信号与系统基本运算
信号与系统的数学基础
信号与系统的数学基础
信号与系统是一门涉及到信号处理和系统分析的学科，其数学基础主要包括以下几个方面：
1. 微积分：微积分是信号与系统中最基本的数学工具，用于描述信号的变化率和系统的响应。
2. 线性代数：线性代数用于表示信号和系统的线性组合、向量和矩阵等概念，以及求解线性方程组。
3. 概率论与随机过程：概率论和随机过程用于描述信号和系统中的随机现象，如噪声和干扰。
4. 复变函数：复变函数用于描述信号在复数域中的表示和运算，以及系统的复数域分析。
5. 离散数学：离散数学用于描述离散时间信号和系统，如数字信号处理和数字通信系统。
6. 常微分方程和偏微分方程：常微分方程和偏微分方程用于描述连续时间信号和系统的动态行为，如滤波器设计和信号传输。
以上是信号与系统的数学基础的主要方面，这些数学工具在信号与系统的理论分析和实际应用中都起着重要的作用。
信号与系统总复习要点
《信号与系统》总复习要点第一章绪论1．信号的分类：模拟信号，数字信号，离散信号，抽样信号2．信号的运算：移位、反褶、尺度、微分、积分、加法和乘法3. δ(t)的抽样性质 (式1-14)4．线性系统的定义：齐次性、叠加性5．描述连续时间系统的数字模型：微分方程描述离散时间系统的数字模型：差分方程6．连续系统的基本运算单元：加法器，乘法器，积分器离散系统的基本运算单元：加法器，乘法器，延时器7．连续系统的分析方法：时域分析方法，频域分析法(FT)，复频域分析法（LT）离散子系统的分析方法：时域分析方法，Z域分析方法8．系统模拟图的画法9．系统线性、时不变性、因果性的判定第二章连续时间系统的时域分析1．微分方程的齐次解+特解的求法自由响应+强迫响应2．系统的零输入响应+零状态响应求法3．系统的暂态响应+稳态响应求法4．0-→0+跳变量冲激函数匹配法5．单位冲激响应h(t), 单位阶跃响应g(t), 与求法h(t)=g'(t), g(t)=h (-1)(t)类似δ(t)与u(t)的关系6．卷积的计算公式，零状态响应y zs (t)=e(t)*h(t)=∫∞-∞e(τ)h(t-τ)d τ=h(t)*e(t)7．卷积的性质串连系统，并联系统的单位冲激响应f(t)*δ(t)= f(t)f(t)*δ(t-3)= f(t-3)8. 理解系统的线性 P57 (1) (2) (3)第三章 傅立叶变换 t →w1．周期信号FS ，公式，频谱：离散谱，幅度谱2．非周期信号FT ，公式，频谱：连续谱，密度谱3． FT FT -14．吉布斯现象 P100---P1015．典型非周期信号的FT （单矩形脉冲）6．FT 的性质①对称性②信号时域压缩，频域展宽 P127，P128 ()[]⎪⎭⎫ ⎝⎛=a F a at f F ω1()()j t F f t e dt ωω∞--∞=⎰1()()2j t f t F e d ωωωπ∞-∞=⎰③尺度和时移性质 P129④频移性质：频谱搬移 cos(w 0t)的FT⑤时域微积分特性，频域微分特性⑥卷积定理（时域卷积定理、频域卷积定理）7．周期信号的FT ：冲激8．抽样信号f s (t)的FT 及频谱F s (ω)9．抽样定理①条件 f s >=2f m w s >=2w m②奈奎斯特频率 f s =2f m③奈奎斯特间隔 T s =1/f s10.关于频谱混叠的概念第四章 拉普拉斯变换、连续时间系统的s 域分析 t →s 1． LT LT -12．典型信号的LT3．LT 性质：时移，频移，尺度，卷积()j 1e baf at b F a a ωω⎛⎫+↔⋅ ⎪⎝⎭0001[()cos()][()()]2F f t t F F ωωωωω=++-()()⎰∞∞--=tt f s F ts d e ()()⎰∞+∞-=j j d e j π21 σσss F t f t s []000()()()e st L f t t u t t F s ---=()e ()αt L f t F s α-⎡⎤=+⎣⎦[]()1() 0s L f at F a a a ⎛⎫=> ⎪⎝⎭4．LT 的逆变换①查表法②部分分式展开法（系数求法）③留数法5．LT 分析法 （第四章课件63张，64张，78张，81张） 求H(s), h(t), y zi (t), y zs (t), y(t)6．系统函数H(s) h(t) 一对拉氏变换对 H(s)的极点决定h(t)的形式H(s)的零点影响h(t)的幅度和相位7．H(s)的零极点 稳定性： ①②极点全在S 面左半面 P241 例4-26 8．连续系统的频响特性 H(jw)=H(s)│s=jw9．全通网络（相位校正），最小相移网络第五章 傅立叶变换应用于通信系统－滤波、调制与抽样1．h(t) H(jw) 构成傅式变换对2．无失真传输概念3．实现无失真传输的系统要满足的时域条件、频域条件4．理想低通滤波器的频响特性，及其单位冲激响应5．信号调制、解调的原理()||h t dt M ∞-∞≤⎰第七章 离散时间系统的时域分析1．离散序列的周期判定：2π/w 0，分三种情况讨论2．离散时间信号的运算、典型离散时间信号3．离散系统的阶次确定4．离散时间系统的差分方程，及模拟图的画法5．u(n), δ(n), g(n), h(n)的关系δ(n)= u(n)- u(n-1) h(n)= g(n)- g(n-1) 6．离散时间系统的时域求解法 （迭代、齐次解＋特解、零输入＋零状态）7．离散系统的单位冲激响应h(n)及其求法8．卷积和9．系统的零状态响应y zs (n)＝x(n)*h(n) 10．有限长两序列求卷积：x 1(n)：长N x 2(n)：长M 见书例7-16， 对位相乘求和法， 长度：N+M-111．卷积性质：见课件第七章2，第35张12．