傅里叶变换、拉氏变换、z 变换
•经典教材：信号与系统 奥本海姆著 信号与系统 郑君里
信号与系统
第1章 信号与系统概述
5 /48
学习方法
•注重物理概念与数学分析之间的对照，不要盲 目计算； •注意分析结果的物理解释，各种参量变动时的 物理意义及其产生的后果； •同一问题可有多种解法，应寻找最简单、最合 理的解法，比较各方法之优劣； •在学完本课程相当长的时间内仍需要反复学习 本课程的基本概念。
t
2
f t
E
0.78 E
E e
O
2
t
钟形脉冲（高斯）信号最重要的性质是其傅立 叶变换也是钟形脉冲（高斯）信号，在信号分析中 占有重要地位。
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信号与系统
第1章 信号与系统概述
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1.4 奇异信号ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ其基本特性
1.4.1 单位斜变信号
单位斜变信号
0 t 0 f (t ) t t 0
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O
f t 1 O
通常把 称为指数信号的时间常数，记作,代表信 号衰减速度，具有时间的量纲。 重要特性：其对时间的微分和积分仍然是指数形式。
t
信号与系统
第1章 信号与系统概述
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衰减正弦信号：
K e t sint f (t ) 0
重要特性：同指数信号
f (t )
应用数学知识较多，用数学工具分析物理概念； •常用数学工具： 微分、积分(定积分、无穷积分、变上限积分） 线性代数 微分方程、差分方程 傅里叶级数、傅里叶变换、拉氏变换、z 变换
•经典教材：信号与系统 奥本海姆著 信号与系统 郑君里
信号与系统
第1章 信号与系统概述
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学习方法
•注重物理概念与数学分析之间的对照，不要盲 目计算； •注意分析结果的物理解释，各种参量变动时的 物理意义及其产生的后果； •同一问题可有多种解法，应寻找最简单、最合 理的解法，比较各方法之优劣； •在学完本课程相当长的时间内仍需要反复学习 本课程的基本概念。
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0.78 E
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O
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钟形脉冲（高斯）信号最重要的性质是其傅立 叶变换也是钟形脉冲（高斯）信号，在信号分析中 占有重要地位。
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第1章 信号与系统概述
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1.4 奇异信号ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ其基本特性
1.4.1 单位斜变信号
单位斜变信号
0 t 0 f (t ) t t 0
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(完整版)信号与系统课件ppt
x(t) x(at)
a 1 时, x(at) 是将 x(t) 在时间上压缩a倍
0 a 1
时, x(at)是将 x(t) 在时间上扩展1/a倍。
由于离散时间信号的自变量只能取整 数值，因而尺度变换只对连续时间信号 而言。
例如：
3
2
22
11
n
0 1 2 34 56
22 2
n
0 12 3
显然上例中， 是从 中依次抽出 自变量取偶数时的各点而构成的。这一 过程称为对信号 的抽取（decimation）
