中科大信号与系统课件第一章
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信号与系统第一章课件
2. Discrete-Time Signals
—— The independent variable is discrete
11 xn
10 8
5
4
1
1
01 2 34 5 6 7
n is integer number
n
Continuous-time signals
Discrete-time signals
R
R i(t)
+ v(t) -
① t1 t t2
E t2 pt dt 1 t2 v2 t dt
t1
R t1
n1 n n2
n2
E x2 n
nn1
② t
E
ptdt 1
R
v2 t dt
§ 1.1.2 Signal Energy and Power v( t) —— voltage i( t) —— current
7
Chapter 1
Signals and Systems
1. Instantaneous power
瞬时功率 2. Total energy
pt vtit 1 v2t
Chapter 1
Signals and Systems
Chapter 1 Signals and Systems
• The mathematical description and representations of signals and systems.
• Signals and Systems arise in a broad array of application.
《信号与系统》上课PPT1-1
f (t )
t t
T
t
第一章第1讲
7
信号分类 能量信号与功率信号
能量信号和功率信号的定义
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,在时间区 间所消耗的总能量和平均功率分别定义为:
总能量 E lim
T
T T
f (t ) dt
2
b
第一章第1讲
11
例1.3 求下列周期信号的功率。
周期锯齿波的功率:T= b + b =10s,一个周期的能量为:
E 1 3 A b
2
1 3
1 3
( A) b
2
1 3
AT
2
信号的功率为
P
E T
A
2
1 3
W
12
第一章第1讲
例1.3 求下列周期信号的功率。
全波整流波形的功率:T=b=5s,一个周期的能量为:
1
(t t0 )
0
t0
t
用阶跃函数可以表示方波或分段常量波形:
u
K
u
K 这就是一个门函数 (方波)的表达式。 t1 用这种门函数可表示 t0 0 其它一些函数 K
第一章第1讲 20
0
t0
t1
t
t
u K (t t0 ) K (t t1 ) K [ (t t0 ) (t t1 )]
f (t )
无限信号或 无时限信号
t
f (t )
f (t )
右边信号或 因果信号
t
f (t )
t t
信号与系统课件--第1章 信号与系统的基本概念
例 1.1-1 试判断下列信号是否为周期信号。若是,确定其 周期。
(1) f1(t)=sin 2t+cos 3t
(2) f2(t)=cos 2t+sinπt
解 我们知道,如果两个周期信号x(t)和y(t)的周期具有公
倍数,则它们的和信号
f(t)=x(t)+y(t)
仍然是一个周期信号, 其周期是x(t)和y(t)周期的最小公倍数。
可以直接列出序列值或者写成序列值的集合。例如,图1.1-3(a)
所示的正弦序列可表示为
2013-8-7
f1 (k ) A sin k 4 信号与系统
第 1 章 信号与系统的基本概念
f1 (k ) A „ -8 -6 -4 -2 01 2 3 4 -A (a) f2 (k) 2 1 -3 -1 01 -1 (b) 23 4 k -3 -1 01 2 3 4 5 6 k A f3 (k) 5 6 7 8 „ k
这样,图1.1-2中的信号f2(t)和f3(t)也可表示为
2013-8-7
信号与系统
第 1 章 信号与系统的基本概念
仅在离散时刻点上有定义的信号称为离散时间信号,简 称离散信号。这里“离散”一词表示自变量只取离散的数值, 相邻离散时刻点的间隔可以是相等的,也可以是不相等的。 在这些离散时刻点以外,信号无定义。信号的值域可以是连 续的, 也可以是不连续的。 定义在等间隔离散时刻点上的离散信号也称为序列, 通 常记为f(k),其中k称为序号。与序号m相应的序列值f(m)称为 信号的第m个样值。序列f(k)的数学表示式可以写成闭式,也
2
T1 s
2013-8-7 信号与系统
T2 2 s
第 1 章 信号与系统的基本概念 4. 能量信号与功率信号
(1) f1(t)=sin 2t+cos 3t
(2) f2(t)=cos 2t+sinπt
解 我们知道,如果两个周期信号x(t)和y(t)的周期具有公
倍数,则它们的和信号
f(t)=x(t)+y(t)
仍然是一个周期信号, 其周期是x(t)和y(t)周期的最小公倍数。
可以直接列出序列值或者写成序列值的集合。例如,图1.1-3(a)
所示的正弦序列可表示为
