清华大学信号与系统课件(赵学东)第一章

系统一例： 通信系统
为传送消息而装设的全套技术设备（包括传输信道）
信息 源 发送端 发送 设备 信道
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接收 设备
受信 者
噪声源 接收端 信号 信号 消息
消息
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§1.2 信号的描述、分类
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例：人体的生物电信号，受人的情绪、外界的刺激 的影响，具有不确定性。
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2. 连续信号和离散信号
按自变量定义域的连续性与否进行划分 连续时间信号：信号存在的时 间范围内，任意时刻都有定义 （即都可以给出确定的函数值， 可以有有限个间断点）。 离散时间信号：在时间上是离 散的，只在某些不连续的规定 瞬时给出函数值，其他时间没 有定义。
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二、信号的分类
信号的分类方法很多，可从不同的角度分类。
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1.确定性信号、随机信号
2.连续信号、离散信号
3.周期信号、非周期信号 4.功率信号、能量信号（第六章讨论）
5. 一维信号、多维信号
6. 因果信号、非因果信号
一、信号的描述
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信号是随时间或位置变化的物理量， 在数学上表示为一元或多元函数，通常是时间的函数； 也常用函数图象表示，称为信号的波形。
举例
1. 电网电压波形
1
2.风速随高度的变化情况， 用于气象图的研究
t
15 10 5
速度(m/s) 高度(米)
100
300
0
1
2
3
4
5
6
-1
ut A sin t
x(t ), t 0 x(t ) t0 0,
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1. 确定性信号与随机信号
按信号随时间变化有无规律来划分。 确定性信号：信号随时间的变化有确定性的规律。 对于指定的某一时刻t，可确定一相应 的函数值f(t)。若干不连续点除外。
系统理论
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系统分析：给定系统，研究系统对于输入所产生的输 出响应，即研究系统所具有的特性。 方法：(1)建模 (2)处理该模型 (3)对结果给出物理解释 系统综合：按照给定的要求设计(综合) 系统 • 信号与系统两者的关系是为完成特定功能而不可分 割的整体。
•分析是综合的基础。 重点讨论信号与系统的分析。 Signals and Systems, Tsinghua University
第一章
信号与系统概论
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•信号与系统的基本概念 •信号的分类与描述
•典型信号
• 信号的自变量变换 • 系统及其数学模型 • 系统特性
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§1.1 信号与系统的基本概念
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Navstar GPS Operational Satellite Constellation
网络技术，通讯技术和计算机技术结合的一例—GPS
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信号(Signal)
复杂，在其他后续课程中研究。 消息：在通信系统中，一般将语言、文字、图像或 数据统称为消息。
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信息：一般指消息中赋予人们新的知识。其定义方法
信号：信号是消息的表现形式与传送载体， 消息是信 号的传送内容。 电信号：一般指随时间变化的电压与电流，也可以是 Q或。 •易于产生、传送、控制、测量； 在工程技术中， •易于于其他信号转换； 广泛采用电信号 Signals and Systems,•电路理论较为成熟。 Tsinghua University
电系统是指某电路实现的功能而言；电网络相对于 电路的拓扑；电路则侧重其内部的电压、电流。
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系统的分类
自然系统-----生态系统 按系统的组成来源分类 人造系统-----电力系统 复合系统-----水电系统
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按系统的物质特性分类 实体系统(物理系统) 概念系统(管理系统)
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随机信号：信号随时间的变化不遵循任何确定性规律， 但服从某种统计规律分布。
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)。
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确定性信号与随机信号 两者间是必然性与偶然性的关系：
信号本身存在偶然性，否则没有必要对其进行测量， 这些偶然性是由人们尚未掌握的某种规律所导致。
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信号传输
Βιβλιοθήκη Baidu
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古老通讯方式：烽火、击鼓鸣金、旗语、信号灯
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X
1010 0111 1100 0110 0101
近代通讯方式：电报、电话、无线通讯 (利用电信号传送消息) 莫尔斯电码(电报) (1837年) 贝尔电话(1876) 无线通讯(马可尼 、赫兹1901年)
系统(System)
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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。系统可分解为子系统。
如生态系统、通信系统、控制系统、经济系统等。 电系统具有特殊的重要地位。 在电子技术领域中，通信系统,控制系统和计算机系统 是由各种电路组成的，因此电路、网络、系统三个术 语在一般情况下可以通用。但其侧重面不同。
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信号理论
信号分析：研究信号的基本性能，如信号的描述、 性质等。
信号传输：实现信息交流 信号处理：对信息进行某种加工和变换。 信号处理的目的 (1)消除信号中多余内容，滤除混杂的噪声和干扰； (2)将信号变换成容易分析与识别的形式，便估计和 选择它的特征参量。 信号处理的应用已遍及许多科技领域。