离散系统的因果性，稳定性时域：因果性 n<0 ,h(n)=0稳定性 h(n)绝对可和()()k u n n k δ∞==-∑0()()k g n h n k ∞==-∑()()()()∑∞-∞=-=*m m n h m x n h n x ()n h n ∞=-∞<∞∑第八章 Z 变换、离散时间系统的Z 域分析1．LT →ZT: z=e sTZ 平面与S 平面的映射关系2． ZTZT -13．典型序列的Z 变换 4．Z 变换的收敛域： 有限长序列 有无0，∞右边序列 圆外左边序列 圆内双边序列 圆环5．逆Z 变换 ①查表法②部分分式展开法（与LT -1不同的，先得除以Z ） ③留数法6．ZT 的性质时移性质 (1)双边序列移位(2)单边序列移位 ①左移 ②右移 序列的线性加权性质序列的指数加权性质卷积定理7．Z 域分析法解差分方程：书P81 例8-16第八章课件2 第33张～37张 ()()n n X z x n z ∞-=-∞=∑()⎰-π=c n z z z X jn x d 21)(18．系统函数H(z) h(n) H(z) Z 变换对 求H(z), h(n), y zs (n), y zi (n), y(n), H(e jw ) *见书P86：例8-19， P109 8-36 8-379．离散系统的稳定性，因果性稳定性 因果性时域 n<0, h(n)=0 频域 H(z)所有极点在单位圆内 收敛域（圆外）含单位圆10．离散系统的频响特性H(e jw )=H(z)│z=ejw =│H(e jw )│e j ψ(w)幅度谱：描点作图，2π为周期相位谱书P98，例8-22， 第八章课件：59张，60张 ()n h n ∞=-∞<∞∑。
信号与系统 §1.3 信号的基本运算
例1 平移与反转相结合
例2 平移与尺度变换相结合 例3 平移、反转、尺度变换相结合，正逆运算。
可以看出： 混合运算时，三种运算的次序可任意。但一定要
注意一切变换都是相对 t 而言。
通常，对正向运算，先平移，后反转和展缩不易 出错；对逆运算，反之。
▲
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第9页
§1.3 信号的基本运算
两信号相加或相乘 信号的时间变换
➢ 反转 ➢ 平移 ➢ 尺度变换 信号的微分和积分
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第1页
一、信号的加法和乘法
同一瞬时两信号对应值相加（相乘）。
sint
sint
t
t
sin8t sin8t 源自tsint sin8t
t
sint sin8t
t
t
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加法和乘法
•信号 f1 和信号 f2 的加法和乘法等于 同一瞬间信号的瞬时值相加或相乘
所构成的信号。
f (•) f1 • f2 •
f (•) f1 • f2 •
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第3页
离散序列相加、乘
例：已知序列
2, k 1
f1 (k )
3 , 6 ,
k k
0 1
0, k其他
2, f1 (k) f2 (k) 86,,
4, 0,
k 1 k 0 k 1 k 2 k其他
3, k 0
f2
如
f (2 t )
t → 2t 压缩
1
f(t)
1
-1 o 1
t
-2 o
2 t t → 0.5t 扩展
f (0.5 t ) 1
-4
o
4t
对于离散信号，由于 f (a k) 仅在为a k 为整数时才有意义， 进行尺 度变换时可能会使部分信号丢失。因此一般不作波形的尺度变换。
信号与系统绪论第一章
= −
1 a
δ(t)dt
证毕。
1 1 1 ∴ 2δ ( t + ) = 2δ [ ( t + 1 )] = 4δ ( t + 1 ) 2 2 2
作业 2t＋ 的波形。 1、信号f(t)的波形如图所示。画出信号f（－2t＋4）的波形。 信号f(t)的波形如图所示。画出信号f f(t)的波形如图所示
f (t )
意义：在同样起始条件 下，系统的响应与激励 输入的时刻无关。
t0
t0 +T
t
0
t0
t
波形不变，仅延时 t0
1.3 系统的描述与分类
例3：判断以下系统是否为非时变系统。
(1) r (t ) = T [e(t )] = ate(t ). (2) r (t ) = T [e(tቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ)] = ae(t )
f (t + t 0 )
左移 1
− t0 − 2 − t0 − t0 + 1
0
f (−t + t 0 )
反转
1
0
f (t )
1
t0 − 1 t0
t0 + 2 t
－2
0 1
t
f (t − t 0 )
1 右移 t0 − 2 t0 t 0 + 1 t
− t0 − 1 − t0 − t0 + 2
f (−t − t 0 )
= k1 [ ae1 ( t ) + b ] + k 2 [ ae2 ( t ) + b ] = a [ k1e1 ( t ) + k 2 e2 ( t )] + bk1 + bk 2
显然 T [ k1e1 ( t ) + k 2 e2 ( t )] ≠ k1r1 ( t ) + k 2 r2 ( t ) 故系统为非线性系统。
信号与系统-公式总结
信号与系统-公式总结信号与系统是电子信息类专业中的一门核心课程，主要研究信号的产生、变换、传输和处理过程，以及系统对信号的响应和处理。
信号与系统的学习需要掌握大量的数学知识和公式，下面就是信号与系统中一些重要的公式总结。