x(t)]
其中
例1：
-2
x(t)
2 1
-2 -1 0
t
12
xe (t)
1
t
0
2
xo (t)
1
-1
t
1 -1
例2. 信号的奇偶分解：
1.3 复指数信号与正弦信号
（Exponential and Sinusoidal Signals ） 一. 连续时间复指数信号
x(t) Ceat 其中 C, a 为复数
如果有 x(t) x(t) 或 信号为奇信号（镜像奇对称）
则称该
如果有 x(t) 或x(t) 号与 一个奇信号之和。
对实信号有：
x(t) xe (t) xo (t)
1 xe (t) 2 [x(t) x(t)]
其中
xo
(t)
1 2
[x(t)
x(t) 1 T
2
P
lim T
2T
T
dt
P
lim
N
1
N
x(n) 2
2N 1 nN
1.2 自变量变换
Transformations of the Independent Variable)
a 1 时, x(at) 是将 x(t) 在时间上压缩a倍
0 a 1
时, x(at)是将 x(t) 在时间上扩展1/a倍。
由于离散时间信号的自变量只能取整 数值，因而尺度变换只对连续时间信号 而言。
例如：
3
2
22
11
n
0 1 2 34 56
22 2
n
0 12 3
显然上例中， 是从 中依次抽出 自变量取偶数时的各点而构成的。这一 过程称为对信号 的抽取（decimation）
x(t)]
其中
例1：
-2
x(t)
2 1
-2 -1 0
t
12
xe (t)
1
t
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xo (t)
1
-1
t
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例2. 信号的奇偶分解：
1.3 复指数信号与正弦信号
（Exponential and Sinusoidal Signals ） 一. 连续时间复指数信号
x(t) Ceat 其中 C, a 为复数
如果有 x(t) x(t) 或 信号为奇信号（镜像奇对称）
则称该
如果有 x(t) 或x(t) 号与 一个奇信号之和。
对实信号有：
x(t) xe (t) xo (t)
1 xe (t) 2 [x(t) x(t)]
其中
xo
(t)
1 2
[x(t)
x(t) 1 T
2
P
lim T
2T
T
dt
P
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N
1
N
x(n) 2
2N 1 nN
1.2 自变量变换
Transformations of the Independent Variable)
《信号与系统教案》课件
《信号与系统教案》PPT课件第一章：信号与系统导论1.1 信号的定义与分类定义：信号是自变量为时间（或空间）的函数。
分类：连续信号、离散信号、模拟信号、数字信号等。
1.2 系统的定义与分类定义：系统是一个输入与输出之间的映射关系。
分类：线性系统、非线性系统、时不变系统、时变系统等。
1.3 信号与系统的研究方法数学方法：微分方程、差分方程、矩阵分析等。
图形方法：波形图、频谱图、相位图等。
第二章：连续信号与系统2.1 连续信号的性质连续时间：自变量为连续的实数。
有限能量：能量信号的能量有限。
有限带宽：带宽有限的信号。
2.2 连续系统的特性线性特性：叠加原理、齐次性原理。
时不变特性：输入信号的延迟不会影响输出信号。
2.3 连续信号的运算叠加运算：两个连续信号的叠加仍然是连续信号。
齐次运算：连续信号的常数倍仍然是连续信号。
第三章：离散信号与系统3.1 离散信号的性质离散时间：自变量为离散的整数。
有限能量：能量信号的能量有限。
有限带宽：带宽有限的信号。
3.2 离散系统的特性线性特性：叠加原理、齐次性原理。
时不变特性：输入信号的延迟不会影响输出信号。
3.3 离散信号的运算叠加运算：两个离散信号的叠加仍然是离散信号。
齐次运算：离散信号的常数倍仍然是离散信号。
第四章：模拟信号与系统4.1 模拟信号的定义与特点定义：模拟信号是连续时间、连续幅度、连续频率的信号。
