信号总复习(每张4页共3张)
信号复习讲义
期末复习讲义1、信号的定义和分类1） 定义：信号是带有信息（如语音、音乐、图象、数据等）的随时间（和空间）变化的物理量或物理现象，其图象称为信号的波形。
信号是消息的表现形式，消息则是信号的具体内容。
2） 分类：根据不同分类原则，信号可分为：连续时间信号与离散时间信号；确定信号与随机信号；周期信号和非周期信号；功率信号与能量信号等等 例已知信号123()co s 20,()c o s 22,()cx t t x t t x t t ===和4()cos x t =，问12()()x t x t +和34()()x t x t +是否为周期信号？若是，求其周期。
000()cos()sin()()j nf n en j n n W W W ==+-?<+ 的周期性？几种具体的信号定义：（i ）非时限信号（无始无终信号）：在时间区间（－∞，＋∞）内均有f (t )≠0；（ii ）因果信号：当t <0时，f (t )=0; 当t >0时，f (t )≠0，可用)()(t t f ε表示；（iii ）有始信号（右边信号）：当t <t 1时，f (t )=0; 当t >t 1时，f (t )≠0；（因果信号是有始信号的特例）（iv ）反因果信号：若当t ≥0时，f (t )=0;当t <0时，f (t )≠0.（v ）有终信号（左边信号）：当t <t 1时，f (t )≠0; 当t >t 1时，f (t )=0；（反因果信号是有终信号的特例）（vi ）时限信号（有始有终信号）:若在时间区间(t 1, t 2)内f (t )≠0，而在此区间外f (t )=0.2、系统的定义与分类系统：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。
（能够完成某种运算功能的集合体称为系统。
）分类：动态系统与非动态系统；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；连续时间系统与离散时间系统；线性时不变因果系统的性质：齐次性、叠加性、线性、时不变、微分性、积分性、因果性。
信号与系统复习知识总结
重难点1.信号的概念与分类 按所具有的时间特性划分：确定信号和随机信号； 连续信号和离散信号； 周期信号和非周期信号； 能量信号与功率信号； 因果信号与反因果信号；正弦信号是最常用的周期信号,正弦信号组合后在任一对频率或周期的比值是有理分数时才是周期的;其周期为各个周期的最小公倍数;① 连续正弦信号一定是周期信号;② 两连续周期信号之和不一定是周期信号;周期信号是功率信号;除了具有无限能量及无限功率的信号外,时限的或,∞→t 0)(=t f 的非周期信号就是能量信号,当∞→t ,0)(≠t f 的非周期信号是功率信号;1. 典型信号① 指数信号： ()at f t Ke =,a ∈R ② 正弦信号： ()sin()f t K t ωθ=+ ③ 复指数信号： ()st f t Ke =,s j σω=+ ④ 抽样信号： sin ()tSa t t= 奇异信号（1） 单位阶跃信号1()u t ={ 0t =是()u t 的跳变点;（2） 单位冲激信号单位冲激信号的性质：1取样性 11()()(0)()()()f t t dt f t t f t dt f t δδ∞∞-∞-∞=-=⎰⎰()0t δ=当0t ≠时相乘性质：()()(0)()f t t f t δδ= 2是偶函数 ()()t t δδ=- 3比例性 ()1()at t aδδ=4微积分性质 d ()()d u t t tδ= ； ()d ()t u t δττ-∞=⎰5冲激偶 ()()(0)()(0)()f t t f t f t δδδ'''=- ； ()()d (0)f t t t f δ∞-∞''=-⎰ ()d ()tt t t δδ-∞'=⎰ ；带跳变点的分段信号的导数,必含有冲激函数,其跳变幅度就是冲激函数的强度;正跳变对应着正冲激；负跳变对应着负冲激;重难点2.信号的时域运算 ① 移位： 0()f t t +, 0t 为常数当0t >0时,0()f t t +相当于()f t 波形在t 轴上左移0t ；当0t <0时, 0()f t t +相当于()f t 波形在t 轴上右移0t ;② 反褶： ()f t - ()f t -的波形相当于将()f t 以t =0为轴反褶; ③ 尺度变换： ()f at ,a 为常数当a >1时,()f at 的波形时将()f t 的波形在时间轴上压缩为原来的1a； 当0<a <1时,()f at 的波形在时间轴上扩展为原来的1a; ④ 微分运算： ()df t dt信号经微分运算后会突出其变化部分; 2. 系统的分类根据其数学模型的差异,可将系统划分为不同的类型：连续时间系统与离散时间系统；线性系统与非线性系统；时变系统与时不变系统； 重难点3.系统的特性（1） 线性性若同时满足叠加性与均匀性,则称满足线性性;当激励为1122()()C f t C f t +1C 、2C 分别为常数时,系统的响应为1122()()C y t C y t +;线性系统具有分解特性：)()()(t y t y t y zs zi +=零输入响应是初始值的线性函数,零状态响应是输入信号的线性函数,但全响应既不是输入信号也不是初始值的线性函数;（2） 时不变性 :对于时不变系统,当激励为0()f t t -时,响应为0()f t t -; （3） 因果性线性非时变系统具有微分特性、积分特性; 重难点4.