【正文】 信號與系統(tǒng) 169?；茨蠋煼秾W院電氣信息工程學院 第 11頁 ■ 電子教案 第一章 信號與系統(tǒng) 緒 言 一、信號的概念 二、系統(tǒng)的概念 信號的描述與分類 一、信號的描述 二、信號的分類 信號的基本運算 一、加法和乘法 二、時間變換 階躍函數(shù)和沖激函數(shù) 一、階躍函數(shù) 二、沖激函數(shù) 三、沖激函數(shù)的性質(zhì) 四、序列 δ (k)和 ε(k) 系統(tǒng)的性質(zhì)及分類 一、系統(tǒng)的定義 二、系統(tǒng)的分類及性質(zhì) 系統(tǒng)的描述 一、連續(xù)系統(tǒng) 二、離散系統(tǒng) LTI系統(tǒng)分析方法概 述 點擊目錄 ，進入相關(guān)章節(jié) 信號與系統(tǒng) 169?；茨蠋煼秾W院電氣信息工程學院 第 12頁 ■ 電子教案 什么是信號？什么是系統(tǒng)？為什么把這兩個概念連在一起？ 問題: 信號與系統(tǒng) 169?；茨蠋煼秾W院電氣信息工程學院 第 13頁 ■ 電子教案 生物醫(yī)學信號處理應(yīng)用舉例 濾波以前干擾嚴重 濾波以后干擾祛除 信號與系統(tǒng) 169?；茨蠋煼秾W院電氣信息工程學院 第 14頁 ■ 電子教案 長電力傳輸線的故障檢測 信號與系統(tǒng) 169?；茨蠋煼秾W院電氣信息工程學院 第 15頁 ■ 電子教案 故障診斷 ——電動機鼠籠斷條 信號與系統(tǒng) 169?；茨蠋煼秾W院電氣信息工程學院 第 16頁 ■ 電子教案 諧波分析 信號與系統(tǒng) 169?；茨蠋煼秾W院電氣信息工程學院 第 17頁 ■ 電子教案 一、信號的概念 1. 消息 (message): 人們常常把來自外界的各種報道統(tǒng)稱為 消息 。 2. 信息 (information): 通常把 消息中有意義的內(nèi)容 稱為 信息 。 本課程中對 “ 信息 ” 和 “ 消息 ” 兩詞不加嚴格區(qū)分。 緒論 第一章 信號與系統(tǒng) 它是信息論中的一個術(shù)語。 信號與系統(tǒng) 169?；茨蠋煼秾W院電氣信息工程學院 第 18頁 ■ 電子教案 緒論 3. 信號 (signal): 信號 是信息的載體。通過信號傳遞信息。 信號我們并不陌生，如剛才鈴聲 —聲信號 ，表示該上課了； 十字路口的紅綠燈 —光信號 ，指揮交通； 電視機天線接受的電視信息 —電信號 ； 廣告牌上的文字、圖象信號等等。 為了有效地傳播和利用信息，常常需要將信息轉(zhuǎn)換成便于傳輸和處理的信號。 信號與系統(tǒng) 169?；茨蠋煼秾W院電氣信息工程學院 第 19頁 ■ 電子教案 二、系統(tǒng)的概念 一般而言， 系統(tǒng) (system)是指若干相互關(guān)聯(lián)的事物組合而成具有特定功能的整體。 如手機、電視機、通信網(wǎng)、計算機網(wǎng)等都可以看成系統(tǒng)。它們所傳送的語音、音樂、圖象、文字等都可以看成信號。信號的概念與系統(tǒng)的概念常常緊密地聯(lián)系在一起。 信號的產(chǎn)生、傳輸和處理需要一定的物理裝置，這樣的物理裝置常稱為系統(tǒng)。 系統(tǒng)的基本作用是對輸入信號進行加工和處理，將其轉(zhuǎn)換為所需要的輸出信號。 系統(tǒng) 輸入 激勵 輸出 響應(yīng) 緒論 信號與系統(tǒng) 169?；茨蠋煼秾W院電氣信息工程學院 第 110頁 ■ 電子教案 信號作用于系統(tǒng)產(chǎn)生響應(yīng)舉例：心電圖機 信號與系統(tǒng) 169。