信号与系统应用分析(肖尚辉)思维导图
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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。
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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课件
f(t) 1
-2 o
2 t t → 0.5t 扩展
f (2 t ) 1
-1 o 1
t
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。
平移与反转相结合举例
例 已知f (t)如图所示，画出 f (2 – t)。 解答 法一：①先平移f (t) → f (t +2)
结论
由上面几例可看出： 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
将信号f (t)施加于1Ω电阻上，它所消耗的瞬时功率为| f (t) |2， 在区间(–∞ , ∞)的能量和平均功率定义为
（1）信号的能量E （2）信号的功率P
def
E
f(t )2 d t
P
def
lim
T
1
T
T
2
T
f(t )2 d t
2
若信号f (t)的能量有界，即 E <∞ ,则称其为能量有限信号， 简称能量信号。此时 P = 0
若信号f (t)的功率有界，即 P <∞ ,则称其为功率有限信号， 简称功率信号。此时 E = ∞
解 （1）sin(3πk/4) 和cos(0.5πk)的数字角频率分别为 β1 = 3π/4 rad， β2 = 0.5π rad 由于2π/ β1 = 8/3， 2π/ β2 = 4为有理数，故它们的周期 分别为N1 = 8 ， N2 = 4，故f1(k) 为周期序列，其周期为 N1和N2的最小公倍数8。 （2）sin(2k) 的数字角频率为 β1 = 2 rad；由于2π/ β1 = π为无理数，故f2(k) = sin(2k)为非周期序列 。
-2 o
2 t t → 0.5t 扩展
f (2 t ) 1
-1 o 1
t
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。
平移与反转相结合举例
例 已知f (t)如图所示，画出 f (2 – t)。 解答 法一：①先平移f (t) → f (t +2)
结论
由上面几例可看出： 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
将信号f (t)施加于1Ω电阻上，它所消耗的瞬时功率为| f (t) |2， 在区间(–∞ , ∞)的能量和平均功率定义为
（1）信号的能量E （2）信号的功率P
def
E
f(t )2 d t
P
def
lim
T
1
T
T
2
T
f(t )2 d t
2
若信号f (t)的能量有界，即 E <∞ ,则称其为能量有限信号， 简称能量信号。此时 P = 0
若信号f (t)的功率有界，即 P <∞ ,则称其为功率有限信号， 简称功率信号。此时 E = ∞
解 （1）sin(3πk/4) 和cos(0.5πk)的数字角频率分别为 β1 = 3π/4 rad， β2 = 0.5π rad 由于2π/ β1 = 8/3， 2π/ β2 = 4为有理数，故它们的周期 分别为N1 = 8 ， N2 = 4，故f1(k) 为周期序列，其周期为 N1和N2的最小公倍数8。 （2）sin(2k) 的数字角频率为 β1 = 2 rad；由于2π/ β1 = π为无理数，故f2(k) = sin(2k)为非周期序列 。