1. 信号的分类和表示：- 狄拉克脉冲函数：δ(t)- 单位阶跃函数：u(t)- 奇函数和偶函数性质：x(t) = x(-t) 和 x(t) = -x(-t)- 周期信号的频率和周期关系：f = 1/T2. 傅里叶变换：- 连续时间傅里叶变换（CTFT）：X(jω)= ∫[−∞,∞]x(t)e^(-jωt)dt- 傅里叶反变换：x(t) = (1/2π) ∫[−∞,∞]X(jω)e^(jωt)dω- 周期信号的傅里叶级数展开：x(t) = ∑[k=−∞,∞]c(k)e^(jωk0t) - 频谱为实数的信号的性质：X(jω) = X*(−jω)3. 拉普拉斯变换：- 连续时间拉普拉斯变换（CTLT）：X(s) = ∫[−∞,∞]x(t)e^(-st)dt- 拉普拉斯反变换：x(t) = (1 / 2πj) ∫[σ-j∞,σ+j∞]X(s)e^(st)ds- 零极点的性质：如果x(t)的拉普拉斯变换X(s)的极点位于左半平面，那么系统是稳定的。
4. Z变换：- 离散时间Z变换（DTZT）：X(z) = ∑[n=−∞,∞]x(n)z^(-n) - Z反变换：x(n) = (1 / 2πj) ∮ X(z)z^(n-1)dz- 零极点的性质：如果X(z)的极点的模都小于1，则系统是稳定的。
5. 系统函数和频率响应：- 系统函数：H(s) = Y(s) / X(s) = L{h(t)}- 系统函数的零极点分解：H(s) = (s-z1)(s-z2)...(s-zn) / (s-p1)(s-p2)...(s-pm)- 频率响应：H(jω) = |H(jω)|e^(jφ(ω))6. 系统的时域响应和频域响应：- 系统的单位冲激响应：h(t) = L^{-1}{H(s)} 或 h(n) = Z^{-1}{H(z)}- 系统的频域响应：H(s) = ∫[−∞,∞]h(t)e^(-st)dt 或 H(z) =∑[n=−∞,∞]h(n)z^(-n)7. 信号的卷积运算：- 连续时间信号的卷积：y(t) = x(t) * h(t) = ∫[−∞,∞]x(t-τ)h(τ)dτ - 离散时间信号的卷积：y(n) = x(n) * h(n) = ∑[k=-∞,∞]x(k)h(n-k)8. 频域中的乘法和卷积：- 频域乘法：y(t) = x(t)h(t) = x(t) ⊗ h(t)- 频域卷积：y(t) = x(t) * h(t) = X(jω)H(jω)9. 系统的稳定性：- 连续时间系统的稳定性：系统零极点的实部都小于0时，系统是稳定的。
信号和系统
t
ht
H
二．阶跃响应 1．定义
系统在单位阶跃信号作用下的零状态响应，称为单位阶跃响 应，简称阶跃响应，一般用g(t)表示。
ut
gt
H
系统的输入 e(t)=u(t) ，其响应为 r(t)=g(t) 。系统方程 的右端将包含阶跃函数u(t) ，所以除了齐次解外，还有特解项。
我们也可以根据线性时不变系统特性，利用冲激响应与阶 跃响应关系求阶跃响应。
f (t) (t)dt f (0)
f (t) (t t0)dt f (t0)
2、δ(t) 的尺度变换
(at) 1 (t)
a
(at t0)
1 a
(t t0 )
a
f (t) (at)dt 1 f (0)
a
f (t) (at t0 )dt
Hale Waihona Puke 1 af (t0 ) a
这里 a 和 t0为常数，且a0。
y(t) e2t 3 yx (t) y f (t) (2e2t 4et ) (e2t 4et 3)，t 0
强迫响应
自由响应
零状态响应 零输入响应
2.2 冲激响应和阶跃响应
一．冲激响应 1．定义 系统在单位冲激信号δ(t) 作用下产生的零状态响
应，称为单位冲激响应，简称冲激响应，一般用h(t)表
2、冲激函数匹配法 目的： 用来求解初始值，求（0＋）和（0－）时刻值 的关系。 应用条件：如果微分方程右边包含δ（t）及其各阶导 数，那么（0＋）时刻的值不一定等于（0－） 时刻的值。 原理： 利用t＝0时刻方程两边的δ（t）及各阶导数 应该平衡的原理来求解（0＋）
三、零输入响应和零状态响应 1、定义： （1）零输入响应：没有外加激励信号的作用，只有起始状态所产生的响应。 （2）零状态响应：不考虑起始时刻系统储能的作用，由系统外加激励信号所
信号与系统常用卷积
信号与系统常用卷积
卷积是信号与系统领域中的一种重要运算。
它是将两个信号进行数学操作的方法，通常用符号 "*" 表示。
卷积运算可以以离散形式和连续形式进行。
离散卷积是指对离散时间信号进行卷积运算。
设有两个离散时间序列\[x[n]\]和\[h[n]\]，卷积运算的结果\[y[n]\]可以表示为：
\[y[n] = \sum_{k=-\infty}^{\infty} x[k]h[n-k]\]
连续卷积是指对连续时间信号进行卷积运算。
设有两个连续时间信号\[x(t)\]和\[h(t)\]，卷积运算的结果\[y(t)\]可以表示为：
\[y(t) = \int_{-\infty}^{\infty} x(\tau)h(t-\tau)d\tau\]
卷积运算的物理意义是对信号的相乘后再积分求和。
它在信号处理与系统分析中有广泛应用。
例如，卷积可以用于系统的响应预测、信号的滤波和信号的特征提取等。
在实际应用中，卷积运算可以通过离散求和或积分的方式进行计算。
计算机程序中常用的卷积算法包括直接法、快速卷积法（如快速傅里叶变换法）和卷积定理等。
总之，卷积是信号与系统分析中一种常用的运算方法，通过对信号的相乘与积分求和，可以得到新的信号。
在信号处理和系统分析中有广泛应用，为进一步深入研究相关领域奠定了基础。
《信号与系统》重要公式
《信号与系统》重要公式信号与系统是电子信息类专业的一门重要课程，其中涉及到许多重要的公式。
下面是《信号与系统》中的一些重要公式。
