【正文】 信號與系統(tǒng) 電子教案信號與系統(tǒng)主講人：汪莉麗 (電子與信息工程學院 副教授）信號與系統(tǒng) 電子教案本課程的重要性216。學習專業(yè)的基礎課程之一216。電子類研究生入學考試專業(yè)課之一216。學分： 信號與系統(tǒng) 電子教案本課程主要內容216。信號與系統(tǒng)的概念、性質和分類等（第一章）216。系統(tǒng)分析： 連續(xù)系統(tǒng)：時域、頻域、復頻域分析（第二四五章） 離散系統(tǒng)：時域、 *頻域、 *復頻域分析（第三六章）216。系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù)和狀態(tài)方程分析（第七八章）信號與系統(tǒng) 電子教案教學和考核辦法216。課時安排： 48學時 =課堂講授 40學時 +實驗 8學時216?？己宿k法： 總評成績 =考試成績 *70%+實驗成績*15%+課堂考勤及作業(yè)成績 *15%信號與系統(tǒng) 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？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語。信號與系統(tǒng) 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，常常需要將信息轉換成便于傳輸和處理的信號。信號與系統(tǒng) 電子教案信號的傳輸：216。光信號傳輸（烽火 、 旗語、信號燈等）216。聲信號傳輸（擊鼓鳴金等）216。電信號傳輸（無線電通信等）信號與系統(tǒng) 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，將其轉換為所需要的輸出信號。系統(tǒng)輸入信號激勵輸出信號響應緒論信號與系統(tǒng) 電子教案? 目的：– 消除信號中的多余內容；– 濾除混雜的噪聲和干擾；– 將信號變換成容易分析與識別的形式，便于估計和選擇它的特征參量。? 信號處理的應用已遍及許多科學技術領域。信號與系統(tǒng) 電子教案舉舉 例：例：（（ 1）通信系）通信系 統(tǒng)統(tǒng)信號與系統(tǒng) 電子教案 (2)電動機鼠籠斷條的故障診斷鼠籠斷裂電機轉子的鼠籠45 49 50 f滑 差電流電動機 頻譜分析泄露電機診斷系統(tǒng)在電機運行時檢測運行電流，通過作頻譜分析自動找出電機轉子故障特征頻率，經(jīng)運算直接給出診斷結果，并評估該電機還能運行的時間 信號與系統(tǒng) 電子教案（ 3）生物醫(yī)學信號處理應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) 電子教案（ 4）自動化防空系統(tǒng)的應用信號與系統(tǒng) 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。它們可以相互轉換。電信號容易產生，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) 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。本課程只討論確定信號。信號與系統(tǒng) 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 (∞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)。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) 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 。離散時間信號：信號與系統(tǒng) 電子教案 信號的描述和分類上述離散信號可簡畫為 用表達式可寫為或寫為f(k)={… ， 0， 1， 2， ， 2， 0， 1， 0， …}↑k=0通常將對應某序號 m的序列值稱為第 m個樣點的 “樣值 ”。 信號與系統(tǒng) 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 (periodsignal)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。1,177。2,…離散周期信號 f(k)滿足f(k)=f(k+mN)， m=0,177。1,177。2,…滿足上述關系的最小 T(或整數(shù) N)稱為該信號的 周期 。不具有周期性的信號稱為 非周期信號 。信號與系統(tǒng) 電子教案 信號的描述和分類例 1 判斷下列信號是否為周期信號，若是，確定其周期。（ 1） f1(t)=sin2t+cos3t（ 2） f2(t)=cos2t+sinπt解： 兩個周期信號 x(t)， y(t)的周期分別為 T1和 T2，若其周期之比 T1/T2為有理數(shù)，則其和信號 x(t)+y(t)仍然是周期信號，其周期為 T1和 T2的最小公倍數(shù)。（ 1） sin2t是周期信號，其角頻率和周期分別為ω1=2rad/s， T1=2π/ω1=πscos3t是周期信號，其角頻率和周期分別為ω2=3rad/s， T2=2π/ω2=(2π/3)s由于 T1/T2=3/2為有理數(shù)，故 f1(t)為周期信號，其周期為T1和 T2的最小公倍數(shù) 2π。（ 2） cos2t和 sinπt的周期分別為 T1=πs， T2=2s，由于T1/T2為無理數(shù)，故 f2(t)為非周期信號。信號與系統(tǒng) 電子教案 信號的描述和分類例 2 判斷正弦序列 f(k)=sin(βk)是否為周期信號，若是，確定其周期。解 f(k)=sin(βk)=sin(βk+2mπ)， m=0,177。1,177。2,…式中 β稱為正弦序列的數(shù)字角頻率，單位： rad。由上式可見： 僅當 2π/β為整數(shù)時 ，正弦序列才具有周期 N=2π/β。當 2π/β為有理數(shù)時 ，正弦序列仍為具有周期性，但其周期為 N=M(2π/β)， M取使 N為整數(shù)的最小整數(shù)。當 2π/β為無理數(shù)時 ，正弦序列為非周期序列。信號與系統(tǒng) 電子教案 信號的描述和分類例 3 判斷下列序列是否為周期信號，若是，確定其周期。 （ 1） f1(k)=sin(3πk/4)+cos() （ 2） f2(k)=sin(2k)解 （ 1） sin(3πk/4)和 cos()的數(shù)字角頻率分別為 β1=3π/4rad，