系统的全响应可按三种方式分解：各响应分量的关系：重难点5.系统的零输入响应就是解齐次方程,形式由特征根确定,待定系数由-0初始状态确定;零输入响应必然是自由响应的一部分;重难点6.任意信号可分解为无穷多个冲激函数的连续和：那么系统的的零状态响应为激励信号与单位冲激响应的卷积积分,即)()()(t h t f t y zs *=;零状态响应可分解为自由响应和强迫响应两部分;重难点7.单位冲激响应的求解;冲激响应)(t h 是冲激信号作用系统的零状态响应; 重难点8.卷积积分（1） 定义 ττττττd f t f d t f f t f t f )()()()()(*)(212121-=-=⎰⎰∞∞-∞∞-（2） 卷积代数① 交换律 )(*)()(*)((1221t f t f t f t f =② 分配率 )(*)()(*)()]()([*)(3121321t f t f t f t f t f t f t f +=+ ③ 结合律 )](*)([*)()(*)](*)([321321t f t f t f t f t f t f = 重难点9.卷积的图解法 求某一时刻卷积值 卷积过程可分解为四步：1换元： t 换为τ→得 f 1τ, f 2τ2反转平移：由f 2τ反转→ f 2–τ 右移t → f 2t-τ 3乘积： f 1τ f 2t-τ4积分： τ从 –∞到∞对乘积项积分; 3性质1ft δt=δtft = ft )()(*)(00t t f t t t f -=-δ)()(*)(2121t t t f t t t t f --=--δ 210,,t t t 为常数2ft δ’t = f’t 3ftut ()()d ()d tf u t f τττττ∞-∞-∞=-=⎰⎰ut ut = tut4[]121221d ()d ()d ()*()*()()*d d d n n nn n nf t f t f t f t f t f t t t t ==5121212[()*()]d [()d ]*()()*[()d ]t t tf f f f t f t f τττττττ-∞-∞-∞==⎰⎰⎰6 f 1t –t 1 f 2t –t 2 = f 1t –t 1 –t 2 f 2t = f 1t f 2t –t 1 –t 2 = f t –t 1 –t 27 两个因果信号的卷积,其积分限是从0到t ; 8系统全响应的求解方法过程归纳如下：a.根据系统建立微分方程；b.由特征根求系统的零输入响应)(t y zi ；c.求冲激响应)(t h ；d.求系统的零状态响应)()()(t h t f t y zs *=；e.求系统的全响应)()()(t y t y t y zs zi +=;重难点10.周期信号的傅里叶级数任一满足狄利克雷条件的周期信号()f t 1T 为其周期可展开为傅里叶级数; 1三角函数形式的傅里叶级数0111()[cos()sin()]n n n f t a a n t b n t ωω∞==++∑ 式中112T πω=,n 为正整数;直流分量010011()t T t a f t dt T +=⎰ 余弦分量的幅度01112()cos()t T n t a f t n t dt T ω+=⎰ 正弦分量的幅度01112()sin()t T n t b f t n t dt T ω+=⎰三角函数形式的傅里叶级数的另一种形式为011()cos()n n n f t a A n t ωϕ∞==++∑2指数形式的傅里叶级数 1()jn tnn f t F eω∞=-∞=∑ 式中,n 为从-∞到+∞的整数;复数频谱011011()t T jn t n t F f t e dt T ω+-=⎰利用周期信号的对称性可以简化傅里叶级数中系数的计算;从而可知周期信号所包含的频率成分;有些周期信号的对称性是隐藏的,删除直流分量后就可以显示其对称性;①实偶函数的傅里叶级数中不包含正弦项,只可能包含直流项和余弦项; ②实奇数的傅里叶级数中不包含余弦项和直流项,只可能包含正弦项;③实奇谐函数的傅里叶级数中只可能包含基波和奇次谐波的正弦、余弦项,而不包含偶次谐波项;重难点11.从对周期矩形脉冲信号的分析可知：1 信号的持续时间与频带宽度成反比;2 周期T 越大,谱线越密,离散频谱将变成连续频谱；3 周期信号频谱的三大特点：离散性、谐波性、收敛性;重难点12.傅里叶变换 傅里叶变换定义为正变换()[()]()j t F f f t f t e dt ωω∞--∞==⎰逆变换11()[()]()2j t f t f F F e d ωωωωπ∞--∞==⎰频谱密度函数()F ω一般是复函数,可以写作 ()()()j F F e ϕωωω=其中()F ω是()F ω的模,它代表信号中个频谱分量的相对大小,是ω的偶函数;()ϕω是()F ω的相位函数,它表示信号中各频率分量之间的相位关系,是ω的奇函数;常用函数 F 变换对：δtπδωut 1()j πδωω+e -t ut 1j ωα+ g τt2Sa ωττ⎛⎫⎪⎝⎭sgn t 2j ωe –|t |222ααω+ 重难点13.