1.线性系统的叠加性质：对于系统的输入信号x(t)和输出信号y(t)，以及系统的响应函数h(t)，有如下关系：h(a*x(t)+b*y(t))=a*h(x(t))+b*h(y(t))2.线性时不变系统的冲击响应函数：线性时不变系统的输出可以由输入和系统的冲击响应函数进行卷积运算得到：y(t)=x(t)*h(t)3.冲击函数的性质：冲击函数的面积等于单位冲击高度，即：∫h(t)dt = 14.线性卷积的性质：对于两个信号x(t)和y(t)进行卷积运算，然后再对结果进行线性组合，等于先对每个信号进行线性组合，再进行卷积运算：a*(x(t)*y(t))+b*(z(t)*y(t))=(a*x(t)+b*z(t))*y(t)5.单位冲击响应函数的性质：线性时不变系统的冲击响应函数和移位后的冲击函数进行卷积运算等于移位后的输出：h(t)*δ(t-t0)=h(t-t0)6.单位冲击响应函数和冲击响应函数的性质：系统的输出信号可以由冲击响应函数与输入信号通过卷积运算得到：y(t)=x(t)*h(t)7.卷积和频率域的乘积：信号的卷积运算可以转化为信号的频率域乘积运算，即傅里叶变换的频率域乘积等于两个信号的傅里叶变换之间的乘积：F{x(t)*y(t)}=F{x(t)}*F{y(t)}8.线性相位系统的频率响应函数：对于一个线性相位系统，其频率响应函数H(f)满足以下公式：H(f) = ，H(f)， * exp(j*ϕ(f))9.系统的频率响应函数与冲击响应函数的关系：系统的频率响应函数是冲击响应函数的傅里叶变换，即：H(f)=F{h(t)}10.系统的幅频特性：系统的幅频特性是指系统对不同频率的输入信号的幅度变化情况。
幅频特性可以通过频率响应函数的模进行描述，即：H(f)以上是《信号与系统》中的一些重要公式，它们是理解和分析信号与系统的重要工具。
信号与系统考研笔记
信号与系统考研笔记一、信号与系统的基本概念1.信号的定义和分类：信号可以分为确定性信号和随机信号，周期信号和非周期信号，连续时间信号和离散时间信号等。
2.系统的定义和分类：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，连续时间和离散时间系统等。
3.信号的基本运算：包括信号的加法、减法、乘法、除法等基本运算。
4.系统的基本运算：包括系统的串联、并联、反馈等基本运算。
二、傅里叶变换1.傅里叶级数和傅里叶变换的定义：傅里叶级数用于表示周期信号，而傅里叶变换则用于表示非周期信号。
2.傅里叶变换的性质：包括对称性、线性（叠加性）、奇偶虚实性、尺度变换特性、时移特性、频移特性、微分特性、积分特性、卷积特性、相关与自相关特性等。
3.傅里叶变换的应用：包括频域分析、系统响应分析、滤波器设计等。
三、拉普拉斯变换和Z变换1.拉普拉斯变换的定义和性质：拉普拉斯变换是用来分析具有无穷大的时间域信号的一种方法。
2.Z变换的定义和性质：Z变换是用来分析离散时间信号的一种方法。
3.拉普拉斯变换和Z变换的应用：包括系统响应分析、控制系统设计等。
四、线性时不变系统1.LTI系统的定义和性质：LTI系统是指具有线性特性和时不变特性的系统。
2.LTI系统的分析和设计：包括系统的频率响应分析、系统稳定性分析、系统均衡和滤波等。
3.LTI系统的状态空间表示：包括状态空间模型的建立、系统的稳定性和可控性分析等。
五、采样定理和离散傅里叶变换1.采样定理的理解和应用：采样定理规定了采样频率和信号带宽之间的关系，对于连续时间信号的离散化采样具有重要意义。
2.DFT的理解和应用：DFT是离散时间信号的一种基本运算，可以用于信号的分析和处理。
3.快速傅里叶变换（FFT）的理解和应用：FFT是一种高效计算DFT的算法，可以大大提高信号处理的速度和效率。
六、信号与系统的应用和实践1.数字信号处理的应用和实践：包括数字滤波器设计、数字波形合成、数字音频处理等。
信号与系统基础-第1章
(t) 1
0
t
图1-12 单位阶跃信号
K
E 1V uR (t) (t) R
图1-13 单位阶跃信号实例
(t)
def
0, 1,
(t 0) (t 0)
确知信号虽然不用于通信，但可以作为基本信号对系统的特性进行分析研究， 其研究方法和结果可以直接推广或借鉴到随机信号的分析中去，这就是研究确知信号 的意义所在。
23
1.3 基本连续信号
现实生活中，信号的种类繁多，要想逐个研究是不可能的。因此，人们从各 种信号中挑选出一些基本信号加以研究。主要原因是
（1）基本信号可以通过数学手段去精确或近似表征其他信号，比如傅里叶级数 的基本形式是正弦和余弦信号，但它们可以表示绝大多数不同形式的周期信号（ 详见第4章）。
11
1.2 信号的分类
S
f (t)
yS (t)
p(t)
0
t
0 Ts
t
0
t
（a）抽样概念示意图
F ( / f ) 低通型信号频谱
F ( / f ) 带通型信号频谱
0
fL
fH
/ f 0
fL fH
/ f
（b）低通、带通信号示意图
图1-4 抽样及低通、带通信号概念示意图
12
1.2 信号的分类
离散信号有以下主要特点： （1）虽然自变量取离散值，但因变量（幅值） 的取值可以是连续的（即有无穷个可能的取值）， 也可以是离散的。 （2）其图形是出现在离散自变量点上的一系列 垂直线段。
1 2
信号与系统公式总结
信号与系统公式总结在信号与系统的学习过程中，公式总结是非常重要的，它可以帮助我们更好地理解和掌握知识。
下面将对信号与系统中常见的公式进行总结，希望能够对大家的学习有所帮助。
一、基本概念公式总结。
1. 信号的分类：连续时间信号，x(t)。
离散时间信号，x[n]2. 基本信号：单位冲激函数，δ(t)或δ[n]阶跃函数，u(t)或u[n]3. 基本性质：奇偶性，x(t) = x(-t)，x[n] = x[-n]周期性，x(t) = x(t+T)，x[n] = x[n+N]二、时域分析公式总结。