2013-8-7
f1 (k ) A sin k 4 信号与系统
第 1 章 信号与系统的基本概念
f1 (k ) A „ -8 -6 -4 -2 01 2 3 4 -A (a) f2 (k) 2 1 -3 -1 01 -1 (b) 23 4 k -3 -1 01 2 3 4 5 6 k A f3 (k) 5 6 7 8 „ k
这样,图1.1-2中的信号f2(t)和f3(t)也可表示为
2013-8-7
信号与系统
第 1 章 信号与系统的基本概念
仅在离散时刻点上有定义的信号称为离散时间信号,简 称离散信号。这里“离散”一词表示自变量只取离散的数值, 相邻离散时刻点的间隔可以是相等的,也可以是不相等的。 在这些离散时刻点以外,信号无定义。信号的值域可以是连 续的, 也可以是不连续的。 定义在等间隔离散时刻点上的离散信号也称为序列, 通 常记为f(k),其中k称为序号。与序号m相应的序列值f(m)称为 信号的第m个样值。序列f(k)的数学表示式可以写成闭式,也
2
T1 s
2013-8-7 信号与系统
T2 2 s
第 1 章 信号与系统的基本概念 4. 能量信号与功率信号
精品课件-信号与系统-第1章
“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。 在信息科学与技术领域中, 常常利 用通信系统、 控制系统和计算机系统进行信号的传输、 交换 与处理。 实际上, 往往需要将多种系统共同组成一个综合性 的复杂整体, 例如宇宙航行系统。
第 章 信号与系统的基本概念
信号与系统之间有着十分密切的联系。 离开了信号, 系统 将失去意义。 信号作为待传输消息的表现形式, 可以看做运载 消息的工具, 而系统则是为传送信号或对信号进行加工处理而 构成的某种组合。 研究系统所关心的问题是, 对于给定信号形 式与传输、 处理的要求, 系统能否与其相匹配, 它应具有怎 样的功能和特性。
第 章 信号与系统的基本概念
图1.1 电路中电容两端的电压变化
第 章 信号与系统的基本概念
如果我们只能得到某些采样点的值, 则信号便不是连续曲 线了, 自变量也不是在时间上连续的, 而是一个个离散的点, 通常用x[n]表示, n=…-3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, …。 x[n]可以表示自变量本来就是离散的现象, 例如有关人口统 计学中的一些数据、 股票市场的指数等。 图1.2给出了近94年 的道琼斯工业平均(Doe Jones Industrial Average)指数值。 也有一些离散信号是由本来连续的时间信号经过采样而得到的, 这时离散信号x[n]则代表了一个自变量是连续变化的连续时间 信号在一系列离散时刻点上的样本值。
第 章 信号与系统的基本概念
随着信号传输、 信号交换理论与应用的发展, 出现了所 谓“信号处理”的新课题。 信号处理可以理解为对信号进行 某种加工或变换。 信号处理的应用已遍及许多科学技术领域, 例如, 从月球探测器发来的信号可能被淹没在噪声之中, 但 是, 利用信号处理技术进行增强, 就可以在地球上得到清晰 的月球图像。 石油勘探、 地震测量以及核试验监测仪所得数 据的分析都依赖于信号处理技术的应用。 此外, 在心电图、 脑电图分析, 语音识别与合成, 图像数据压缩以及经济形势 预测(如股票市场分析)等各种领域中都广泛采用了信号处理技 术。
第 章 信号与系统的基本概念
信号与系统之间有着十分密切的联系。 离开了信号, 系统 将失去意义。 信号作为待传输消息的表现形式, 可以看做运载 消息的工具, 而系统则是为传送信号或对信号进行加工处理而 构成的某种组合。 研究系统所关心的问题是, 对于给定信号形 式与传输、 处理的要求, 系统能否与其相匹配, 它应具有怎 样的功能和特性。
第 章 信号与系统的基本概念
图1.1 电路中电容两端的电压变化
第 章 信号与系统的基本概念
如果我们只能得到某些采样点的值, 则信号便不是连续曲 线了, 自变量也不是在时间上连续的, 而是一个个离散的点, 通常用x[n]表示, n=…-3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, …。 x[n]可以表示自变量本来就是离散的现象, 例如有关人口统 计学中的一些数据、 股票市场的指数等。 图1.2给出了近94年 的道琼斯工业平均(Doe Jones Industrial Average)指数值。 也有一些离散信号是由本来连续的时间信号经过采样而得到的, 这时离散信号x[n]则代表了一个自变量是连续变化的连续时间 信号在一系列离散时刻点上的样本值。
第 章 信号与系统的基本概念
随着信号传输、 信号交换理论与应用的发展, 出现了所 谓“信号处理”的新课题。 信号处理可以理解为对信号进行 某种加工或变换。 信号处理的应用已遍及许多科学技术领域, 例如, 从月球探测器发来的信号可能被淹没在噪声之中, 但 是, 利用信号处理技术进行增强, 就可以在地球上得到清晰 的月球图像。 石油勘探、 地震测量以及核试验监测仪所得数 据的分析都依赖于信号处理技术的应用。 此外, 在心电图、 脑电图分析, 语音识别与合成, 图像数据压缩以及经济形势 预测(如股票市场分析)等各种领域中都广泛采用了信号处理技 术。