傅里叶变换的基本性质 1 线性特性1212()()()()af t bf t aF j bF j ωω+↔+2 对称特性 ()2()F jt f πω↔-3 展缩特性 1()()f at F j a aω←−→ 4 时移特性0-j t 0()()f t t F j e ωω-←→⋅5 频移特性 0j 0()[()]t f t e F j ωωω⋅←→- 6 时域卷积特性 1212()()()()f t f t F j F j ωω*←→⋅ 7 频域卷积特性 12121()()[()()]2f t f t F j F j ωωπ⋅←→*8 时域微分特性 ()()n n n d fj F j dtωω←→⋅9 积分特性1()()(0)()tf d F j F j ττωπδωω-∞←→+⎰10.频域微分特性 ()()n nnndF j t f t j d ωω←→⋅ 11奇偶虚实性若()()()F R jX ωωω=+,则①()f t 是实偶函数()()f R ωω=,即()f ω为ω的实偶函数; ②()f t 是实奇函数()()f jX ωω=,即()f ω为ω的虚奇函数; 重难点14.周期信号的傅里叶变换周期信号()f t 的傅里叶变换是由一些冲激函数组成的,这些冲激位于信号的谐频11(0,,2,)ωω±±处,每个冲激的强度等于()f t 的傅里叶级数的相应系数n F 的2π倍;即重难点15.冲激抽样信号的频谱冲激抽样信号()s f t 的频谱为1()()s sn sf F n T ωωω∞=-∞=-∑其中s T 为抽样周期,()f ω为被抽样信号()f t 的频谱;上式表明,信号在时域被冲激序列抽样后,它的频谱()s F ω是连续信号频谱()f ω以抽样频谱s ω为周期等幅地重复;重难点16．对于线性非时变系统,若输入为非周期信号,系统的零状态响可用傅里叶变换求得;其方法为：1 求激励ft 的傅里叶变换F j;2 求频域系统函数H j;3 求零状态响应y zs t 的傅里叶变换Y zs j,即Y zs j= H j F j;4 求零状态响应的时域解,即y zs t = F -1Y zs j重难点17．对于线性非时变稳定系统,若输入为正弦信号)cos()(0t A t f ω=,则稳态响应为其中,)()(00ϕωωj e j H j H =为频域系统函数;重难点18．对于线性非时变系统,若输入为非正弦的周期信号,则系统的稳态响应的频谱为其中,n F 是输入信号的频谱,即)(t f 的指数傅里叶级数的复系统;)(Ωjn H 是系统函数,为基波;n Y 是输出信号的频谱;时间响应为重难点19．在时域中,无失真传输的条件是 )()(0t t f K t y -=在频域中,无失真传输系统的特性为 0)(t j e K j H ωω-=20．理想滤波器是指可使通带之内的输入信号的所有频率分量以相同的增益和延时完全通过,且完全阻止通带之外的输入信号的所有频率分量的滤波器;理想滤波器是非因果性的,物理上不可实现的;重难点21．理想低通滤波器的阶跃响应的上升时间与系统的截止频率带宽成反比;重难点22．时域取样定理注意：为恢复原信号,必须满足两个条件：1f t 必须是带限信号；2取样频率不能太低,必须f s ≥2f m,或者说,取样间隔不能太大,必须T s ≤1/2f m ；否则将发生混叠; 通常把最低允许的取样频率f s=2f m 称为奈奎斯特Nyquist 频率； 把最大允许的取样间隔T s=1/2f m 称为奈奎斯特间隔;重难点23．单边拉氏变换的定义为积分下限定义为-=0t ;因此,单位冲激函数1)(⇔t δ,求解微分方程时,初始条件取为-=0t ;重难点24．拉普拉斯变换收敛域：使得拉氏变换存在的S 平面上σ的取值范围称为拉氏变换的收敛域;)(t f 是有限长时,收敛域整个S 平面；)(t f 是右边信号时,收敛域0σσ>的右边区域；)(t f 是左边信号时,收敛域0σσ<的左边区域；)(t f 是双边信号时,收敛域是S 平面上一条带状区域;要说明的是,我们讨论单边拉氏变换,只要σ取得足够大总是满足绝对可积条件,因此一般不写收敛域;单边拉氏变换,只要σ取得足够大总是满足绝对可积条件,因此一般不写收敛域;重难点25．拉普拉斯正变换求解：常用信号的单边拉氏变换 重难点26.拉普拉斯变换的性质6时域卷积定理 f 1t f 2t ←→ F 1s F 2s7周期信号,只要求出第一周期的拉氏变换1()F s ,1()()1sTF s F s e-=- 频域微分性： d ()()()d F s t f t s-←→频域积分性： ()()s f t F d tηη∞←→⎰初值定理：0(0)lim ()lim ()t s f f t sF s →+→∞+==终值定理若ft 当t →∞时存在,并且 ft ← → F s , Res>0, 0<0,则 0()lim ()s f sF s →∞=拉氏变换的性质及应用;一般规律：有t 相乘时,用频域微分性质; 有实指数t e α相乘时,用频移性质; 分段直线组成的波形,用时域微分性质;周期信号,只要求出第一周期的拉氏变换1()F s ,1()()1sTF s F s e-=- 由于拉氏变换均指单边拉氏变换,对于非因果信号,在求其拉氏变换时应当作因果信号处理;重难点27．