基于MATLAB的FIR／IIR滤波器分析与设计研究
维普资讯
第 ６期
Ｎ ６ Ｏ．
宜 宾学 院 学 报
Ｊｕｎｌ ｆ ｉ ｎＵ ｉｅ ｉ ｏｒａｏ Ｙｂ ｎ ｒｔ ｉ ｖ ｓｙ
９ ７
基于 Ｍ Ｔ Ａ Ａ Ｌ Ｂ的 ＦＲ Ｉ Ｉ／ Ｒ滤波器分析 与设 计研 究 Ｉ
肖尚辉 黄 邦 菊２ ，
（． １宜宾学院 物理与电子信息系 ， 四川 宜宾 ６４０ ； ． ４００ ２ 中国民航 色 行学院 空中交通 管理学 院， 四川 广汉 ６ ８０ ） １ ７ ３
１ 滤波器简介
现的线性时不变（ｉ ａ Ｔ ｅ ｎａａ ， ） Ｌ ｅ ｉ ｖｒｎ 珊 离散系统。它的基本 ｎ ｒ ｍ Ｉ ｉｔ
滤波器， 是指对输入信号起到滤波作用的系统， 其时域输入 工作原理是利用离散系统特性对系统输入信 号进行加工、 处理 ． － ∞ 输出关系为 和变换， 改变输入序列的频谱或信号波形 ， 让有用频率的信号分
０ 引言
Ｍ ，＾ （ａｉＬ ｏｔｙ矩阵实验室） Ａ ＢＭ仃 ａ ｒｏ ， 兀 ｘ ｂ ａｒ 是于 １ ４年由美国 ９ ８ Ｍｔ ｏｓ ａＷ ｒ 公司推出， ｈ ｋ 该软件具有使用简单、 ， 方便 易编程， 语言简 练， 函数库可任意扩充， 采用全新数据类型和面向对象编程技术
等特点， 有强大的数值分析、 矩阵运算、 图形绘制、 数据处理等功
收 稿 日期 ：０ （ ）一 ｌ （ ） ｌ 、 ｌ Ｊ Ｙ
项 目基金 ： 宜宾学院教学教改专项课题（Ｏ ４０ ） ２ ｏ５８
作者 简介 ： 肖尚辉（９３ ） 男 ， １ 一 ， 四川简阳人 ， ７ 副教授 ， 工学硕士 ， 长期从事信号 与系统 、 字 号处理 等课程的教 学与研 究。 数 信
摘 要： 字滤波 器在数字信 号处理领域 中已经得 到广泛应 用， 数 利用 Ｍ ｑ Ａ 的数 字滤波器设计 工具箱可 以快速有 效地设 计各种 ＦＩ Ｉ 数 字滤 波 ＡＬ Ｂ Ｉ Ｉ Ｕ Ｒ
第 ６期
Ｎ ６ Ｏ．
宜 宾学 院 学 报
Ｊｕｎｌ ｆ ｉ ｎＵ ｉｅ ｉ ｏｒａｏ Ｙｂ ｎ ｒｔ ｉ ｖ ｓｙ
９ ７
基于 Ｍ Ｔ Ａ Ａ Ｌ Ｂ的 ＦＲ Ｉ Ｉ／ Ｒ滤波器分析 与设 计研 究 Ｉ
肖尚辉 黄 邦 菊２ ，
（． １宜宾学院 物理与电子信息系 ， 四川 宜宾 ６４０ ； ． ４００ ２ 中国民航 色 行学院 空中交通 管理学 院， 四川 广汉 ６ ８０ ） １ ７ ３
１ 滤波器简介
现的线性时不变（ｉ ａ Ｔ ｅ ｎａａ ， ） Ｌ ｅ ｉ ｖｒｎ 珊 离散系统。它的基本 ｎ ｒ ｍ Ｉ ｉｔ
滤波器， 是指对输入信号起到滤波作用的系统， 其时域输入 工作原理是利用离散系统特性对系统输入信 号进行加工、 处理 ． － ∞ 输出关系为 和变换， 改变输入序列的频谱或信号波形 ， 让有用频率的信号分
０ 引言
Ｍ ，＾ （ａｉＬ ｏｔｙ矩阵实验室） Ａ ＢＭ仃 ａ ｒｏ ， 兀 ｘ ｂ ａｒ 是于 １ ４年由美国 ９ ８ Ｍｔ ｏｓ ａＷ ｒ 公司推出， ｈ ｋ 该软件具有使用简单、 ， 方便 易编程， 语言简 练， 函数库可任意扩充， 采用全新数据类型和面向对象编程技术
等特点， 有强大的数值分析、 矩阵运算、 图形绘制、 数据处理等功
收 稿 日期 ：０ （ ）一 ｌ （ ） ｌ 、 ｌ Ｊ Ｙ
项 目基金 ： 宜宾学院教学教改专项课题（Ｏ ４０ ） ２ ｏ５８
作者 简介 ： 肖尚辉（９３ ） 男 ， １ 一 ， 四川简阳人 ， ７ 副教授 ， 工学硕士 ， 长期从事信号 与系统 、 字 号处理 等课程的教 学与研 究。 数 信