信号与系统第1讲第1章信号与系统
学时与学分
总学时64学时。课堂教学48学时,实验16学时。 课程学分3.5学分。
考核方式
闭卷考试。考试与平时作业、实验相结合综合评 定结业成绩 。
先修课程
高等数学、复变函数、线性代数、电路理论等课程。 最好先修MATLAB编程课程。
2024/6/10
信号与线性系统-Байду номын сангаас1讲
9
开讲前言-课程大纲
2024/6/10
信号与线性系统-第1讲
3
开讲前言
生
活
中
的
信
号
与
系
统
-
0001 1010 0111 1100 0110 0101
无
线
0101 0111 0110 0101 0001 1000
发
报
2024/6/10
信号与线性系统-第1讲
4
开讲前言
生
活
中
的
信
号
与
系
统
- 电
信号幅度、信号极性、波形周期、间隔时
信号的分类:
(3)周期信号和非周期信号
在较长的时间内(严格说应该是无始无终),每隔一定时间T (或整数N)按照相同规律重复变化的信号称为周期信号
对连续时间信号x(t)
x(t)=x(t+mT) , (m=… ,-2,-1, 0,+1,+2,…) 对离散时间信号x[n]
基波周期T0
x[n]=x[n+mN] , (m=… ,-2,-1, 0,+1,+2,…)
(3)信号根据能量情况的分类
功率有限信号(功率信号)
举例
§1.1连续时间和离散时间信号
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。
信号与系统第一章课件
系统的传递函数
传递函数是描述线性时不变系统的复数域数学模型 ,它包含了系统的频率响应信息。
复数域分析的优势与应用
复数域分析方法可以方便地处理具有非线性 特性的系统和信号,广泛应用于控制工程、 电路分析等领域。
04 线性时不变系统
线性时不变系统的定义与性质
线性
系统的输出与输入成正比 关系,比例系数为常数。
系统的频率响应
系统的频率响应是描述系统对不同频率信号的响 应特性,通过频率响应曲线可以了解系统的性能。
3
频域分析的优势与应用
频域分析方法可以方便地处理复杂信号和系统, 广泛应用于信号处理、通信、雷达等领域。
系统的复数域分析
拉普拉斯变换与复频域分 析
拉普拉斯变换将信号从时域转换到复频域, 通过复频域分析可以了解系统的动态特性和 稳定性。
系统的定义与分类
定义
系统是指一组相互关联的元素或组成部分,它们共同完成某为线性系统和非线性系统;根据系统的动态行为,可 以分为时不变系统和时变系统。
信号与系统的重要性及应用领域
重要性
信号与系统是通信工程、电子工程、 自动控制工程等领域的核心基础,是 实现信息传输、处理、控制和应用的 关键。
要点三
信号与系统的重要意 义
信号与系统作为现代工程和科学研究 的重要基础,其发展对于推动科技进 步和产业升级具有重要意义。未来, 信号与系统的理论和技术将继续发挥 重要作用,为人类社会的进步和发展 做出贡献。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
因果性
系统的输出只与过去的输入 有关,与未来的输入无关。
时不变
系统的特性不随时间变化。
稳定性
系统在受到外部激励时, 其输出不会无限增长。
信号与系统精品课件1.1
•系统:系统的描述方式、组合规律、以及系统特性等。
•与:信号进入输入或激励系统后,系统的输出或响应。
我们将按照“信号→系统→与”的思路来讨论本书的基础性 知识。
静态元素:“信号”和“系统” 动态过程:“与”
本章结构
信号
• 表示方式 • 分类 • 运算 • 若干基本信号 • 信号之间关系
系统
与
• 表示方式
电信号:具体表现形式为电压、电流、磁通量等。 电系统:构成电系统的基本元件为电阻、电容、电感等。 本课程重点不在于具体电路元件的特定的信号值,而是从 系统的角度上关注其相应的功能。
vin t
R C
vout t
图1.1.1 积分电路
信号与系统
•信号:信号的描述方式、运算规则、相互关系、以及信号的 分解等。
• 输入输出法
→
• 分类 • 特性
பைடு நூலகம்
→ • 状态变量法
• 系统特性判断
重点和难点
• 信号的运算 • 冲激信号 • 系统特性的判断
信息(Information)
信息的载体,不同信号所包含的信息不同,因此从具体的内 容或应用来看,信息的定义显然是不同的。
信号总是和系统联系在一起的,从系统(也就是信号的接 收者)的角度来看,信息的功能就是使得接收者消除对特 定对象状态的不确定性。
抽象意义上来说信息就是某种不确定性。
电信号、电系统
信号与系统
§1.1 引 言
信号(Signal)
信号
系统
信号(Signal)
信号: 从一般意义上来讲就是信息的载体。通常通过某种客观变量, 包括物理变量、化学变量或者是生物变量等等的变化得以体 现。 信息: 1000多种定义!?