拉普拉斯反变换求解：掌握部分分式展开法求解拉普拉斯逆变换的方法1单实根时 )(t Ke a s Kt a ε-⇔+2二重根时2()()t KKte t s αεα-↔+ 重难点28．微分方程的拉普拉斯变换分析：当线性时不变系统用线性常系数微分方程描述时,可对方程取拉氏变换,并代入初始条件,从而将时域方程转化为S 域代数方程,求出响应的象函数,再对其求反变换得到系统的响应;重难点29．动态电路的S 域模型：由时域电路模型能正确画出S 域电路模型,是用拉普拉斯变换分析电路的基础; 引入复频域阻抗后,电路定律的复频域形式与其相量形式相似;重难点30．系统的零状态响应为 )()()(s F s H s Y zs =其中,)()(s H t h ⇔,)(s H 是冲激响应的象函数,称为系统函数;系统函数定义为)()()(s F s Y s H zs =重难点31．系统函数的定义重难点32．系统函数的零、极点分布图重难点33．系统函数H ·与时域响应h · ：LTI 连续因果系统的h t 的函数形式由H s 的极点确定;① Hs 在左半平面的极点无论一阶极点或重极点,它们对应的时域函数都是按指数规律衰减的;结论：极点全部在左半开平面的系统因果是稳定的系统;② Hs 在虚轴上的一阶极点对应的时域函数是幅度不随时间变化的阶跃函数或正弦函数;Hs 在虚轴上的二阶极点或二阶以上极点对应的时域函数随时间的增长而增大;③ H s 在虚轴上的高阶极点或右半平面上的极点,其所对应的响应函数都是递增的;重难点34．系统的稳定性：稳定系统 Hs 的极点都在左半开平面,)θ+边界稳定系统 Hs 的极点都在虚轴上,且为一阶, 不稳定系统 Hs 的极点都在右半开平面或虚轴上二阶以上;H s=11101110()()m m m m n n n n b s b s b s b N s D s a s a s a s a ----++++=++++ 判断准则：1多项式的全部系数i a 符号相同为正数；2无缺项；3对三阶系统,323210()D s a s a s a s a =+++的各项系数全为正,且满足1203a a a a > 重难点35、常用的典型信号 1．单位抽样序列)(n δ)(n δ的延迟形式： 1,()0,n m n m n mδ=⎧-=⎨≠⎩推出一般式： ∑∞-∞=-=k k n k x n x )()()(δ2．单位阶跃序列()n ε✧ 与)(n δ的关系： ()()(1)n n n δεε=-- ✧ 延迟的表达式()n m ε-; 3． 矩形序列)(n R N -----有限长序列 4． 实指数序列----实指数序列)(n u a n 重难点36、离散系统的时域模拟它的基本单元是延时器,乘法器,相加器; 重难点37、系统的零输入响应若其特征根均为单根,则其零输入响应为：1()nkx xi i i y k c λ==∑C 由初始状态定相当于0-的条件 重难点38、卷积和的定义12()()()k f n f k f n k ∞=-∞=-∑=f 1n f 2n卷积和的性质1 交换律：()()()()1221f n f n f n f n *=*2 分配律：()()()()()()123123f n f n f n f n f n f n **=**⎡⎤⎡⎤⎣⎦⎣⎦3 结合律.：()()()()()()()1231213f n f n f n f n f n f n f n *+=*+*⎡⎤⎣⎦f n δn = f n , f n δn – n 0 = f n – n 0 f n εn =()nk f k =-∞∑f 1n – n 1 f 2n – n 2 = f 1n – n 1 – n 2 f 2n卷和的计算：不进位乘法求卷积、利用列表法计算、卷积的图解法 重难点39、离散系统的零状态响应离散系统的零状态响应等于系统激励与系统单位序列响应的卷积和;即 重难点40．z 变换定义()()n n F z f n z ∞-=-∞=∑称为序列f k 的双边z 变换()()n n F z f n z ∞-==∑ 称为序列f k 的单边z 变换重难点41．收敛域因果序列的收敛域是半径为|a|的圆外部分; 重难点42．熟悉基本序列的Z 变换;k ←→ 1 , z>0 k ←→1zz -, z>1 重难点43．z 变换的性质 1移位特性双边z 变换的移位：()n z F z -↔f(k -n)单边z 变换的移位： f k-2 ←→ z -2F z + f -2 + f -1z -1 2序列乘a k z 域尺度变换 a k f k ←→ F z/a3卷积定理 f 1k f 2k ←→ F 1z F 2z 重难点44．掌握部分分式法求逆Z 变换; 重难点45．掌握离散系统Z 域的分析方法; 1差分方程的变换解 2系统的z 域框图 3稳定性Hz 按其极点在z 平面上的位置可分为：在单位圆内、在单位圆上和在单位圆外三类;① 极点全部在单位圆内的系统因果是稳定系统;② Hz 在单位圆上是一阶极点,单位圆外无极点,系统是临界稳定系统;③ Hz 在单位圆上的高阶极点或单位圆外的极点,系统是不稳定系统;。
信号与系统复习总结PPT课件
1、周期信号的傅立叶级数
