信号与系统课件(郑君里版)第一章

（2） cos2t 和sinπt的周期分别为T1= πs， T2= 2 s， 由于T1/T2为无理数，故f2(t)为非周期信号。
结论： ①连续正弦信号一定是周期信号，而正弦序列不一定是
周期序列。 ②两连续周期信号之和不一定是周期信号，而两周期序
列之和一定是周期序列。
4．能量信号与功率信号
信号可看作是随时间变化的电压或电流，信号 f (t)在１欧姆的电阻上的瞬时功率为| f (t)|²，在时间
T 2 1
wf
(3)复(3指)复数指信数号信号：f(t) Kest, s j e e K t cos(t) jK t sin(t)
（实际不存在，但可描述各种基本信号）
实部、虚部都为正（余）弦信号，指数因子实部表 征实部与虚部的正、余弦信号的振幅随时间变化的情况， 表示信号随角频率变化的情况。
号，如单位斜坡信号。但一个信号不可能同时既是 功率信号，又是能量信号。
周期信号都是功率信号；非周期信号可能是能量信
号 [ t, f (t)=0], 也可能是功率信号 [ t, f (t)≠0]。
5．一维信号与多维信号 信号可以表示为一个或多个变量的函数，称为一维
或多维函数。 本课程只研究一维信号，且自变量多为时间。
eg: f(t) = 2u(t)- 3u(t-1) +u(t-2)
（2）用阶跃函数表示信号的作用区间
（3）积分
t
u( )d tu(t)
三、单位冲激函数 (t) 单位冲激函数是个奇异函数，它是对强度极大，作
用时间极短一种物理量的理想化模型。 1、定义：
(t) lim p(t) 0 t 0
为对信号f (·)的反转或反折。从图形上看是将f (·) 以纵坐标为轴反转180o。如
f (t)
1
0
1t
f (t)
1 0
t
3. 尺度变换（横坐标展缩）
将f (t) → f (a t) ， 称为对信号f (t)的尺度变 换。若a >1 ，则波形沿横坐标压缩；若0< a < 1 ，则 展开。如
（1） a > 1 则 f (at)将 f (t)的波形沿时间轴压缩
成具有特定功能的整体。
1.2 信号的描述和分类 一、信号的描述
1、数学描述：使用具体的数学表达式，把信号描述为 一个或若干个自变量的函数或序列的形式。
2、波形描述：按照函数自变量的变化关系，把信号的 波形画出来。 “信号”与“函数”两词常相互通用。
二、信号的分类
1. 确定信号和随机信号 确定信号或规则信号 ：可以用确定时间函数表示的信号 随机信号:若信号不能用确切的函数描述，它在任意时刻
的取值都具有不确定性，只可能知道它的统计特性
f (t)
f (t)
0
t
t
0
t
f (t)
0
t
t1
t
2. 连续信号和离散信号
连续时间信号：在连续的时间范围内(-∞<t<∞） 有定义的信号称为连续时间信号，简称连续信号。 实际中也常称为模拟信号。 离散时间信号：仅在一些离散的瞬间才有定义的 信号称为离散时间信号，简称离散信号。实际中也 常称为数字信号。
a
(at t0 )
1 a
(t t0 )
a
这里 a 和 t0为常数，且a0。
f (t) (at)dt 1 f (0)

a

f (t) (at t0 )dt

1 a
f (t0 ) a
3、 冲激函数的导数δ’(t) （也称冲激偶）
（1）定义： (t) d (t)
信号是信息的表现形式，信息是信号的具体内容。 信号是信息的载体，通过信号传递信息。
自然和物理信号：语音、图像、地震信号、生理信号等 人工产生的信号：人类为了达到某种目的人为产生的信 号。雷达信号、通讯信号、医用超声信号、机械探伤信 号等。
二、系统的概念 系统(system)是指若干相互关联的事物组合而
时刻两信号之值对应相加减乘。如
f1 (t )
1
0
1t
f2 (t)
1
f1(t) f2 (t)
2
1
0
1t
f1(t) f2 (t)
1
0
1t
0
1t
二、信号的时间变换运算
1. 平移 将f (t) → f (t + t0) ， f (k) → f (t + k0)称为对
信号f (·)的平移或移位。若t0 (或k0)< 0，则将f (·)右移； 否则左移。
0
t0
(t) 0
t0