特点：连续性、模拟性、无限可再生性。
4.2 模拟系统的特性线性特性：叠加原理、齐次性原理。
时不变特性：输入信号的延迟不会影响输出信号。
4.3 模拟信号的处理方法模拟滤波器：根据频率特性对模拟信号进行滤波。
模拟调制：将信息信号与载波信号进行合成。
第五章：数字信号与系统5.1 数字信号的定义与特点定义：数字信号是离散时间、离散幅度、离散频率的信号。
特点：离散性、数字化、抗干扰性强。
5.2 数字系统的特性线性特性：叠加原理、齐次性原理。
时不变特性：输入信号的延迟不会影响输出信号。
《信号与系统》课件讲义
《信号与系统》课件讲义一、内容描述首先我们将从信号的基本概念开始，大家都知道，无论是听音乐、看电视还是打电话，背后都离不开信号的存在。
那么什么是信号呢？信号有哪些种类？我们又如何描述它们呢？这一部分我们会带领大家走进信号的世界，一起探索信号的奥秘。
接下来我们将探讨信号与系统之间的关系，信号在系统中是如何传输、处理和变换的？不同的系统对信号有何影响？我们将通过具体的例子和模型，帮助大家理解这个复杂的过程。
此外我们还会深入学习信号的数学描述方法，虽然这部分内容可能会有些难度，但我们会尽量使用通俗易懂的语言，帮助大家更好地理解。
通过这部分的学习，我们将学会如何对信号进行量化分析，从而更好地理解和应用信号。
我们将探讨信号处理的一些基本方法和技术，如何对信号进行滤波、调制、解调等处理？这些处理技术在实际中有哪些应用？我们将通过实例和实践，帮助大家掌握这些基本方法和技术。
1. 介绍信号与系统的基本概念及其重要性首先什么是信号？简单来说信号就像是我们生活中的各种信息传达方式，想象一下当你用手机给朋友发一条短信，这条信息就是一个信号，它传递了你的意图和情感。
在更广泛的层面上，信号可以是任何形式的波动或变化，比如声音、光线、电流等。
它们都有一个共同特点，那就是携带了某种信息。
这些信息可能是我们想要传达的话语，也可能是自然界中的物理变化。
而系统则是接收和处理这些信号的装置或过程，它像是一个加工厂，将接收到的信号进行加工处理，然后输出我们想要的结果。
比如收音机就是一个系统，它接收无线电信号并转换成声音让我们听到。
这样描述下来，你会发现信号和系统真的是无处不在。
无论是在学习还是在日常生活中都能见到他们的影子，他们对现代通信、计算机技术的发展都有着不可替代的作用。
因此我们也需要对这一概念进行透彻的了解与学习才能更好地服务于相关领域为社会贡献力量！2. 简述本课程的学习目标和主要内容《信号与系统》这门课程无论是对于通信工程、电子工程还是计算机领域的学生来说，都是一门极其重要的基础课程。
《信号与系统》课件
系统的稳定性评估
了解如何评估系统的稳定性，包括绝对稳定性和相对稳定性，以及其对信号 处理和通信系统的影响。
应用示例
通过实际的应用示例，展示信号与系统在通信、音频处理、图像处理等领域中的重要性和应用。
《信号与系统》PPT课件
欢迎来到《信号与系统》PPT课件！这个课程将带你深入了解信号与系统的定 义、概述以及应用示例。让我们开始这个令人兴奋的学习之旅吧！
信号与系统的定义与概述
在本节中，我们将介绍信号与系统的基本概念和定义，以及它们在不同领域 中的应用。深入了解信号与系统的重要性和用途。
信号的分类与特性
连续信号与离散信号
了解连续信号和离散信号之间的区别以及它们 的应用场景。
能量信号与功率信号
学习能量信号和功率信号的不同，并了解它们 在通信系统中的应用。
周期信号与非周期信号
探索周期信号和非周期信号的特性和重要性。
模拟信号与数字信号
介绍模拟信号与数字信号之间的区别，并探究 的基本原理和方 法，并探索不同类型的滤波器。
系统的定义与分类
线性系统与非线性系统
了解线性系统和非线性系统 的特性和区别，并掌握它们 在实际应用中的概念。
因果系统与非因果系统
探索因果系统和非因果系统 之间的差异，并了解它们在 信号处理中的重要性。
时变系统与时不变系统
学习时变系统和时不变系统 的特性和应用，以及它们如 何影响信号处理结果。
时域分析
1
时域表示
学习如何使用时域来表示信号及其特性。
时域运算
2
了解信号在时域中的运算及其在系统分
析中的重要性。
3
卷积与相关