三角函数形式：f (t) a0 (an cos n1t bn sin n1t) n1
余弦形式：f (t) c0 cn cos(n1t n ) n1
指数函数形式： f (t) Fne jn1t
n
Fn
1 T14
F0
(
j)
n1
F0 ( j)为单脉冲信号的傅氏变换
五 信号的三大变换
（一）傅立叶变换
2、周期信号的频谱
单边谱 f (t) c0 cn cos(n1t n ) n 1
双边谱
f (t)
Fne jn1t
n
周期信号频谱的特点：离散性、谐波性、收敛性
四 典型信号
（二）离散时间信号 1、单位样值信号
2、单位阶跃序列
3、矩形序列 4、指数序列 5、正弦序列 6、复指数序列
12
五 信号的三大变换
1
傅立叶变换
2
拉普拉斯变换
3
Z变换
连续时间信号
离散时间信号
13
五 信号的三大变换
（一）傅立叶变换
•单位样值序列 (n) 1
•单位阶跃序列 u(n) z z 1
( z 1)
•斜变序列 nu(n) z (z 1)2
( z 1)
•指数序列 anu(n) z
( z a)
za
anu(n 1) z
( z a)
za
30
五 信号的三大变换
2、收敛域
双边 X (z) x(n)zn n
郑君里信号与系统总复习
周期信号的傅立叶级数
三角函数形式、指数形式 典型信号的频谱：Gτ(t),δ(t), u(t), Sa(t)
傅立叶变换
非周期信号的傅立叶变换 傅立叶变换的性质
对称性，线性、尺度变换特性、时移性（符号相同），频移性（符号相反） 奇偶虚实性、微分特性、积分特性
卷积定理
周期信号的傅立叶变换——与单脉冲 信号的傅立叶级数的系数的关系 抽样信号的傅立叶变换——与抽样脉冲序列的傅氏变换及原连续信号的
π 4
n 0
0
1
1 2
0 π －4
0
0
0 0 0
(a)
－
π 2
(b)
例1
(a) 振幅图； (b) 相位图
3. 傅立叶变换对 傅立叶正变换 F ( )
f (t )e
jt
dt = F [f(t)]
1 傅立叶反变换 f ( t ) 2
f (2t 2)
1
1 2
1
3 2
t
第一章 绪论
关于冲激信号
(at )
1 (t ) a
尺度变换特性
(t ) f (t ) f (0) (t )
(t t0 ) f (t ) f (t0 ) (t t0 )
(t ) f (t )dt f (0)
频谱图
矩形波：
4A 1 1 f (t ) (sin 1t sin 31t sin 51t ) π 3 5
4A π 1 π cos( t ) cos( 3 t ) 1 1 π 2 3 2
信号总复习
例： 周期信号 f ( t ) 3 cos t sin( 5t 30 ) 2 cos( 8t 60 )
试分别画出此信号的单、双边频谱。 练：P189 3.6 例：周期信号 x( t ) 的傅里叶复系数 1 j( n1 ) 2 n 1 , 2 e n Fn 0 其他 其周期T=2s。则该信号三角函数式为何？
1
7.卷积计算：利用性质；
8.周期信号的傅里叶级数和频谱：单双边频 谱，频谱特点； 9.非周期信号的傅里叶变换：时域微分性、 时移性、卷积定理、调制原理、对称性等 10.无失真传输系统：无失真传输条件； 11.时域取样定理：奈奎斯特取样率； 12.系统的频域分析：调制解调系统、稳态 响应求解；
2
13.拉氏变换：时域微分性、时移性、卷积 定理、初值定理、终值定理；
A.求H(s) B.求h(t) C.画s域模拟框图 D.画信流图 E.讨论系统的稳定性
F.画零极图 G.定性绘制频率特性曲线
15
例： x(t) 如图 ， 求其像函数X(s) 。
x(t)
1
e -2t
0
2
t
-1
s 1 2 s 例： F ( s ) e f(t )? s 例：P267 4.12和4.13 求初值和终值
is(t)
1
-
-
例：给定H(s)的零极图分布如图示，已知 H(0) = 0.5 ，定性地绘出幅频特性曲线 。 j
22
-2 -1
0
例：离散信号x(k)= 3k(k) ，其z变换的收 敛域为？ 例：离散系统的差分方程为 y(k)+y(k-1)-2y(k-2)= 3x(k-1) ， x(k)=3(k) ， 求yzs (k) 。 例：求使图示系统稳定的k的取值范围。
信号与系统总复习
−∞ +∞
f (t ) ⋅ e dt
− st
f (t ) ⋅ e − st dt
Re{s} > σ 0 Re{s} < σ 0
σ 1 < Re{s} < σ 2
Re{s} > −∞
有限长度信号： ④ 有限长度信号：
3、熟练掌握s变换的性质 见表 、熟练掌握 变换的性质 见表5-1 4、熟练掌握典型信号的s变换 、熟练掌握典型信号的 变换 例如： 例如：
1 g(k) = ε (k) 2
则其单位序列响应为
k
1 1 h(k) = ε (k) − ε (k −1) 2 2
k
k −1
信号的基本运算
f(t) 1 t -1 0 1 -2 -1 0
求f(1-2t)
f(t+1)
1 t
尺 度 变 换
f(-2t+1)
Y (z)
F(S) F(z)
+ −
Σ
s2Y(s)
-1 s-1
sY(s)
z
-1 s-1
z
Y(S)
−
6 8
离散系统的时域分析
解差分方程 差分方程 yzi(k)、yzs(k)、y(k) 、 、