摘 要： 字滤波 器在数字信 号处理领域 中已经得 到广泛应 用， 数 利用 Ｍ ｑ Ａ 的数 字滤波器设计 工具箱可 以快速有 效地设 计各种 ＦＩ Ｉ 数 字滤 波 ＡＬ Ｂ Ｉ Ｉ Ｕ Ｒ
《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 ppt
02
信号的基本性质
信号的时域特性
信号的幅度
描述信号在某一时刻的强度。
信号的频率
描述信号周期性变化的快慢程度。
信号的相位
描述信号在某一时刻相对于参考相位的偏移 。
信号的周期
描述信号重复变化的时间间隔。
信号的频域特性
01
02
03
幅度谱
描述信号在不同频率下的 幅度大小。
相位谱
描述信号在不同频率下的 相位偏移。
信号的叠加原理线性性质若两个信号来自足线性性质，则它们的和也是信号 。
独立性
两个信号之和的图形与它们各自的图形没有交点 。
叠加原理的应用
在电路中，多个信号源共同作用产生的电流可以 叠加。
信号的相加与相乘
信号相加
两个信号的图形在时间上对齐，求和后得到一个新的信号。
信号相乘
两个信号相乘得到一个新的信号，称为卷积。
感谢您的观看
THANKS
卷积的性质
两个信号相乘后，其卷积的图形与两个信号分别作图形变换后的 图形有类似形状。
信号的频谱合成与分解
频谱的概念
01
一个周期信号可以分解为多个不同频率的正弦波的和。
傅里叶级数
02
将周期信号分解为正弦波的级数，其中每个正弦波都有一个特
定的频率。
频谱分析
03
通过傅里叶变换将时域信号转换为频域信号，可以观察到信号
信号与系统 课件
目录
CONTENTS
• 信号与系统概述 • 信号的基本性质 • 系统的基本性质 • 信号与系统的基本分析方法 • 信号的合成与分解 • 系统的响应与稳定性分析
01
信号与系统概述
信号的定义与分类
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。
信号与系统知识点图谱
6-6-1 稳定系统的定义 6-6-2 系统稳定的充分必要条件 6-6-3 极点与系统稳定性的关系
6-6-4-1 罗斯-霍维茨判据
6-6-4-2 罗斯-霍维茨判据应用—— 确定使得系统稳定的参数取值范围
6-7-1 反馈系统及其稳定性
6-7-2 反馈系统与控制论简介
6-6-4-3罗斯-霍维茨判据— —出现首例为0情况的处理
7-2-2 抽样定理
7-2-3 实际应用中的抽样与恢复
7-3-1 离散时间系统的数学模型 7-3-2 离散时间系统的框图
7-4-1 差分算子描述 7-4-2 差分方程零输入响应的求解 7-4-3 离散时间系统的特征根与稳定性
7-5-1 差分方程零状态响应的卷积和求解法 7-5-2 卷积和的计算 7-5-3 卷积和的性质
2-8-3 二阶系统的冲激响应的求解
2-7-2 卷积的性质
2-7-3 几个特殊 卷积计算结果
2-8-4 任意阶系统的冲激响应的求解
2-9-1 零状态响应以及全响应时域法 求解过程与例题
2-9-2 自然、受迫响应与零输 入零状态响应之间的关系等
2-9-3 系统在几个特定激励信号下的响应
3-1 引言 3-2-1 矢量的正交分解 3-2-2 信号的正交分解
注：标注为
1-4-1 系统的
概念
1-4-2Байду номын сангаас统的描述 1-4-3(1)系统的分类(1)
1-4-3(2)系统的分类(2) 1-4-4 增量线性系统与零状态-零输入响应
1-5-1 线性非时变系统分析
1-5-2线性非时变系统的分析方法
的部分为可选部分。
2-1-1 连续时间系统数学模型 2-1-2 微分方程的经典解法 2-1-3 微分方程的近代解法简介 2-7-1 卷积定义及计算