深入了解卷积和相关运算，并探索它们 在信号处理中的应用。
信号与系统分析PPT全套课件可修改全文
1．系统的初始状态
根据各电容及电感的状态值能够确定在 t 0
时刻系统的响应及其响应的各阶导数
( y(0 ) k 1, 2 , , n 1)
称这一组数据为该系统的初始状态。
2．系统的初始值
一般情况下，由于外加激励的作用或系统内 部结构和参数发生变化，使得系统的初始值与 初始状态不等，即：
y(0 ) y(0 )
自由响应又称固有响应，它反映了系统本身 的特性，取决于系统的特征根； 强迫响应又称强制响应，是与激励相关的响 应。 利用经典法可以直接求得自由响应与强迫响 应，强迫响应即特解
先求得系统的零输入响应和零状态响应，并 获得系统的全响应；
然后利用系统特性与自由响应、激励与强迫 响应的关系可以间接得到自由响应和强迫响应。
t
f (t) (t)dt f (0) (t)dt
f (0) (t)dt f (0)
(1)
0
t
ห้องสมุดไป่ตู้（3）偶函数
（4）
(at)
1 a
(t)
f (t) (t) ( f (0))
（5） (t)与U (t)的关系
0
t
1.2 基本信号及其时域特性
单位冲激偶信号 '(t)
f (t) 1/
f ' (t) (1/ )
第2章 连续系统的时域分析
2.1 LTI连续系统的模型 2.2 LTI连续系统的响应 2.3 冲激响应与阶跃响应 2.4 卷积与零状态响应
2.1 LTI连续系统的模型
2.1.1 LTI连续系统的数学模型 2.1.2 LTI连续系统的框图
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2.1.1 LTI连续系统的数学模型
对于任意一个线性时不变电路，当电路结构 和组成电路的元件参数确定以后， 根据元件的伏安关系和基尔霍夫定律，可以 建立起与该电路对应的动态方程。
信号系统第一章信号与系统PPT课件
系统具有输入、输出、 转换、反馈等基本特 性。
系统的分类
01
根据系统的特性，可以 将系统分为线性系统和 非线性系统。
02
03
04
根据系统的动态特性， 可以将系统分为时不变 系统和时变系统。
根据系统的参数是否随时 间变化，可以将系统分为 连续系统和离散系统。
根据系统的功能和用途，可 以将系统分为控制系统、信 号处理系统、电路系统等。
控制系统中的信号处理
01
02
03
信号采集与转换
将物理量转换为电信号， 以便进行后续处理和控制。
信号处理算法
如PID控制、模糊控制等， 对采集到的信号进行计算 和分析，以实现系统的自 动控制。
信号反馈与调节
将系统的输出信号反馈给 控制器，通过调节输入信 号来控制系统的运行状态。
图像处理中的信号处理
变化规律是确定的，例如正弦波；随机 续变化的信号，例如声音的波形；数字
信号则是指信号的变化规律是不确定的， 信号则是指幅度离散变化的信号，例如
例如噪声。
计算机中的进制数。
02
系统的定义与分类
系统的基本概念
系统是由相互关联、 相互作用的若干组成 部分构成的有机整体。
系统可以用于描述自 然界、工程领域、社 会现象等各种领域中 的事物。
冲激响应与阶跃响应
冲激响应
系统对单位冲激信号的响应，反 映了系统对单位冲激信号的传递 特性。
阶跃响应
系统对单位阶跃信号的响应，反 映了系统对单位阶跃信号的传递 特性。
卷积积分与卷积和
卷积积分
描述信号与系统的相互作用，通过将 输入信号与系统的冲激响应进行卷积 积分来计算输出信号。
卷积和
将卷积积分简化为离散时间系统的卷 积和运算，用于计算离散时间系统的 输出序列。
《信号与系统》课件第8章
即
将
代入上式，并求解得状态方程:
8.9 写出题图 8.7 所示网络的状态方程(以iL和uC为状态 变量)。
题图 8.7
解 在题解图8.9中，列写接有电容C的节点电流方程和含 有电感L的回路电压方程。
题解图 8.9
列出受控源控制变量方程: 联立求解式①、②、③，得到网络状态方程:
8.10 写出题图 8.8 所示网络的状态空间方程。 (1) 对题图8.8(a)网络，以uC、iL1和iL2为状态变量，u2为 输出； (2) 对题图8.8(b)网络，以uC1、uC2和iL为状态变量，i2和 u3为输出。