(t) dt 1
面积为1

面积为1
p(t)
1

2
0
2
t
(t) (1)
0
t
2、冲激函数与阶跃函数关系:
(t) du(t)
dt
t
u(t) ( )d
3、性质： 单位冲激函数为偶函数
(t) (t)
第一章 信号和系统
信号的概念、描述和分类 信号的基本运算 典型信号 系统的概念和分类
1.1 绪论
一、信号的概念 消息(message)：常常把来自外界的各种报道统称 为消息。 信息(information)：通常把消息中有意义的内容称 为信息。 信号(signal)：信号是反映信息的各种物理量，是 系统直接进行加工、变换以实现通信的对象。
至原来的1/a
f (t)
1
0
12 t
压缩
f (2t)
1
0 0.5 1 2 t
（2）0<a <1 则 f (at)将 f (t)的波形沿时间轴扩
展至原来的1/a。
f (t)
1
扩展
f
(
1 2
t
)
1
0
12 t
0
2
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。
周期信号：是指一个每隔一定时间T，按相同规律重
复变化的信号。 (在较长时间内重复变化) 连续周期信号f(t)满足f(t) = f(t + mT)， 离散周期信号f(k)满足f(k) = f(k + mN)， 满足上述关系的最小T(或整数N)称为该信号的周期。
非周期信号：不具有周期性的信号称为非周期信号。
钟形信号在随机信号分析中占有重要地位。
二、单位阶跃函数
1、定义
u(t)
u(t)= 0 ， （t<0）
1
1 , （t>0）
0
t
（采用求函数序列极限的方法定义阶跃函数 ）
(t)
1

2
0
2
t
0 t0
u(t) lim (t)
0
1 t0
2、阶跃函数的性质： （1）可以方便地表示某些信号
[例1.3.2] （1）已知信号f(t)的波形如图所示，试画出f(-2t-4) 的波形
解：平移、反转、尺度变换相结合，三种运算的次序可任意。但 一定要注意始终对时间t 进行
法一：也可以先平移、再压缩、最后反转
法二：也可以先压缩、再平移、最后反转
（2）若已知f (– 4 – 2t) ，画出f (t) 。 解：
1
0
1t
结论： （1）信号经过微分运算后突出显示了它的变化部分，起
到了锐化的作用；
（2）信号经过积分运算后，使得信号突出变化部分变得 平滑了，起到了模糊的作用；利用积分可以削弱信号 中噪声的影响。
1.4 阶跃信号和冲激信号
一、典型的连续时间信号
e (1)实指数信号：f(t) K at, 1
Sa(0) 1; Sa(0) 1;
Sa(0) 1;


Sa(t)dt ;
SSaa((tt)dt ;
0
2 0
2


SaS(at)(dtt)dt ;


S
0
2
e (5)钟形信号：f (t) E

t
2
（高斯函数）
a
（对时间（的对微时、间积的分微仍、是积指分数仍）是指数）
a 0信号将随时间而增长
a 0 信号将随时间而衰减；
a 0 信号不随时间而变化，为直流信 号
: 指数信号的时间常数， 越大，指数信号增长或衰减的速率
越慢。
（2）正弦信号： f (t) K sin( wt )
（对时间的微、积分仍是同频率正弦） 正弦信号是周期信号，其周期T与 角频率w 和频率f满足下列关系式：
f (t)

f (t)
T
t
f (t)
t


T
t
[例1.2.1] 判断下列信号是否为周期信号，若是，确 定其周期。
（1）f1(t) = sin2t + cos3t （2）f2(t) = cos2t + sinπt
解：两个周期信号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。
[例1.3.1]已知信号f(t)的波形如图所示，试画出f(2-t) 的波形
解：平移与反转相结合，注意：是对t 的变换！
法一：①先平移f (t) → f (t +2) ②再反转f (t +2) → f (– t +2)
法二：①先反转f (t) → f (– t) ②再平移f (– t) → f (– t +2)