1. 基本运算：时移性质，x(t-t0)或x[n-n0]反褶性质，x(-t)或x[-n]放大缩小，Ax(t)或Ax[n]2. 基本运算公式：加法，x1(t) + x2(t)或x1[n] + x2[n]乘法，x1(t)x2(t)或x1[n]x2[n]三、频域分析公式总结。
1. 傅里叶变换：连续时间信号，X(ω) = ∫x(t)e^(-jωt)dt。
离散时间信号，X(e^jω) = Σx[n]e^(-jωn)。
2. 傅里叶变换性质：线性性质，aX1(ω) + bX2(ω)。
时移性质，x(t-t0)对应X(ω)e^(-jωt0)。
频移性质，x(t)e^(jω0t)对应X(ω-ω0)。
四、系统分析公式总结。
1. 系统性质：线性性，y(t) = ax1(t) + bx2(t)。
时不变性，y(t) = x(t-t0)对应h(t-t0)。
2. 系统时域分析：离散卷积，y[n] = Σx[k]h[n-k]连续卷积，y(t) = ∫x(τ)h(t-τ)dτ。
3. 系统频域分析：系统函数，H(ω) = Y(ω)/X(ω)。
五、采样定理公式总结。
1. 采样定理：连续信号采样，x(t)对应x[n]，x[n] = x(nT)。
重建滤波器，h(t) = Tsinc(πt/T)。
六、傅里叶级数公式总结。
1. 傅里叶级数：周期信号的傅里叶级数展开。
信号与系统实验报告
信号与系统实验报告一、信号的时域基本运算1．连续时间信号的时域基本运算两实验之一实验分析：输出信号值就等于两输入信号相加（乘）。
由于b=2，故平移量为2时，实际是右移1，符合平移性质。
两实验之二心得体会：时域中的基本运算具有连续性，当输入信号为连续时，输出信号也为连续。
平移，伸缩变化都会导致输出结果相对应的平移伸缩。
2.离散时间信号的时域基本运算两实验之一实验分析：输出信号的值是对应输入信号在每个n值所对应的运算值，当进行拉伸变化后，n值数量不会变，但范围会拉伸所输入的拉伸系数。
两实验之二心得体会：离散时间信号可以看做对连续时间信号的采样，而得到的输出信号值，也可以看成是连续信号所得之后的采样值。
二、连续信号卷积与系统的时域分析1.连续信号卷积积分两实验之一实验分析：当两相互卷积函数为冲激函数时，所卷积得到的也是一个冲激函数，且该函数的冲激t值为函数x，函数y冲激t值之和。
两实验之二心得体会：连续卷积函数每个t值所对应的卷积和可以看成其中一个在k值取得的函数与另外一个函数相乘得到的一个分量函数，并一直移动k值直至最后，最后累和出来的最终函数便是所得到的卷积函数。
3.RC电路时域积分两实验之一实验分析：全响应结果正好等于零状态响应与零输入响应之和。
两实验之二心得体会：具体学习了零状态，零输入，全响应过程的状态及变化，与之前所学的电路知识联系在一起了。
三、离散信号卷积与系统的时域分析1.离散信号卷积求和两实验之一实验分析：输出结果的n值是输入结果的k号与另一个n-k的累和两实验之二心得体会：直观地观察到卷积和的产生，可以看成连续卷积的采样形式，从这个方面去想，更能深入地理解卷积以及采样的知识。
2.离散差分方程求解两实验之一实验分析：其零状态响应序列为0 0 4 5 7.5，零输入响应序列为2 4 5 5.5 5.75，全状态响应序列为2 4 9 10.5 13.25，即全状态=零输入+零状态。
两实验之二心得体会：求差分方程时，可以根据全状态响应是由零输入输入以及零状态相加所得，分开来求，同时也加深了自己对差分方程的求解问题的理解。
信号与系统实验_信号的基本运算单元
信号与系统实验_信号的基本运算单元学号：2 姓名：实验⼀信号的基本运算单元⼀、实验⽬的1.掌握信号与系统中基本运算单元的构成；2.掌握基本运算单元的特点；3.掌握对基本运算单元的测试⽅法；⼆、预备知识1.学习“信号的运算”⼀节；2．复习matlab软件的使⽤⽅法。
三、实验原理在“信号与系统”中，最常⽤的信号运算单元有：减法器、加法器、倍乘器、反相器、积分器、微分器等，通过这些基本运算单元可以构建⼗分复杂的信号处理系统。
因⽽，基本运算单元是“信号与系统”的基础。
四、实验内容1、⽤matlab编写两个正弦信号（⼀个⾼频，⼀个低频）相加，相减，相乘。
绘出频谱图，并说明意义clc,clearsyms t w;N = 6724;t =0:0.01:(N-1)/100;W =t*100/N;%产⽣⾼频以及低频信号并进⾏运算f1 = 4/8*sin(10^4*t);f2 = 4/10*sin(t+pi/5);f3 = f1+f2;f4 = f1-f2;f5 = f1.*f2;%进⾏傅⾥叶变换F1w = abs(fft(f1,N))*2/N;F2w = abs(fft(f2,N))*2/N;F3w = abs(fft(f3,N))*2/N;F4w = abs(fft(f4,N))*2/N;F5w = abs(fft(f5,N))*2/N;%%绘图%f1学号：2 姓名：subplot(5,2,1),plot(t,f1);title('f1');subplot(5,2,2),plot(W,F1w); title('F1w');%f2subplot(5,2,3),plot(t,f2);title('f2');subplot(5,2,4),plot(W,F2w); title('F2ww');%f3subplot(5,2,5),plot(t,f3);title('f3=f1+f2');subplot(5,2,6),plot(W,F3w); title('F3w');%f4subplot(5,2,7),plot(t,f4);title('f4=f1-f2');subplot(5,2,8),plot(W,F4w); title('F4w');%f5subplot(5,2,9),plot(t,f5);title('f5=f1*f2');subplot(5,2,10),plot(W,F5w); title('F5ww');学号：2 姓名：解释：两个正弦信号的相加、相减、相乘，周期为两正弦信号周期的最⼩公倍数，包络线是低频正弦信号的分量，⾼频信号主要影响包络线内信号的频率，相加、相乘和相减幅值、相位都会发⽣改变。