题图 8.8
解 (1) 在题解图8.10(a)中，对接有电容元件的节点和含有 电感元件的网孔，分别列写相应的KCL和KVL方程。
代入元件值，整理得状态方程: 观察网络，直接写出输出方程:
题解图 8.10
8.11 列出题图 8.9 网络的状态空间方程(以uC、iL为状态变 量；i0、u0为输出)。
8.12 描述系统的微分方程如下，试建立各系统的状态空 间方程。
解 由微分方程建立状态空间方程的一般步骤是: 微分方 程→H(p)→信号流图→选择状态变量→列写状态方程和输出 方程。
(1) 由已知微分方程写出传输算子:
画出直接形式Ⅰ的模拟信号流图，如题解图8.12(a)所示。
根据状态模型，选各积分器输出信号作为状态变量x1和x2。 在积分器的输入节点写出状态方程:
题解图 8.24
题图 8.12
题解图 8.26
题解图 8.27
题解图 8.28
或写成矩阵形式，有
8.29 设二阶离散时间系统的模拟框图如题图 8.13 所示， 试编写其状态空间方程。
题图 8.13
将
代入上式，并求解得状态方程:
8.9 写出题图 8.7 所示网络的状态方程(以iL和uC为状态 变量)。
题图 8.7
解 在题解图8.9中，列写接有电容C的节点电流方程和含 有电感L的回路电压方程。
题解图 8.9
列出受控源控制变量方程: 联立求解式①、②、③，得到网络状态方程:
8.10 写出题图 8.8 所示网络的状态空间方程。 (1) 对题图8.8(a)网络，以uC、iL1和iL2为状态变量，u2为 输出； (2) 对题图8.8(b)网络，以uC1、uC2和iL为状态变量，i2和 u3为输出。
题图 8.8
解 (1) 在题解图8.10(a)中，对接有电容元件的节点和含有 电感元件的网孔，分别列写相应的KCL和KVL方程。
代入元件值，整理得状态方程: 观察网络，直接写出输出方程:
题解图 8.10
8.11 列出题图 8.9 网络的状态空间方程(以uC、iL为状态变 量；i0、u0为输出)。
8.12 描述系统的微分方程如下，试建立各系统的状态空 间方程。
解 由微分方程建立状态空间方程的一般步骤是: 微分方 程→H(p)→信号流图→选择状态变量→列写状态方程和输出 方程。
(1) 由已知微分方程写出传输算子:
画出直接形式Ⅰ的模拟信号流图，如题解图8.12(a)所示。
根据状态模型，选各积分器输出信号作为状态变量x1和x2。 在积分器的输入节点写出状态方程:
题解图 8.24
题图 8.12
题解图 8.26
题解图 8.27
题解图 8.28
或写成矩阵形式，有
8.29 设二阶离散时间系统的模拟框图如题图 8.13 所示， 试编写其状态空间方程。
题图 8.13
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2 亦用 d
表示，从而式（3－l0）
又由于 （3-12）
可见 F ( ) 相当于单位频率占有的复振幅，
具有密度的意义，所以常把 F ( ) 称为频谱密度
函数，简称频谱函数，F ( ) 为连续谱。
由式（3-12），Fn 可表示为
将其代入 f (t ) 的表达式（3－11），同时
把 n1 换为 ，求和变为积分，得
的偶函数； ( ) 称
将非周期信号的频谱表示为傅里叶积分，要求式（3－13） 的积分必须存在，这就意味着信号 f (t ) 要满足绝对可积，即 （3-16）
3.2.2
常用信号的傅里叶变换及频谱
1．门函数的频谱 幅度为1，宽度为 （常数）的单个矩形脉冲 常称为门函数，记为 。它可表示为
其波形如图3－15（a）所示
或：
f (t ) a0 (an cosn1t bn sin n1t )
n 1
（3-1）
a0
信号与系统
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式中 ，称为 f (t ) 的基波频率； n1 称为 n 次谐 波； a0 为 f (t ) 的直流分量； an 和 bn 为各余弦分量和正 弦分量的幅度。式（3－1）就是三角形式的傅里叶级数。 由数学分析知，各傅里叶系数为
信号的能量主要集中在
2 0,
的低频分量上，那