•与:信号进入输入或激励系统后,系统的输出或响应。
我们将按照“信号→系统→与”的思路来讨论本书的基础性 知识。
静态元素:“信号”和“系统” 动态过程:“与”
本章结构
信号
• 表示方式 • 分类 • 运算 • 若干基本信号 • 信号之间关系
系统
与
• 表示方式
电信号:具体表现形式为电压、电流、磁通量等。 电系统:构成电系统的基本元件为电阻、电容、电感等。 本课程重点不在于具体电路元件的特定的信号值,而是从 系统的角度上关注其相应的功能。
vin t
R C
vout t
图1.1.1 积分电路
信号与系统
•信号:信号的描述方式、运算规则、相互关系、以及信号的 分解等。
• 输入输出法
→
• 分类 • 特性
பைடு நூலகம்
→ • 状态变量法
• 系统特性判断
重点和难点
• 信号的运算 • 冲激信号 • 系统特性的判断
信息(Information)
信息的载体,不同信号所包含的信息不同,因此从具体的内 容或应用来看,信息的定义显然是不同的。
信号总是和系统联系在一起的,从系统(也就是信号的接 收者)的角度来看,信息的功能就是使得接收者消除对特 定对象状态的不确定性。
抽象意义上来说信息就是某种不确定性。
电信号、电系统
信号与系统
§1.1 引 言
信号(Signal)
信号
系统
信号(Signal)
信号: 从一般意义上来讲就是信息的载体。通常通过某种客观变量, 包括物理变量、化学变量或者是生物变量等等的变化得以体 现。 信息: 1000多种定义!?
信号与系统 第一章课件
3)信号的处理与传输
• 通信系统中信号的传输
• 信号处理 本课程的参考书: • Oppeheim…… • Simon Haykin: Signal and System, 电子工业出版社
学习本课程的基本要求
• 课堂 • 作业 • 实验
思考题:
1、信号、信息与系统的定义;
2、理解为什么要信号分解?
6)单位冲激信号
冲激信号的定义:
(t )dt 1 (t ) 0
t 0 t0
冲激信号的性质:
(t ) f (t )dt (t ) f (0)dt f (0)
冲激信号为偶函数
阶跃信号与冲激信号的关系: 冲激函数的积分等于阶跃函数
4)正交函数分量 典型应用:傅立叶的级数展开
问题:为什么可以进行傅立叶的级 数展开?还有其它的展开形式吗?