时域框图
时域分析法麻烦！ 时域分析法麻烦！ 一般采用z域分析法求解 一般采用 域分析法求解
z变换
1、 双边 变换和单边z变换 、 双边z变换和单 变换 变换和单边
时域取样定理：对最高频率为fm的低通 信号进行取样，为确保取样后不致发生 频谱混叠，则取样频率fS满足：fS≥2fm 例如，对最高频率为4kHz的语音信号进 行取样，为确保取样后不致发生频谱混 叠，则最低的取样频率应为8kHz。
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为求和变量 ； 2. 反褶：将h(k)变为h(- k)； 3. 平移：将h(- k)平移n，变为h[-(k-n)]； 4. 相乘： 将x(k)和h(n-k)相乘； 5. 求和：对乘积x(k)h(n-k)取和。
1
4. 奇信号与偶信号：
对实信号而言：x(−t) = x(t) 则称该信号是偶信号。
x(−n) = x(n) （镜像偶对称）
如果有 x(−t) = −x(t) 则称该信号为奇信号
x(−n) = −x(n)
（镜像奇对称）
对复信号而言： x(t) = x∗ (−t) 称该信号为共轭偶信号。 x(n) = x∗(−n)
不要求
谱线特点与T0、T1的关系
5
第4章 连续时间傅立叶变换 本章的主要内容: 1. 连续时间傅立叶变换; 2. 傅立叶级数与傅立叶变换之间的关系; 3. 傅立叶变换的性质; 4. 系统的频率响应及系统的频域分析；
二.LTI系统的性质
1. 记忆性： 无记忆系统的单位脉冲/冲激响应为：
h(n) = kδ (n) h(t) = kδ (t)
2. 因果性： h(n) = 0, n < 0
h(t) = 0, t < 0
3.
稳定性：
∞
∑
h(n)
<∞
n=−∞
∞
∫ h(t) dt < ∞ −∞
第3章 周期信号的傅里叶级数表示
如果一个系统的输出响应不仅与当时的输入有关 ,而且与该时刻以外的其它时刻的输入有关，则系 统是记忆的。
(2) 可逆性与逆系统 如果一个系统对任何不同的输入都能产生不同
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1．判断系统的线性及时不变特性。
y (t =[x (t ]2①判断系统是否具有线性特性若x 1(t →y 1(t =[x 1(t ]2x 2(t →y 2(t =[x 2(t ]2按系统的功能得到a 1x 1(t +a 2x 2(t →[a 1x 1(t +a 2x 2(t ]2=a 12[x 1(t ]2+2a 1a 2x 1(t x 2(t +a 22[x 2(t ]2 ≠a 1y 1(t +a 2y 2(t所以系统不具线性特性。
②判断系统是否具有时不变特性若x (t →y (t ，则按系统的功能得到x (t -τ →[x (t -τ]2=y (t -τ所以系统具有时不变特性。
综上所述，系统是非线性、时不变系统。
y (t =x (2t①判断系统是否具有线性特性若x 1(t →y 1(t =x 1(2tx 2(t →y 2(t =x 2(2t 按系统的功能得到a 1x 1(t +a 2x 2(t →a 1x 1(2t +a 2x 2(2t =a 1y 1(t +a 2y 2(t所以系统具有线性特性。
②判断系统是否具有时不变特性若x (t →y (t ，则按系统的功能得到x (t -τ →x (2t -τ ≠y (t -τ所以系统不具时不变特性。
综上所述，系统是线性、时变系统。
2．某LTI 系统的输入为e (t ，输出为r (t ，其微分方程表示为：d 2d dr (t +3r (t +2r (t =e (t +2e (t dt dt dt试求当e (t =e -t ，r (0=0，r '(0=3的完全解。
解：原方程的特征方程为：λ2+3λ+2=0，得λ=-1，λ=-2-t -2t故方程的齐次解为：r c (t =Ae +A e 12因e (t =e -t 可令特解为：r p (t =B 0te -t +B 1e -t 将其代入原方程可得，-t -t 3B 0te -t -3B 0te -t +B 0e -t +3Bte -3Bte =e -t 则有B 0=1，所以特解方程可11-t 表示为：r p (t =te -t +Be 1-t -t 完全解为 r (t =r c (t +r p (t =Ae +A 2e -2t +te -t +Be 11=(A e e +A 1+B 12e +t-t-2t-t其导数为 r '(t =-(A 1+B 1e -t -2A 2e -2t -te -t +e -t 代入初始条件得r (0=(A 1+B 1+A 2=0 r '(0=-(A 1+B 1-2A 2+1=3所以 (A 1+B 1=2，A 2=-2。
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6、纪律是自由的第一条件。——黑格 尔 7、纪律是集体的面貌，集体的声音， 集体的 动作， 集体的 表情， 集体的 信念。 ——马 卡连柯
8、我们现在必须完全保持党的纪律， 否则一 切都会 陷入污 泥中。 ——马 克思 9、学校没有纪律便如磨坊没有水— —夸美 纽斯