些次数较高的谐波分量实际上可以忽略不计。因此，
常把 这段频率范围称为矩形信号的
“有效带宽”，或称为“频带宽度”，简称为信号的
带宽，记作 ，即 （3-8） 或用频率表示 （3-9）
3．2 非周期信号的频谱
3.2.1 傅里叶变换 3.2.2 常用信号的傅里叶变换及频谱 3.2.3 傅里叶变换的性质与应用
信号与系统
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图3-3（b）为以上各分量的合成波形。可见，所取的谐波
分量越多越接近原来的方波。
信号与系统
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图3-4（a）为周期三角波的谐波分解的波形。
信号与系统
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图3-4（b）为周期三角波的谐波合成的波形。
例3-2 如图3-5所示周期矩形信号，试求其指 数形式的傅里叶级数。
图3-5 周期矩形信号的波形
信号与系统
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下面通过实际数据研究傅里叶级数是如何应用
的。图3-6（a）是实测的气温曲线。该曲线用每天
的平均气温表示，一年中共有365个数据构成。将
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书名：信号与系统 作者：谭华 ISBN： 978-7-111-29534-1 出版社：机械工业出版社 本书配有电子课件及电子教案
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第3章 连续系统的频域分析
信号与系统
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3.1.1傅里叶级数
信号与系统
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1．周期信号的三角级数表示 把非正弦周期信号分解为傅里叶级数（Fourier Series） 是法国科学家傅里叶所做的重大贡献。为了便于理解用傅里叶 级数表示周期信号的思想，不妨首先观察图3-1所示的锯齿波 的变化过程。随着不同频率的三角函数的项数不断增加，合成 结果就逐渐逼近周期锯齿波 f (t ) 。 下面讨论一般周期信号的傅里叶级数表示方法。 周期信号是定义在（-∞，∞）区间内，每隔一定周期按 相同规律重复变化的信号。它们可一般地表示为
3） 4）曲线呈现衰减振荡型，位于坐标原点附近的“主瓣”宽度
为2π。
的波形如图3-10所示。
图3-10
Sa(x)函数图形
图3-11
Sa(x)函数频谱图形
图3-12
｜Fn｜幅度谱的频谱图
图3-13
周期相同而脉宽不同情况下的频谱图
图3-14
脉冲宽度
图3-14
脉冲宽度不变而周期T不同情况下的频谱图
f (t ) f (t kT )
(k 0 , 1, 2 ,)
信号与系统
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信号与系统
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当周期信号满足狄里赫利条件时，则它可用傅 里叶级数表示为：
f (t ) a 0 a1 cos1t b1 sin1t a 2 cos 21t b2 sin 21t a n cos n1t bn sin n1t
由式（3-13），可得 G (t ) 的傅里叶变换，即 频谱函数为
令
则门函数的频谱
（3-17）
3.2.2常用信号的傅里叶变换及频谱
2．冲激函数的频谱 由定义式（3－13），并应用的采样性质，得
如图3-16所示, 冲激信号的频谱是均匀谱。
3.2.1
傅里叶变换
当周期信号的周期T趋于无限大时，相邻谱 线间隔1 趋于无穷小，从而谱线密集变为连续 谱。为了便于理解，可以从傅里叶级数引出傅里 叶变换。 对于周期信号，有如下一对关系
Fn 是离散值 n1 的函数，可以写为