数学理论表示: f (t) 可以用完备的正交函数系的线性组合来表示。
正交函数:
mr 0 t1 g m ( t ) g r ( t )dt Km m r ( m , r 1 ,2 ,3 , )
t2
完备的正交函数系:
不存在 x (t)
g m ( t )
t2
t1
x ( t ) g m ( t )dt 0 ( m 1 ,2 ,3 , )
三角函数系 {cos m1t, sin m1t} m n时:
T 2 T 2 T 2 T 2 T 2 T 2
cos m 1 t cos n 1 t dt 0 sin m 1 t sin n 1 t dt 0 sin m 1 t cos n 1 t dt 0
信号与系统_第一章(重点PPT)
5
5
解 (1) costδ(t)=δ(t), 因为cos0=1。 (2) (t-1)δ(t)=-δ(t), 因为(t-1)|t=0=-1。
(3) ∫ (t 2 + 2t + 1)δ (t )dt = 1因为(t 2 + 2t + 1) |t =0 = 1
5 5
5
(4) ∫ (t 2 + 2t + 1)δ (t 6)dt = 0因为δ (t 6) 不在积分区间内。
序列x(n)
第1章 信号与系统 章
信号分类
1. 确定性信号与随机信号
信号可以用确定的时间函数来表示的, 是确定性信号, 也称规则信 号。 如正弦信号、 单脉冲信号、 直流信号等。
信号不能用确定的时间函数来表示, 只知其统计特性, 如在某时刻 取某值的概率的,则是随机信号。
第1章 信号与系统 章
2. 周期信号与非周期信号
ke at sin ωt f (t ) = 0
t>0 t<0
k f (t)
0
t
-k
第1章 信号与系统 章
3. 复指数信号
f(t)=kest
s=σ+jω为复数, σ为实部系数, ω为虚部系数。 借用欧拉公式: kest=ke(σ+jω)t=keσt e jωt=keσt cosωt+jkeσt sinωt
1 -2
τ
- 2
τ2
0
τ2
τ
2
τ1
2
t
第1章 信号与系统 章
单位冲激函数一般定义为
∞ t = 0 δ (t ) = 0 t ≠ 0 ∞ ∫∞ δ (t )dt = 1
0
δ (t)
5
解 (1) costδ(t)=δ(t), 因为cos0=1。 (2) (t-1)δ(t)=-δ(t), 因为(t-1)|t=0=-1。
(3) ∫ (t 2 + 2t + 1)δ (t )dt = 1因为(t 2 + 2t + 1) |t =0 = 1
5 5
5
(4) ∫ (t 2 + 2t + 1)δ (t 6)dt = 0因为δ (t 6) 不在积分区间内。
序列x(n)
第1章 信号与系统 章
信号分类
1. 确定性信号与随机信号
信号可以用确定的时间函数来表示的, 是确定性信号, 也称规则信 号。 如正弦信号、 单脉冲信号、 直流信号等。
信号不能用确定的时间函数来表示, 只知其统计特性, 如在某时刻 取某值的概率的,则是随机信号。
第1章 信号与系统 章
2. 周期信号与非周期信号
ke at sin ωt f (t ) = 0
t>0 t<0
k f (t)
0
t
-k
第1章 信号与系统 章
3. 复指数信号
f(t)=kest
s=σ+jω为复数, σ为实部系数, ω为虚部系数。 借用欧拉公式: kest=ke(σ+jω)t=keσt e jωt=keσt cosωt+jkeσt sinωt
1 -2
τ
- 2
τ2
0
τ2
τ
2
τ1
2
t
第1章 信号与系统 章
单位冲激函数一般定义为
∞ t = 0 δ (t ) = 0 t ≠ 0 ∞ ∫∞ δ (t )dt = 1
0
δ (t)
《信号与系统》第一章课件
x(t)
x[n]
时间t连续取值
序号 n 取零和整数
信号的描述:
连续时间信号 x(t ) x(t1, t2 )..... 离散时间信号 x[n] x[n1, n2 ]....
鸟鸣声的时域波形,其幅值是时间的一元函数
心电图 —— 幅值是时间的一元函数
C(m, n)
图片上: (m, n) 是像素的位置 C是 {R,G, B}的函数
二. 周期信号与非周期信号:
周期信号:x(t ) = x(t + T ) x[n] = x[n + N ]
满足此关系的正实数(正整数)中最小的一个,
称为信号的基波周期 T0( N0 )。
x(t ) = C 可视为周期信号,但基波周期没有
确定的定义。
x[n] = C 可以视为周期信号,基波周期 N0 =1
−T
•离散时间情况下:
∑ P∞
=
lim
N →∞
1 2N +1
N x[n] 2
n=−N
三类重要信号:
1. 能量信号—总能量有限:
E∞ < ∞, P∞ = 0
2. 功率信号—总能量无限平均功率有限:
E∞ = ∞, 0 < P∞ < ∞
3. 信号的总能量和平均功率都是无限的:
E∞ = ∞, P∞ = ∞
对复信号而言:
x(t) = x[n] =
x*(−t) x*[−n]
则称该信号为共轭偶信号
x(t) x[n]
= =
− −
x* (−t ) x*[−n]
则称为共轭奇信号
任何信号都能分解成一个偶信号与 一个奇信号之和
对实信号有: x(t ) = xo (t ) + xe(t )
信号与系统 第一章精品PPT课件
[4] 郑君里,应启珩等. 信号与系统. 第2版. 高等教育出版社,2000.
主要参考书
[5] 吴湘淇等. 信号、系统与信号处理(上). 第2版. 电子工业出版社,2001
[6] 吴湘淇等. 信号、系统与信号处理——软硬件实现. 电子工业出版社,2002
[7] 陈后金等. 信号与系统. 清华大学出版社, 2003 [8] 陈后金等. 信号与系统学习指导与习题精解.