10、一个人应该：活泼而守纪律，天 真而不 幼稚， 勇敢而 鲁莽， 倔强而 有原则 ，热情 而不冲 动，乐 观而不 盲目。 ——马 克思
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
Thank you
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yt yzi t yzs t
3、冲激响应和阶跃响应
（1）冲激响应
定义：LTI在零状态条件下，由δ(t)作用所产生的零状态响应为单 位冲激响应（冲激响应），h(t)。
（2）阶跃响应
定义：LTI在零状态条件下，由ε(t)引起的响应称为单位阶跃响应 （阶跃响应），g(t)。
22
3、系统的方框图表示与模拟
（1）子系统的三种基本联接方式：级联、并联、反馈
（2）3种运算器：加法器、标量乘法器、初始状态为零的积分器
3含有x的导数的二阶系统的模拟：y a1y a0 y b1x b0x
引入一辅助函数q，使q满足方程：q a1q a0q x，则y满足：y b1q b0q
0
m
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（2）对拉普拉斯变换方程进行代数运算，求出响应的象函数。
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或
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1 2
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An与n0的关系图线图 ——幅度频谱振幅与角频率 n与n0的关系图线图 ——相位频谱初相角与角频率
周期信号振幅谱的特点： （1）离散谱：离散的谱线组成，每根谱线代表一个谐波分量； （2）谐波性：谱线只在基频的整数倍频率上出现； （3）收敛性：n→∞，则振幅→无穷小。
时域抽样过程：
3、时域抽样定理 抽样定理（奈奎斯特定理）：一个频谱有限的信号f(t)，如果其频谱 F(ω)只占据-ωm~＋ωm的范围，则信号f(t)可以用等间隔的抽样值来唯 一的表示，而抽样间隔Ts必须不大于1/(2fm)（其中ωm=2πfm），或者 说最低抽样频率为2fm。 最大的抽样间隔Ts=1/(2fm)，奈奎斯特间隔；2fm，奈奎斯特频率。
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第二章 连续系统的时域分析
一、微分方程的经典解
微分方程的经典解： y(t)(完全解) = yh(t)(齐次解) + yp(t)(特解）
homogeneous solution particular solution
齐次解是齐次微分方程
的解。
yh(t)的函数形式由上述微分方程的特征根确定。
特解的函数形式与激励函数的形式有关。 P41表2-1、2-2
时域取样定理： 一个频谱在区间（-ωm，ωm)以外为0的带限信号f(t), 可唯 一地由其在均匀间隔Ts [Ts<1/(2fm)] 上的样值点 f(nTs)确定。 注意：为恢复原信号，必须满足两个条件： （1）f(t)必须是带限信号； （2）取样频率不能太低，必须fs>2fm，或者说，取样间 隔不能太大，必须Ts<1/(2fm); 否则将发生混叠。
复
习
第一章 绪论
信号 连续信号与离散信号 周期信号和非周期信号
两个连续周期信号x(t)，y(t)的周期分别为T1和T2，若其周期之比 T1/T2为有理数，则其和信号x(t)+y(t)仍然是周期信号，其周期为T1 和T2的最小公倍数。
f1(t) = sin2t + cos3t
sin2t是周期信号，其角频率和周期分别为 ω1= 2 rad/s ， T1= 2π/ ω1= πs cos3t是周期信号，其角频率和周期分别为 ω2= 3 rad/s ， T2= 2π/ ω2= (2π/3) s 由于T1/T2= 3/2为有理数，故f1(t)为周期信号，其周期为T1和 T2的最小公倍数2π。
齐次解的函数形式仅与系统本身的特性有关，而与激励f(t) 的函数形式无关，称为系统的固有响应或自由响应；特解的 函数形式由激励确定，称为强迫响应
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例2。为了通信保密，可将语音信号在传输 为了通信保密， 为了通信保密 前进行倒频，接收端收到倒频信号后， 前进行倒频，接收端收到倒频信号后， 再设法恢复原频谱。 再设法恢复原频谱。 Word Word文档
第三章 3.1
离散系统的时域分析
LTI离散系统的响应 LTI离散系统的响应
一、差分与差分方程 二、差分方程的经典解 三、零输入响应和零状态响应
3.2
单位序列响应和阶跃响应
一、单位序列响应 二、阶跃响应
3.3
卷积和
一、序列分解与卷积和 二、卷积的图解 三、不进位乘法 四、卷积和的性质
例：若描述某离散系统的差分方程为 y(k) + 3y(k –1) + 2y(k –2) = f(k) 已知激励f(k)=2k , k≥0，初始状态 已知激励 ， 初始状态y(–1)=0, y(–2)=1/2, 求系统的零输入响应、零状态响应和全响应。 求系统的零输入响应、零状态响应和全响应。 1、时域解法 、 2、Z域解法 、 域解法