淮南師范學院電氣信息工程學院 第 111頁 ■ 電子教案 汽車系統(tǒng) amp。照相機系統(tǒng) 信號與系統(tǒng) 169。淮南師范學院電氣信息工程學院 第 112頁 ■ 電子教案 信號的描述和分類 第一章 信號與系統(tǒng) 一、信號的描述 信號 是信息的一種物理體現(xiàn)。它一般是隨時間或位置變化的物理量。 信號 按物理屬性分：電信號和非電信號。它們可以相互轉(zhuǎn)換。電信號容易產(chǎn)生，便于控制，易于處理。本課程討論電信號 簡稱 “ 信號 ” 。 電信號的基本形式 ：隨時間變化的電壓或電流。 描述信號的常用方法 （ 1）表示為時間的函數(shù) （ 2）信號的圖形表示 波形 “ 信號 ” 與 “ 函數(shù) ” 兩詞常相互通用。 信號與系統(tǒng) 169?；茨蠋煼秾W院電氣信息工程學院 第 113頁 ■ 電子教案 用現(xiàn)代數(shù)學研究信號與 系統(tǒng) ,首先要將它們用 數(shù)學語言來描述 數(shù) 學建模 幾種典型信號及數(shù) 學描述 (1)指數(shù)信號 ( ) e tf t K ??信號與系統(tǒng) 169?；茨蠋煼秾W院電氣信息工程學院 第 114頁 ■ 電子教案 ? ? 00e0ttftt?????? ?? ??O t1? ?tf單邊指數(shù)信號 通常把 稱為指數(shù)信號的 時間常數(shù) ，記作 ? ,代表信號衰減速度，具有時間的量綱。 重要特性： 其對時間的微分和積分仍然是指數(shù)形式。 1?信號與系統(tǒng) 169?；茨蠋煼秾W院電氣信息工程學院 第 115頁 ■ 電子教案 ( ) si n( )f t K t????O t? ?tfK??T?π2?π2(2)正弦信號 三要素： 振幅： K 角頻率： ω（周期： T 頻率： f ） 初相： θ 衰減正弦信號： ? ?e s i n 0( ) 000tK t tftt? ???? ??????信號與系統(tǒng) 169?；茨蠋煼秾W院電氣信息工程學院 第 116頁 ■ 電子教案 ? ? ? ?( ) e ( )e c os j e si nstttf t K tK t K t????? ? ? ? ? ???j s ????為 復(fù) 數(shù) ， 稱 為 復(fù) 頻 率 , 均為實常數(shù)??(3)復(fù)指數(shù)信號 r a d / s /s1 的量綱為，的量綱為 ??討論 ???????????衰減指數(shù)信號升指數(shù)信號直流 0 ,0 0 ,0 0 ,0??????振蕩衰減增幅等幅???????????????? 0 ,0 0 ,0 0 ,0??????信號與系統(tǒng) 169。淮南師范學院電氣信息工程學院 第 117頁 ■ 電子教案 sinSa ( ) ttt?? ? ? ?(1 ) Sa Satt??偶 函 數(shù)(4)抽樣信號 (Sampling Signal) 0( 2 ) 0 , Sa ( ) 1 l im Sa ( ) 1tt t t?? ? ?， 即( 3 ) S a ( ) 0 , π 1 , 2 , 3t t n n? ? ? ?，0sin π sin( 4) d , d π2tttttt????????( 5 ) l im Sa ( ) 0t t? ? ? ?? ? ? ?( 6 ) s i n c ( ) s i n π πt t t?信號與系統(tǒng) 169?；茨蠋煼秾W院電氣信息工程學院 第 118頁 ■ 電子教案 (5)鐘形信號 (高斯函數(shù) ) 2()tf t E e ?????????4 3 2 1 0 1 2 3 401texp ( t2)f(t)信號與系統(tǒng) 169?