当T→∞时，谱线高度｜ Fn｜和谱线间隔 1 趋于 n 无穷小，故 1 可用 d 代替， 1 变为连续变量 时 变为
f (t ) 视为一个周期函数的一个周期段，则可以用 n
次谐波来逼近
f (t )
，如图3-6（b）～（g）所示。
根据分析计算，前10次谐波的傅里叶系数的幅度 和相位如下表：
前10次谐波的傅里叶系数的幅度和相位如下表：
3.1.2
周期信号的频谱
1．周期信号频谱的特点
为了直观地反映周期信号中各频率分量的分布情形， 可将它们各分量的振幅和相位用图形表示出来，这就是所 谓信号的“频谱图”。频谱图中谐波分量的振幅随频率变 化的关系称为振幅谱，谐波分量的相位随频率变化的关系 称为相位频谱。 矩形波傅里叶级数可改写为式（3-2）的形式，即
由此可画出其频谱图如图3-7所示
周期信号的振幅谱具有以下特点：
1）频谱图由频率离散的谱线组成，每根谱线代 表一个谐波分量。这样的频谱称为不连续频谱或离 散频谱。
2）频谱图中的谱线只能在基波频率 1 的整数 倍频率上出现。 3）频谱图中各谱线的高度，一般而言随谐波次 数的增高而逐渐减小。当谐波次数无限增高时、谐 波分量的振幅趋于无穷小。
n 1
（3-2）
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例3-1 如图3-2所示的周期矩形波信号， 求其傅里叶级数。
图3-2
周期矩形波信号
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图3-3（a）为矩形波（方波）的直流（此例为零）、基 波、即傅里叶变 换（Fourier Transform）
（3-13）
和傅里叶反变换
（3-14）
式（3-13）和式（3-14）称为傅里叶变换对，可简记为
或记为
频谱函数 F ( ) 一般为复函数，可写为
（3-15） 式中｜ F ( ) ｜称为幅度频谱，是 的奇函数。 为相位频谱，是
信号的振幅频谱可以通过频谱分析仪直接测试得 到。图3-8为频谱分析仪的原理及两个测试结果。
3.1.2
周期信号的频谱
2． 双边频谱与信号的带宽 前面的分析是将周期信号分解为三角傅里 叶级数后得到的单边频谱图，这是因为其谱线
只出现在频率的正半轴。如将周期信号展开成
指数傅里叶级数，由于存在负频率，其频谱图 的谱线在频率的负半轴同时存在，故称为双边 频谱。现以周期矩形脉冲为例加以说明。
图3－9所示为周期矩形脉冲信号，它的脉冲宽
度为
，高度为A，周期为T，基波角频率
，
f (t ) 的一个脉冲可表示为
复系数
（3－5）
由此可以写出的表达式为
（3－6）
观察
的表达式，它是形如
的函数，称为“取样
函数”，通常记为 的重要函数。它的特点如下： 1） 2）当
，它是在通信理论中应用很广
是偶函数，因为它是和的乘积。 处，有
3.1.1
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傅里叶级数
2．周期信号的指数级数表示
现在介绍傅里叶级数的另一种形式——指数形式。
根据欧拉公式 式（3-2）可表示为
则周期信号又可表示为
式（3-3）称为傅里叶级数的复指数形式，为复系数。可以证明，复系数 可以通过信号确定，即
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第3章
连续系统的频域分析
重点及难点 ： 1）傅里叶变换的性质。 2）连续系统的频域分析。
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第3章
连续系统的频域分析
前面讨论连续系统的时域分析时，以阶跃函数
和冲激函数作为基本信号，将任意输入信号表示为
冲激分量的连续和（积分），并利用卷积方法求取
1 a0 T
T
0
f (t )dt
T
2 an T
2 bn T
0
0
f (t ) cos(n1 )tdt
f (t ) sin(n1 )tdt
T
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若将式（3-1）中的同频率项加以合并，
式中
又可以写成三角函数形式的傅里叶级数的另外一种形式：