Examples: Biomedical Signal Processing (生物信号处理)
The traces shown in (a), (b), and (c) are three examples of EEG signals recorded from the hippocampus of a rat. Neurobiological studies suggest that the hippocampus plays a key role in certain aspects of learning and memory.
2. 作业: 书面作业(理论)+ MATLAB上机作业(实践)。
3. 期中和期末考试:闭卷形式。主要考察学生对本门课的基本 理论基本原理及重点内容的掌握程度。
4.课程成绩的组成: 由书面作业、MATLAB作业、期中考试和期末考试4部分组成。
主要参考书
[1] Simon H.,Barry V.V. Signals and Systems. John Wiley & Sons,Inc.1999
Contents
第一章 信号与系统简介 (Introduction)
介绍信号与系统的基本概念; 信号分类及基本信号;系统分类和特性。
主要参考书
[5] 吴湘淇等. 信号、系统与信号处理(上). 第2版. 电子工业出版社,2001
[6] 吴湘淇等. 信号、系统与信号处理——软硬件实现. 电子工业出版社,2002
[7] 陈后金等. 信号与系统. 清华大学出版社, 2003 [8] 陈后金等. 信号与系统学习指导与习题精解.
Examples: Biomedical Signal Processing (生物信号处理)
The traces shown in (a), (b), and (c) are three examples of EEG signals recorded from the hippocampus of a rat. Neurobiological studies suggest that the hippocampus plays a key role in certain aspects of learning and memory.
2. 作业: 书面作业(理论)+ MATLAB上机作业(实践)。
3. 期中和期末考试:闭卷形式。主要考察学生对本门课的基本 理论基本原理及重点内容的掌握程度。
4.课程成绩的组成: 由书面作业、MATLAB作业、期中考试和期末考试4部分组成。
主要参考书
[1] Simon H.,Barry V.V. Signals and Systems. John Wiley & Sons,Inc.1999
Contents
第一章 信号与系统简介 (Introduction)
介绍信号与系统的基本概念; 信号分类及基本信号;系统分类和特性。
《信号与系统》课件
1
2
0 , k其他
■
k 0
k 1
k 2
k其他
第1-18页
1.3 信号的基本运
算
二、信号的时间变换运算
1. 反转
演示
将 f (t) → f (–t) , f (k) → f (–k) 称为对信号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)
反转 t → - t
■
第1-11页
1.2 信号的描述和分
类
例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
《信号与系统》
第一章 信号与系统
1.1 绪言
● 思考问题:什么是信号?什么是系统?为什么把这两个概念联系在一起?
●一、信号的概念
1. 消息(message):
● 人们常常把来自外界的各种报道统称为消息。消息:反映知识状态的改变。
2. 信息(information): 它是信息论中的一个术语。
● 通常把消息中有意义的内容称为信息。信息量=[ 收到消息前对某事件的无知程度
(2)信号的图形表示--波
形
第1-6页
“信号”与“函数”两词常相互通用。
■
二、信号的分类
1.2 信号的描述和分
类
1. 确定信号和随机信号
可以用确定时间函数表示的信号,称为确定信号
2
0 , k其他
■
k 0
k 1
k 2
k其他
第1-18页
1.3 信号的基本运
算
二、信号的时间变换运算
1. 反转
演示
将 f (t) → f (–t) , f (k) → f (–k) 称为对信号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)
反转 t → - t
■
第1-11页
1.2 信号的描述和分
类
例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
《信号与系统》
第一章 信号与系统
1.1 绪言
● 思考问题:什么是信号?什么是系统?为什么把这两个概念联系在一起?
●一、信号的概念
1. 消息(message):
● 人们常常把来自外界的各种报道统称为消息。消息:反映知识状态的改变。
2. 信息(information): 它是信息论中的一个术语。
● 通常把消息中有意义的内容称为信息。信息量=[ 收到消息前对某事件的无知程度
(2)信号的图形表示--波
形
第1-6页
“信号”与“函数”两词常相互通用。
■
二、信号的分类
1.2 信号的描述和分
类
1. 确定信号和随机信号
可以用确定时间函数表示的信号,称为确定信号
信号与系统 全套课件完整版ppt教学教程最新最全
2.积分 信号的积分是指信号在区间(-∞,t)上的积分。可表示为
t
y(t)
f()df( 1)(t)
1.2.3 信号的相加、相乘及综合变换 1.相加
信号相加任一瞬间值,等于同一瞬间相加信号瞬时值的和。即
y (t)f1 (t)f2 (t) ...