；茨蠋煼秾W院電氣信息工程學院 第 119頁 ■ 電子教案 信號的描述和分類 二、信號的分類 1. 確定信號和隨機信號 可以用確定時間函數(shù)表示的信號，稱為 確定信號 或 規(guī)則信號 。如正弦信號。 若信號不能用確切的函數(shù)描述，它在任意時刻的取值都具有不確定性，只可能知道它的統(tǒng)計特性，如在某時刻取某一數(shù)值的概率，這類信號稱為 隨機信號 或 不確定信號 。電子系統(tǒng)中的起伏熱噪聲、雷電干擾信號就是兩種典型的隨機信號。 研究確定信號是研究隨機信號的基礎(chǔ)。本課程只討論確定信號。 信號與系統(tǒng) 169?；茨蠋煼秾W院電氣信息工程學院 第 120頁 ■ 電子教案 信號的描述和分類 2. 連續(xù)信號和離散信號 根據(jù)信號定義域的特點可分為 連續(xù)時間信號和離散時間信號 。 在連續(xù)的時間范圍內(nèi) (∞t∞ ）有定義的信號稱為 連續(xù)時間信號 ，簡稱 連續(xù)信號 。實際中也常稱為 模擬信號 。 這里的 “ 連續(xù) ” 指函數(shù)的定義域 —時間是連續(xù)的，但可含間斷點，至于值域可連續(xù)也可不連續(xù)。 tof 1 ( t ) = s i n ( π t )1 2 to 1 21111f 2 ( t )值域連續(xù) 值域不連續(xù) （ 1）連續(xù)時間信號： 信號與系統(tǒng) 169?；茨蠋煼秾W院電氣信息工程學院 第 121頁 ■ 電子教案 信號的描述和分類 僅在一些離散的瞬間才有定義的信號稱為 離散時間信號 ，簡稱 離散信號 。實際中也常稱為 數(shù)字信號 。 這里的 “ 離散 ” 指信號的定義域 —時間是離散的，它只在某些規(guī)定的離散瞬間給出函數(shù)值，其余時間無定義。 如右圖的 f(t)僅在一些離散時刻tk(k = 0,177。 1,177。 2,… )才有定義，其余時間無定義。 相鄰離散點的間隔 Tk=tk+1tk可以相等也可不等。通常取等間隔 T，離散信號可表示為 f(kT)，簡寫為f(k)，這種等間隔的離散信號也常稱為 序列 。其中 k稱為 序號 。 to2t 11f ( t ) 1 .521t 2 t 3 t 4t 1離散時間信號： 信號與系統(tǒng) 169?；茨蠋煼秾W院電氣信息工程學院 第 122頁 ■ 電子教案 信號的描述和分類 離散信號的三種表達方式 ko211f ( k ) 1 .5212 3 41????????????????????k0413,02,21,0,21,1)(其他， kkkkkkkf或?qū)憺? f(k)= {… ， 0， 1， 2， ， 2， 0， 1， 0， …} ↑ k=0 通常將對應(yīng)某序號 m的序列值稱為第 m個樣點的 “ 樣值 ” 。 信號與系統(tǒng) 169?；茨蠋煼秾W院電氣信息工程學院 第 123頁 ■ 電子教案 模擬信號 抽樣信號 數(shù)字信號 模擬信號： 時間和幅值均為連續(xù) 的信號。 抽樣 抽樣信號： 時間離散的，幅值 連續(xù)的信號。 量化 數(shù)字信號： 時間和幅值均為離散 的信號。 信號與系統(tǒng) 169?；茨蠋煼秾W院電氣信息工程學院 第 124頁 ■ 電子教案 信號的描述和分類 3. 周期信號和非周期信號 周期信號 (period signal)是定義在 (∞ ， ∞ )區(qū)間，每隔一定時間 T (或整數(shù) N），按相同規(guī)律重復(fù)變化的信號。 連續(xù)周期信號 f(t)滿足 f(t) = f(t + mT)， m = 0,177。 1