信号与系统知识点
•第一章信号与系统•1、会做信号的基本运算（移位、反褶、尺度）•2、会利用冲激信号的抽样特性求函数值•3、会判断信号的周期•4、会判断系统的线性、时不变性、因果性、稳定性第二章连续系统的时域分析•会用拉式变换求LTI离散系统的响应•用拉式变换求单位序列响应和单位阶跃响应•会利用定义式，图解法，性质求卷积积分第三章离散系统的时域分析•会用Z变换求LTI离散系统的响应•用Z变换求单位序列响应和单位阶跃响应•会利用定义式，图解法，不进位乘法，性质求卷积和•第四章傅里叶变换和系统的频域分析•1、会表示信号指数形式的傅立叶级数（利用单脉冲的傅立叶变换式求周期性脉冲序列的傅立叶系数）•2、奇偶函数傅立叶级数的特点•3、周期信号频谱的特点和功率•4、帕斯瓦尔关系、能量谱、功率谱•5、会利用傅立叶变换的定义、性质求傅立叶变换•6、周期信号傅立叶变换•7、LTI系统的频域分析、系统无失真的传输条件•8、理想低通滤波器的冲激响应、阶跃响应，佩利维纳准则•9、时域、频域抽样定理，会求奈奎斯特频率、奈奎斯特间隔第五章连续系统的S域分析1、会利用拉式变换的定义和性质求拉式变换（灵活应用拉式变换的性质定理）2、会用部分分式分解法求拉式逆变换3、会求系统函数4、会根据系统函数画出零极点图或由零极点图写出系统函数5、系统稳定条件下拉式变换和付式变换的关系（s=jw）第六章离散系统z域分析•1、利用z变换定义式求z变换及收敛域，表示出零极点•2、利用部分分式展开法求逆z变换•3、灵活应用z变换的线性性、位移性、指数加权、反褶性、初值定理、终值定理、时域卷积定理•4、由连续信号的拉氏变换求离散（抽样）信号的Z变换；S平面与Z平面的映象关系•5、利用z变换解差分方程•6、求离散系统的系统函数，单位样值响应•7、会由系统函数判断因果性和稳定性或满足系统因果、稳定的收敛域•8、离散系统的频率响应特性第七章系统函数•1、会求系统函数的零极点•2、连续系统函数H(s)的极点与所对应响应函数的特点•3、离散系统函数H(z)的极点与所对应响应函数的特点•4、会由连续系统函数求其频域响应•5、会由离散系统函数求其频域响应•6、由收敛域判定系统的因果性和稳定性•7、由梅森公式求信号流图的系统函数第八章系统状态变量分析1、连续时间系统状态方程的建立：会由电路图直接建立状态方程和输出方程；会由模拟框图信号流图建立状态方程和输出方程2、离散时间系统状态方程的建立：会由模拟框图信号流图建立状态方程和输出方程。
信号与系统(郑君里)复习要点
信号与系统复习书中最重要的三大变换几乎都有。
第一章 信号与系统 1、信号的分类 ①连续信号和离散信号 ②周期信号和非周期信号 连续周期信号f (t )满足f (t ) = f (t + m T )， 离散周期信号f(k )满足f (k ) = f (k + m N )，m = 0,±1,±2,…两个周期信号x(t)，y(t)的周期分别为T 1和T 2，若其周期之比T 1/T 2为有理数，则其和信号x(t)+y(t)仍然是周期信号，其周期为T 1和T 2的最小公倍数。
③能量信号和功率信号 ④因果信号和反因果信号 2、信号的基本运算（+ - × ÷） 2.1信号的（+ - × ÷）2.2信号的时间变换运算 （反转、平移和尺度变换） 3、奇异信号3.1 单位冲激函数的性质f (t ) δ(t ) = f (0) δ(t ) ， f (t ) δ(t –a) = f (a) δ(t –a)例： 3.2序列δ(k )和ε(k )f (k )δ(k ) = f (0)δ(k ) f (k )δ(k –k 0) = f (k 0)δ(k –k 0)4、系统的分类与性质?d )()4sin(91=-⎰-t t t δπ)0()()(f k k f k =∑∞-∞=δ4.1连续系统和离散系统4.2 动态系统与即时系统4.3 线性系统与非线性系统①线性性质T[a f (·)] = a T[ f (·)](齐次性)T[ f1(·)+ f2(·)] = T[ f1(·)]+T[ f2(·)] （可加性）②当动态系统满足下列三个条件时该系统为线性系统：y(·) = y f(·) + y x(·) = T[{ f(·) }, {0}]+ T[ {0}，{x(0)}] (可分解性)T[{a f(·) }, {0}] = a T[{ f(·) }, {0}]T[{f1(t) + f2(t) }, {0}] = T[{ f1(·) }, {0}] + T[{ f2(·) }, {0}](零状态线性) T[{0},{a x1(0) +b x2(0)} ]= aT[{0},{x1(0)}] +bT[{0},{x2(0)}](零输入线性) 4.4时不变系统与时变系统T[{0}，f(t -t d)] = y f(t -t d)(时不变性质)直观判断方法：若f (·)前出现变系数，或有反转、展缩变换，则系统为时变系统。
信号与系统 信号的基本运算
> 0，右移(滞后)
< 0，左移(超前)
例：
f (t )
1
f (t+1)的波形？
f (t )
1 f (t 1)
1 O
1
t
1 O
1
t
信号与系统
三．信号的自变量的变换（波形变换）
2．反褶
f (t ) f (t )
以纵轴为轴折叠，把信号的过去与未来对调。
例：
f (t )
1
f (t )
时间超前2
时间压缩3倍
时间反折
f (t ) f (t )
时间压缩3倍
2 f (3t ) f [3(t )] f (3t 2) 3 2 f [3(t )] f (3t 2) f (3t 2) 3