1.2.3 信号的相加、相乘及综合变换 2.相乘
信号相乘任一瞬间值,等于同一瞬间相乘信号瞬时值的积。即
离散时间系统是指输入系统的信号是离散时间信号,输出也是离散 时间信号的系统,简称离散系统。如图连续时间系统与离散时间系统(b) 所示。
1.3.1 系统的定义及系统分类 2. 线性系统与非线性系统
线性系统是指具有线性特性的系统,线性特性包括齐次性与叠加性。线 性系统的数学模型是线性微分方程和线性差分方程。
2.1.2 MATLAB语言的特点
1、友好的工作平台和编程环境 2、简单易用的程序语言 3、强大的科学计算机数据处理能力 4、出色的图形处理功能
1、友好的工作平台和编程环境
MATLAB由一系列工具组成。这些工具方 便用户使用MATLAB的函数和文件,其中 许多工具采用的是图形用户界面。
新版本的MATLAB提供了完整的联机查询、 帮助系统,极大的方便了用户的使用。简 单的编程环境提供了比较完备的调试系统, 程序不必经过编译就可以直接运行,而且 能够及时地报告出现的错误及进行出错原 因分析。
y (t)f1 (t) f2 (t) ...
1.2.3 信号的相加、相乘及综合变换 3.综合变换 在信号分析的处理过程中,通常的情况不是以上某种单一信号的运算,往
往都是一些信号的复合变换,我们称之为综合变换。
1.3 系统
1.3.1 系统的定义及系统分类
t
y(t)
f()df( 1)(t)
1.2.3 信号的相加、相乘及综合变换 1.相加
信号相加任一瞬间值,等于同一瞬间相加信号瞬时值的和。即
y (t)f1 (t)f2 (t) ...
1.2.3 信号的相加、相乘及综合变换 2.相乘
信号相乘任一瞬间值,等于同一瞬间相乘信号瞬时值的积。即
离散时间系统是指输入系统的信号是离散时间信号,输出也是离散 时间信号的系统,简称离散系统。如图连续时间系统与离散时间系统(b) 所示。
1.3.1 系统的定义及系统分类 2. 线性系统与非线性系统
线性系统是指具有线性特性的系统,线性特性包括齐次性与叠加性。线 性系统的数学模型是线性微分方程和线性差分方程。
2.1.2 MATLAB语言的特点
1、友好的工作平台和编程环境 2、简单易用的程序语言 3、强大的科学计算机数据处理能力 4、出色的图形处理功能
1、友好的工作平台和编程环境
MATLAB由一系列工具组成。这些工具方 便用户使用MATLAB的函数和文件,其中 许多工具采用的是图形用户界面。
新版本的MATLAB提供了完整的联机查询、 帮助系统,极大的方便了用户的使用。简 单的编程环境提供了比较完备的调试系统, 程序不必经过编译就可以直接运行,而且 能够及时地报告出现的错误及进行出错原 因分析。
y (t)f1 (t) f2 (t) ...
1.2.3 信号的相加、相乘及综合变换 3.综合变换 在信号分析的处理过程中,通常的情况不是以上某种单一信号的运算,往
往都是一些信号的复合变换,我们称之为综合变换。
1.3 系统
1.3.1 系统的定义及系统分类
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1章
(10) 两个连续信号相乘,任一时刻的积信号值等于两信 号在该时刻的信号值之积。题(10)信号波形如题解图1.5-10 所示。
题解图 1.5-10
1.6 已知离散时间信号x(k)和y(k)分别如题图1.3(a)、(b)所 示,试画出下列序列的图形:
(1) x(k+2); (2) x(k+2)ε(1-k); (3) y(k)[ε(k-1)-ε(-k-1)]; (4) y(k)-y(-k); (5) x(k)+y(k); (6) x(k+2)y(k-2)。
第1章 信号与系统的基本概念
1.1 绘出下列信号的波形图: (1) f1(t)=(3-2e-t)ε(t); (2) f2(t)=(e-t—e-3t)ε(t); (3) f3(t)=e-|t|ε(—t); (4) f4(t)=cos πt[ε(t—1)—ε(t—2)]; (5) f5(t)=e-tε(cos t);
(6) f6(t)=(1— )[ε(t+2)—ε(t—2)];
(7) f7(t)=3ε(t+1)—ε(t)—3ε(t—1)+ε(t—2); (8) f8(t)=e-t+1ε(t—1); (9) f9(t)=cosπt[ε(3—t)—ε(—t)]; (10) f10(t)=r(t)—r(t—1)—r(t—2)+r(t—3),式中r(t)=tε(t)。
解 x(k)的一阶前向差分:
x(k)的一阶后向差分:
x(k)的迭分: y(k)的一阶前向差分:
y(k)的一阶后向差分: y(k)的迭分:
1.10 画出下列各信号的波形图: (1) f1(t)=ε(t2-4); (2) f2(t)=δ(t+1)-δ(t-1); (3) f3(k)=ε(k2-4); (4) f4(t)=δ(2t-4)。
《信号与系统 》课件第1章
(1.1-6) (1.1-7)
满足式(1.1-6)、式(1.1-7)关系式中的最小T(或N)值称为信 号的周期。只要给出周期信号在一个周期内的函数式或波形 图,便可确定它在任意时刻的值,这是任何周期信号都具有 的共同特点。还应说明的是,对于连续正弦周期信号,有
(1.1-8)
式中,T=2π/Ω为信号的周期,对于任意角频率Ω,它都是t 域里的周期函数。而对于离散正弦序列信号,有
图1.1-14 例1.1-4用图
例1.1-5 图1.1-15(a)所示为三种变换结合的变换f(-2t+2) 的图形,试画出f(t)的图形。
1.1.4 信号的时域变换 时移是时间移位的简称。如图1.1-9(a)所示连续信号f(t),
将其自变量t换成t±t0(t0为正实常数),于是得到f(t±t0),取 “-”号时是右移t0单位,取“+”号时是左移t0单位。若取 t0=1,其右移、左移的图形分别如图1.1-9(b)、(c)所示。
图1.1-9 连续信号移位图形
图1.1-4 对于某随机信号,不同观察者得到的两种波形
3. 周期信号与非周期信号 确定性信号又可分为周期信号与非周期信号。周期信号 是定义在(-∞,∞)区间,每隔一定时间T(或整数N)周而复始 重复变化的信号,如图1.1-5所示。
图1.1-5 周期信号波形
连续周期信号可表示为 离散周期信号可表示为
例1.1-2 已知f1(t)=sin3t,f2(t)=cosπt,设y(t)=f1(t)-f2(t), 试判断 y(t)是否是周期信号。若不是,请说明理由。
解 差信号是否是周期信号的判断方法如同和信号一样。 f1(t)的角频率Ω1、周期T1分别为
f2(t)的角频率Ω2,周期T2分别为
因T1是无理数,T2是有理数,所以T1与T2无最小公倍数,故 判断y(t)不是周期信号。
相关主题
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确定信号
随机信号的一个样本
t
t
3.按自变量t的取值特点: 连续时间信号:用全体实数描写时间. 离散时间信号:用特定的整数(实数)描写时间。
4.按信号幅值的取值特点: 模拟信号:幅值、时间连续 量化信号:幅值离散、时间连续 抽样信号:时间离散、幅值连续 数字信号:幅值、时间离散(图1-3)
5、从数学表达式来看,信号可以分为一维信号和多维信号 一维信号:语音信号(空间某点的声压随时间的变化规律) 二维信号:一张黑白图像每个点的光亮度 三维信号:电磁场在空间电磁波传播 四维信号:若考虑到时间变量
中科大信号与系统课ຫໍສະໝຸດ 第一章二、什么是信号?什么是系统?
• 信号是消息的表现形式,消息则是信号的具体内容。 • 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。 • 本课程的主要任务:回答信号作用于系统产生什么响应。
2、正弦信号
3、复指数信号
4、Sa(t)信号(抽样信号)
5、钟形信号(高斯函数)
1.3 信号的运算
1.4 阶跃信号与冲激信号
1.5 信号的分解
1.6 系统模型及分类
1.7 线性时不变(LTI:linear time-invariant)系统
6.按重复性 周期信号:按一定时间间隔周而复始,无始无终的信号。
f ( t ) = f ( t + n T ) n = 0 , 1 , 2( 任 意 整 数 )
T称为信号的周期 非周期信号:在时间上不具有周而复始的特点,或看
成是周期T趋于无限大的周期信号 伪随机信号:具有相对较长周期的确定性信号
三、典型的连续时间信号 1、指数信号
汇报结束
谢谢大家! 请各位批评指正
1.2 信号的描述、分类和典型示 例
一、信号的描述
• 数学上: 信号是一个或多个变量的函数。 自变量:时间、位移、周期、频率、幅度、相位
• 形态上:信号表现为一种波形
二、信号的分类
1.按实际用途:电视,雷达,控制,载波,广播,通信。 2.按信号随时间变化的规律:确定信号,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。