信號與系統(tǒng)ppt課件(2)(已修改)
2025-05-18 02:18 本頁面
【正文】 第 1章 信號與系統(tǒng)的基本概念 引 言 信 號 系 統(tǒng) 信號的 MATLAB表示和可視化 引 言 信號與系統(tǒng)的概念其實(shí)對于每個(gè)人并不陌生 ， 在生活和工作中有很多例子都屬于信號與系統(tǒng)的范疇 。 當(dāng)一束白光射入三棱鏡時(shí) ， 就可以看到美麗的七色光譜 。 此時(shí) ， 三棱鏡就是一個(gè)處理光信號的系統(tǒng) ， 白光就是輸入的光信號 ，被三棱鏡分解出來紅 、 橙 、 黃 、 綠 、 青 、 藍(lán) 、紫七種不同的光就是系統(tǒng)的輸出信號 。 一個(gè)由電阻 、 電感和電容組成的電路就是一個(gè)電系統(tǒng) 。 電壓源的電壓或電流源的電流就是一個(gè)給定的輸入信號 ， 該電路的每個(gè)元件上的電壓和電流就是對這個(gè)輸入信號作出響應(yīng)的輸出信號 。 通信系統(tǒng)的一般模型如圖 。 其中轉(zhuǎn)換器是指把聲音轉(zhuǎn)換為電信號或者把電信號轉(zhuǎn)換為聲音的裝置 ， 如話筒和喇叭 。信道是指電信號傳輸?shù)耐ǖ?， 在有線電話中它是一對導(dǎo)線 ， 在無線電話中它是電磁波傳播的空間和通信衛(wèi)星等 。 在電話通信系統(tǒng)中 ， 聲音信號變換為電信號后經(jīng)發(fā)射機(jī)以電磁波的形式通過信道傳輸給接收端 ，接收端的轉(zhuǎn)換器再把傳過來的電信號轉(zhuǎn)換為聲音信號 。 圖 上述各種信號與系統(tǒng)都具有兩個(gè)基本的共同點(diǎn)：一是包含物理對象性質(zhì)的信息都是用信號來表現(xiàn)的，二是系統(tǒng)總是對給定的信號進(jìn)行處理并作出響應(yīng)而產(chǎn)生出另外的信號。信號與系統(tǒng)是緊密關(guān)聯(lián)的整體，其中信號是主體，系統(tǒng)則是傳輸或處理信號的手段。 信號與系統(tǒng)分析就是要把各種不同領(lǐng)域的信號與系統(tǒng)問題抽象為理想化的模型 ，用最簡潔的數(shù)學(xué)語言去描述 、 分析 、 計(jì)算它們 ， 以便使我們認(rèn)識(shí)和掌握其內(nèi)在的規(guī)律 。 信號的數(shù)學(xué)描述可以用時(shí)間的函數(shù) x(t)與 y(t)來表示 ， 而系統(tǒng)的作用就是把輸入信號 x(t)變換成需要的輸出信號 y(t)， 那么系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述就是 y(t)與 x(t)的代數(shù)方程或微 （ 差 ） 分方程 。 信 號 信號是信息的物理表現(xiàn)形式 ， 或說是傳遞信息的函數(shù) ， 而信息則是信號的具體內(nèi)容 。例如 ， 交通紅綠燈是信號 ， 它傳遞的信息是：紅燈停 ， 綠燈行 。 物理系統(tǒng)輸出的信號反映了該系統(tǒng)全部或部分行為特征 ， 因此又可以說信號是物理系統(tǒng)的表現(xiàn)形式 。 從數(shù)學(xué)的觀點(diǎn)來說，信號都是自變量的函數(shù)。其自變量可以是時(shí)間、頻率、空間。在信號分析中，最基本的自變量是時(shí)間和頻率。在本書中，“信號”與“函數(shù)”這兩個(gè)術(shù)語是互相通用的。 根據(jù)表現(xiàn)形式的不同 ， 信號可以是電的 、 磁的 、 聲的 、 光的 、 熱的和機(jī)械的等 。在各種信號中 ， 電信號是最便于傳輸 、 控制與處理的信號 ， 而且許多非電信號 （ 如溫度 、 壓力 、 聲音 、 轉(zhuǎn)速等 ） 都可以由相應(yīng)的傳感器 （ 轉(zhuǎn)換器 ） 變換為電信號 。 因此 ， 研究電信號具有普遍的 、 重要的意義 。在本書中 ， 除非特別說明 ， 我們都把信號視為隨時(shí)間 t變化的電壓或電流信號 。 信號的分類 如果信號可以用確定的數(shù)學(xué)表達(dá)式來表示 ， 或用確定的信號波形來描述 ， 則稱此類信號為確定性信號 。 對于確定性信號 ，只要給定某一時(shí)間 ， 就可以確定一個(gè)相應(yīng)的函數(shù)值 。 例如我們熟知的正弦信號 sin（ t） 、 指數(shù)信號 eat等都是確定性信號 。 隨機(jī)信號不是一個(gè)確定的時(shí)間函數(shù)，對于某一時(shí)刻，信號值無法確定，只能知道它取某一值的概率。 本書只討論確定性信號 。 若 t是定義在時(shí)間軸上的連續(xù)自變量 ，那么 ， 我們稱 x(t)為連續(xù)時(shí)間信號 ， 又稱模擬信號 。 圖 。 圖 如果一個(gè)信號只在某些時(shí)間點(diǎn)上才有意義 ， 則這種信號稱為離散時(shí)間信號 。
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