时间反折
时间滞后2/3
f (t )
f (3t )
sin( t )
同一瞬时两信号对应值相加（相乘）。
sin( t )
t
sin(8 t )
t
sin(8 t )
t
t
sin( t ) sin(8 t )
sin( t ) sin(8 t )
t
t
信号与系统
二．微分和积分
d f (t ) 微分：f (t ) dt
f (t )
信号与系统
§1.5 信号的基本运算
信号与系统
一．两信号相加和相乘
同一瞬时两信号对应值相加（相乘）。
f1 ( t )
f 2 (t )
1
1 1 (a)
0
t
0
1 (b )
t
f1 (t ) f 2 (t )
常用信号及信号的基本运算
先展缩，再反折，最后时移。
这样不易出错。 ch2-7 源码
连续时间信号与系统的时域分析
例２－６已知 f (2 2t) 波形如图，画出 f (t) 波形。
f(2-2t)
２ 1
f(2-t)
展２
1
12 t
2
折
4t
折
f(2+2t)
时移
２
1
-2 -1
t
1t
2 4 t ch2-4 源码
连续时间信号与系统的时域分析
解：f
(2t)
2t， 0 2t 0， 其他
2
＝02t 0 其 t他 1
f
(
t 2
)
1
t， 0
t
2
0， 其他
4
例２－５已知
t 2， 2 t 0 f (t) 2t 2， 0 t 1
其实部为指数加权的余弦信号 f1(t) Ket cost
0 增幅振荡 若 0 减幅振荡
0 等幅振荡
若 0
实指数信号
若 0， 0 直流信号
连续时间信号与系统的时域分析
3、正弦信号（余弦信号）
f(t)
f (t) K sin(t ) t
e jt cost j sin t
（3） Sa(t)dt
Sa(t)dt
0
2
连续时间信号与系统的时域分析
t
仿真 源码 方波 源码
二、信号的基本运算
１、相加和相乘：对应值相加或相乘
f (t) f1(t) f2 (t), f (t) f1(t) f2 (t)
f1(t) 4 2
f2 (t) 4 2
信号与系统公式总结
信号与系统公式总结信号与系统是电子信息类专业中非常重要的一门课程，它是基于数学和工程学原理的理论与实践的结合。
信号与系统公式总结作为这门课程的核心内容，在学习和应用中起着重要的作用。
下面将对信号与系统中的常用公式进行总结，以供参考。
一、信号及其表示公式1. 常数信号: x(t) = A (常数值 A)2. 常函数信号: x(t) = A, t∈[t1, t2]，否则 x(t)=0，其中 t1<t<t23. 正弦信号: x(t) = A*sin(ωt+θ)，其中A为振幅，ω为角频率，θ为初相位4. 余弦信号: x(t) = A*cos(ωt+θ)，其中A为振幅，ω为角频率，θ为初相位5. 单位阶跃信号: u(t) = 1，t≥0，否则 u(t) = 06. 单位冲激信号: δ(t) = 0，t≠0，否则δ(t) = ∞二、信号运算公式1. 平移公式: y(t) = x(t-T) (平移单位为 T，右移 T 为正，左移 T 为负)2. 缩放公式: y(t) = A*x(a*t) (缩放比例为 a，若 a>1，信号变化幅度增大；若0<a<1，信号变化幅度减小)3. 均值公式: RMS = sqrt((1/T)*∫(x(t)^2)dt) (T为时间区间，x(t)为信号函数)4. 线性运算公式: y(t) = a*x(t) + b*y(t) (y(t)表示输出信号，x(t)表示输入信号，a和b为常数)5. 卷积公式: y(t) = ∫[x(τ)*h(t-τ)]dτ (卷积公式是时间域中输入信号和系统响应的乘积积分，表示系统的输出)三、系统性质与稳定性公式1. 线性性质: L(a*x1(t)+b*x2(t)) = a*L(x1(t)) + b*L(x2(t)) (x1(t)和x2(t)为输入信号，a和b为常数，L()表示对信号进行线性处理)2. 时不变性质: 若输入信号延时 T 后输出信号也延时 T，即 y(t) = L{x(t)}，则 y(t-T) = L{x(t-T)}3. 稳定性性质: 若输入信号 x(t) 有界，输出信号 y(t) 也有界，则系统是稳定的。
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的量纲为1 /s ， 的量纲为rad/s 讨论
0, 0 直流 0, 0 升指数信号 0, 0 衰减指数信号
0, 0 等幅 0, 0 增幅振荡 0, 0 衰减
虚指数信号频率问题讨论
结论2：虚指数信号的频率取值越大，频率越高
第1章 信号与系统的基本概念
单位斜变信号 R( t )
t R(t ) 0
R(t)
t 0
t－t0 R(t－t0 ) t 0 0
t t0 t t0
R(t-t0)
0
1
t
0
t0
t0+1
t
第1章 信号与系统的基本概念
1 －4 －2
0 (a )
1
2 t
0 (b )
1
2 t
0 (c)
2
4
t
第1章 信号与系统的基本概念
4．一般情况
f (t ) f (at b) f a(t b a ) (设a 0)
先展缩：a>1，压缩a倍； a<1，扩展1/a倍
后平移： +，左移b/a单位；－，右移b/a单位 加上倒置：f ( at b) f a(t b a ) 注意！ 一切变换都是相对t 而言
第1章 信号与系统的基本概念
虚指数信号周期性讨论
f (t ) e ( t ) cos( t ) + j sin( t )
f (t + nT ) e
n) j ( t + 2
jt
e
jt
e
j 2n
e
jt
f (t )
结论1：虚指数信号是周期信号。
第1章 信号与系统的基本概念
§1.4 信号的基本运算 •两信号相加或相乘 •微分和积分 •信号的自变量的变换 平移 反褶 尺度 一般情况