第四章 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8
连续系统的频域分析
信号分解为正交函数 傅里叶级数 周期信号的频谱 非周期信号的频谱——傅里叶变换 非周期信号的频谱 傅里叶变换 傅里叶变换的性质 周期信号的傅里叶变换 LTI系统的频域分析 LTI系统的频域分析 取样定理
第五章 5.1
连续系统的s域分析
拉普拉斯变换
一、从傅里叶变换到拉普拉斯变换 二、收敛域 单边)拉普拉斯变换 三、(单边 拉普拉斯变换 单边
5.2 5.3 5.4
拉普拉斯变换的性质 拉普拉斯变换逆变换 复频域分析
一、微分方程的变换解 二、系统函数 系统的s域框图 三、系统的 域框图 电路的s域模型 四、电路的 域模型
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▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
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29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
信号与系统总复习
•
46、寓形宇内复几时，曷不委心任去 留。
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47、采菊东篱下，悠然见南山。
•
48、啸傲东轩下，聊复得此生。
•
49、勤学如春起之苗，不见其增，日 有所长 。
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50、环堵萧然，不蔽风日；短褐穿结 ，箪瓢 屡空， 晏如也 。
▪
信号与系统总复习精品PPT课件
4.7-2 例4.7-3，例4.8-1 例4.8-3 例4.8-4
第五章 连续系统的S域分析
• 要求掌握的内容 1、掌握拉氏变换定义和收敛域 2、掌握拉普拉斯变换的性质，并能熟练应用 3、熟悉求拉普拉斯逆变换的方法； 4. 掌握系统函数及其求解方法 5、熟悉卷积的主要性质 • 典型题目 例5.1-1例5.1-2 例5.1-3，例5.2-1例5.2-2 例5.2-3 例5.2-4 例5.2-5 例5.3-3 例5.3-4 例5.3-6，例5.4-1 例5.4-2
信号与线性系统
总复习
内容回顾
• 1、信号分析
时域：信号分解为冲激信号的线性组合
连续信号 频域：信号分解为不同频率正弦信号的线性组合
复频域：信号分解为不同频率复指数的线性组合
信
号
抽
分
样
析
时域：信号分解为脉冲序列的线性组合
离散信号 频域：不作要求
z域：信号分解为不同频率复指数的线性组合
• 2、系统分析
7.3-2 例7.3-3 例7.4-1 例7.4-2 例7.4-3
第八章 系统的状态变量分析
• 要求掌握的内容 1. 熟悉状态变量、状态方程等状态变量描述法中的基本概念 2. 掌握从一般的输入输出方程以及实际的电路中建立状态方程和输出方
信号理论知识点总结
信号理论知识点总结一、信号的基本概念信号是指随时间变化的某种物理量，它可以是电压、电流、声音、光、视频等形式。
信号可以分为连续信号和离散信号两种。
1. 连续信号：连续信号是指在给定的时间间隔内连续地变化的信号，例如模拟电路中的声音信号、电压信号等都是连续信号。
2. 离散信号：离散信号是指在一定的时间间隔内发生变化的信号，例如数字电路中的数字信号就是离散信号。
二、信号的分类1. 按时间变量分类：(1) 静态信号：信号在不同时间点的取值不发生变化，称为静态信号。
(2) 动态信号：信号在不同时间点的取值会发生变化，称为动态信号。
2. 按频率分布分类：(1) 短时信号：信号在频率上的分布相对较窄，信号在时间上的变化较快。
(2) 长时信号：信号在频率上的分布相对较宽，信号在时间上的变化较慢。
3. 按能量分布分类：(1) 有限能量信号：信号的总能量在有限时间内是有限的，通常用在瞬态信号中。
(2) 无限能量信号：信号的总能量在有限时间内是无限的，通常用在周期信号中。
三、信号的基本运算1. 信号的加法：(1) 连续信号的加法：两个连续信号相加的运算可以简单地通过将两个信号的函数表达式相加进行。
(2) 离散信号的加法：两个离散信号相加的运算也可以通过将两个信号在各个时间点上的取值加起来。
2. 信号的乘法：(1) 连续信号的乘法：两个连续信号相乘的运算可以通过将两个信号的函数表达式逐个相乘得到。
(2) 离散信号的乘法：两个离散信号相乘的运算同样可以通过将两个信号在各个时间点上的取值逐个相乘得到。
3. 信号的卷积：信号的卷积是一种重要的信号运算，它描述了两个信号之间的相互作用。
卷积的计算涉及到信号的积分，可以用于分析系统的输出响应等。
四、信号的频谱分析1. 连续信号的频谱分析：(1) 傅里叶变换：傅里叶变换是一种将连续信号从时间域变换到频率域的方法，通过傅里叶变换可以得到信号的频率特性。
(2) 傅里叶级数：对于周期信号，可以使用傅里叶级数将其分解为一系列正弦和余弦函数的和。