第1章 信号与系统的基本概念
一．两信号相加和相乘
同一瞬时两信号对应值相加（相乘）。
sin (W t ) t sin (W t ) t
sin (8 W t )
t
sin (8 W t )
' (t ) (t )
d dt
取极限
0
求 导
(t )
取极限
0
' (t )
(t )dt 0
第1章 信号与系统的基本概念
几种基本信号之间的关系
R (t )
u (t )
t
t
(t )
R( t ) dR( t ) dt u( t ) du( t ) dt
sgn( t ) 2u (t ) 1
第1章 信号与系统的基本概念
单位冲激信号 ( t ) a. 定义：矩形面积(为1)不变，宽度趋于0时的极限
(t ) lim
0
1
u(t + 2 ) u(t 2 )
冲激强度
0
t
t0
b.Dirac定义:
(t )
G1 (t ) u(t t0 ) u(t t0 )
第1章 信号与系统的基本概念
例4: 写出下列函数的数学表达式
x(t )
2 1 1 2
3
4
5
t
x(t ) [2u(t ) 2u(t 2)] + [u(t 3) u(t 5)]
练习:
2
x(t )
1
1 2
x(t ) t[u(t ) u(t 2)]
0
t0
(t )dt 1
第1章 信号与系统的基本概念
在实际问题中， 函数常用来描述某一瞬间出现的物理量
t0 k
+ ic (t )
上图为一理想电压源对电容C充电电路，在 开关K接通的瞬间，充电电流 ic ，而其 积分值即单位电容C两端的电压1V，因此可 以认为 ic ( t )为单位冲激函数。
第1章 信号与系统的基本概念
单位冲激平移 ( t t 0 )
t t0 ( t t 0 ) t t0 ( t t 0 ) 0 + ( t t 0 )dt 1
0
t
0
t
第1章 信号与系统的基本概念
冲激偶信号——
< 0，右移
例：
f (t )
1
f(t+1)的波形？
f (t )
1
f ( t + 1)
1 O
1
t
1 O
1
t
第1章 信号与系统的基本概念
2．反褶
f (t ) f ( t )
以纵轴为轴折叠，把信号的过去与未来对调。
例：
f (t ) 1 2 O 1 t 1 O f ( t ) 1 2 t
移位和反转,与连续信号一样。
尺度变换：压缩相当于抽取，扩展相当于内插零。 注意:离散信号的自变量只能取整数.
f(n) (6)
(4.5)
(3) (2) (1.5) 1 2 3 4 n
-1
0 (-1)
第1章 信号与系统的基本概念
作业: P36 1.2 1.4
第1章 信号与系统的基本概念
§1.5 基本连续时间信号
t
sin (W t ) + sin (8 W t )
sin (W t )× sin ( 8W t
)
t
t
第1章 信号与系统的基本概念
二．微分和积分
f (t )
d f (t ) 微分：f (t ) ， dt
1
积分： f ( )d
t
f (t ) 1
O
2
2
f (t ) 2
t
(1) t=0突然接入1V的直流电压 x(t ) u(t ) (2) t=0突然接入的正弦电压信号
x(t ) (sinw0t )u(t )
第1章 信号与系统的基本概念
•用阶跃信号表示分段函数 G1 (t ) G (t )
1
1
t
t0
t
G(t ) u (t ) u (t )
单位阶跃信号 u( t )
0 1 u (t ) 1 2
1
t0 t 0 t 0
0 1 u (t t0 ) 1 2
1
t t0 t t0 t t0
0
t
t0
单位阶跃信号的典型应用
第1章 信号与系统的基本概念
•单位阶跃信号常用来表示信号的接入特性
K
负载
O
2
t
2
t
信号经微分：突出显示了其变化部分
2
冲激信号
f ( )d
2 t
O
2
( 1)
t
O
2
信号经积分：信号突变部分可变平滑
第1章 信号与系统的基本概念
三．信号的自变量的变换（波形变换） 1．信号的平移（或移位）
f (t ) f (t + )
将信号f (t ) 沿 t 轴平移 即得时移信号 f (t + ) , 为常数 > 0，左移
R( t ) u( )dt
t
u( t ) ( )dt
t
t
(t )
(t ) d ( t ) dt
(t )
( )dt
t
t
( t )
( t )
•复指数信号 •单位斜变信号 •单位阶跃信号 •单位冲激信号 •冲激偶信号
第1章 信号与系统的基本概念
复指数信号
f ( t ) Ke
st
( t )
Ke t cos( t ) + jKe t sin( t )
s + j
为复数，称为复频率
, 均为实常数
tHale Waihona Puke 第1章 信号与系统的基本概念
•思考：单位斜坡信号也是分段函数，如何 用阶跃信号来表示？
R(t ) tu(t )
第1章 信号与系统的基本概念
正负符号函数sgn( t) 定义 sgn(t)
1 sgn( t ) 1
可用阶跃表示
(t 0) (t 0)
sgn( t)
1
0
1
t
第1章 信号与系统的基本概念
3．信号的展缩（Scale Changing）
f (t ) f (at ) 波形的压缩与扩展，尺度变换
a>1时，f(at)波形被压缩为f(t)波形的1/a倍；
0<a<1时，f(at)波形被扩展为f(t)波形的1/a倍；
f (t ) f (2t) 1
1 f( ) 2
1 －2 －1 －2 －1
第1章 信号与系统的基本概念
例3：已知f(t)，求f(3t+5)。 解:
1 f (t )
1
O f ( t + 5)
时移
1 t 6 5 4
1
尺度 变换
f ( 3t )
1
尺度 变换
f ( 3t + 5)
O
t
时移
1 3
1
2
4 3
1 O 3
t
t
第1章 信号与系统的基本概念
对于离散信号而言,也有类似的变换: