期末考试《信号与系统课程要点吴大正》.docx

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期末考试《信号与系统课程要点吴大正》

信号与线性系统复习提纲

第一章信号与系统

1．信号、系统的基本概念2．信号的分类，表示方法（表达式或波形）连续与离散；周期与非周期；实与复信号；能量信号与功率信号3．信号的基本运算：

加、乘、反转和平移、尺度变换。

图解时应注意仅对变量t作变换，且结果可由值域的非零区间验证。

4．阶跃函数和冲激函数

极限形式的定义；关系；冲激的Dirac定义阶跃函数和冲激函数的微积分关系冲激函数的取样性质（注意积分区间）

f（t）（t）f（0）（t）；f（t）（t）dtf（0）

f（t）（tt1）f（t1）（tt1）；f（t）（tt1）dtf（t1）

5．系统的描述方法

数学模型的建立：

微分或差分方程系统的时域框图，基本单元：

乘法器，加法器，积分器（连），延时单元（离）由时域框图列方程的步骤。

6．系统的性质

线性：

齐次性和可加性；分解特性、零状态线性、零输入线性。

时不变性：

常参量

LTI系统的数学模型：

线性常系数微分（差分）方程（以后都针对LTI系统）LTI系统零状态响应的微积分特性

因果性、稳定性（可结合第7章极点分布判定）

第二章连续系统的时域分析

1．微分方程的经典解法：

齐次解+特解（代入初始条件求系数）自由响应、强迫响应、瞬态响应、稳态响应的概念

0—～0+初值（由初始状态求初始条件）：

目的，方法（冲激函数系数平衡法）

全响应=零输入响应+零状态响应；注意应用LTI系统零状态响应的微积分特性特别说明：

特解由激励在t>0时或t>=0+的形式确定

2．冲激响应h（t）

定义，求解（经典法），注意应用LTI系统零状态响应的微积分特性阶跃响应g（t）与h（t）的关系

3．卷积积分

定义及物理意义

激励f（t）、零状态响应yf（t）、冲激响应h（t）之间关系yf（t）f（t）h（t）

卷积的图示解法（了解）

函数与冲激函数的卷积（与乘积不同）

f（t）（t）f（t）；f（t）（tt1）f（tt1）

卷积的微分与积分

复合系统冲激响应的求解（了解）

第三章离散系统的时域分析

1．离散系统的响应

差分方程的迭代法求解

差分方程的经典法求解：

齐次解+特解（代入初始条件求系数）

全响应=零输入响应+零状态响应

初始状态（是y

（1）,y

（2）y（N）），而初始条件（指的是y（0）,y

（1）y（N1））2．单位序列响应h（k）

（k）的定义，h（k）的定义，求解（经典法）；若方程右侧是激励及其移位序列时，注意应用线性时不变性质求解

阶跃响应g（k）与h（k）的关系

3．卷积和

定义及物理意义

激励f（k）、零状态响应yf（k）、冲激响应h（k）之间关系yf（k）f（k）h（k）卷积和的作图解

f（k）与（k）的卷积和

f（k）（k）f（k）；f（k）（kk1）f（kk1）结合前面卷积积分和卷积和，知道零状态响应除经典解法外的另一方法。

第四章连续系统的频域分析

1．周期信号的傅立叶级数展开：

两种形式

f（t）a0ancosntbnsinnt

三角形式：

2n1n1A0Ancos（ntn）

2n1

频谱特点：

离散谱线。

谱线间隔

信号带宽的概念

2．傅立叶变换（对非周期信号和周期信号）

定义：

F（j）f（t）ejtdt；f（t）1F（j）ejtd

2F（j）称为频谱密度函数，物理意义。

频谱：

幅度谱F（j）~；相位谱（）~

周期信号的傅立叶变换与傅立叶级数之间关系FT[fT（t）]2Fn（n）

n

1

傅立叶系数Fn的另一求法：

FnF0（j）n

3．常用的FT对

4．FT的性质

线性、奇偶性、对称性、尺度变换、时移、频移、卷积定理（时域、频域）时域微积分性质可以只作了解（S域中必须掌握）

Y（j）

连续系统频响的物理意义。

频域分析法求系统响应（零状态）：

非周期信号输入：

FT法；

周期信号输入：

傅立叶级数法YnFnH（j）n；也可用FT法（了解）

6．无失真传输：

时域表示和频率响应如何

7．理想滤波器的响应及物理可实现系统的条件

8．采样定理

取样前后信号的频谱图

理想取样和实际取样的相同与不同

时域取样，频域周期延拓。

（离散信号的频谱是周期的）

定理内容s2m或fs2fm。

能确定采样频率。

第五章连续系统的S域分析

1．单边拉普拉斯变换的定义及ROC

st

F（s）0f（t）estdt

ROC：

Re[s]0S与w之间的关系，单边拉氏变换的特点。

2．拉氏变换的性质

线性、尺度变换、时移、频移

时域微分（1次、2次）——注意初始状态是否为0、时域积分（1次）时域卷积定理、初值终值定理

3．拉氏逆变换的求解（F（s）为有理真分式）要求掌握两种方法：

部分分式展开法；利用常用的LT对及LT的性质。

4．常用信号的LT对

5．利用LT求解微分方程（零输入响应、零状态响应、全响应）

微分方程利用微分性质到S域代数方程，整理成Y（s）Yx（s）Yf（s），然后反变换。

6．系统函数H（s）Yf（s）；与h（t）的关系

F（s）

3个方面的应用：

由微分方程系统函数求h（t）；

系统函数转化为微分方程求解零状态响应yf（t）

7．s域框图

时域框图s域框图（零状态）s域代数方程响应的象函数响应由以上方法可得到h（t）或yf（t）。

yx（t）

若给定初始状态，可由系统函数得齐次微分方程，进一步求得8．电路的s域模型

KVLKCLR、L、C模型

掌握零状态条件下的电路S域模型，求解响应9．LT与FT的关系（知道收敛域在什么条件下可以转换，能够理解即可）

第六章离散系统的Z域分析

1．Z变换的定义：

单边和双边

2．ROC含义：

是以极点为边界的连通区域（圆内、外、环）

几类序列的ROC：

有限长序列，右边序列，左边序列，双边序列

3．常用序列的ZT对

4．ZT的性质：

线性、移位性质（单边右移）、z域尺度、k域卷积定理、

k域反转、部分和、初值终值定理（因果序列）

5．逆z变换的求解

部分分式展开法

步骤：

F（z）按照F（z）极点的情况进行部分分式展开利用常用的ZT对求逆组合。

z

6．利用ZT求解差分方程（零输入响应、零状态响应、全响应）

差分方程利用单边ZT的移位性质得到z域代数方程，整理成Y（z）Yx（z）Yf（z），

然后反变换。

Yf（z）

7．系统函数H（z）f；与h（k）的关系

F（z）

3个方面的应用：

由差分方程系统函数求h（k）；

系统函数转化为差分方程

求解零状态响应yf（k）

8．z域框图

k域框图z域框图（零状态）z域代数方程响应的象函数响应由以上方法可得到h（k）或yf（k）。

若给定初始状态，可由系统函数得齐次差分方程，进一步求得yx（k）

9．S域与z域的关系：

s左半平面z单位圆内

s右半平面z单位圆外

s虚轴z单位圆

10.离散系统的频率响应H（ej）

物理意义

与系统函数H（z）的关系：

单位圆上的系统函数，即

H（ej）

H（z）

ej

第七章系统函数H（?

）

1．系统函数（H（s）或H（z））与系统的其他描述手段的关系

微分（差分）方程、h（t）或h（k）、

频率响应（H（j）或H（ej））、框图（时域和变换域）

2．零点和极点的概念

3．H（?

）与时域响应

极点位于s左半开平面的连续系统是稳定系统

极点位于z单位圆内的离散系统是稳定系统

4．H（?

）与频域响应

连续系统：

H（j）H（s）sj

离散系统：

H（ej）

H（z）zej

能根据系统函数零极点的位置定性画出幅频和相频响应曲线。

5．全通函数和最小相移函数

定义，零极点分布的特点

6．系统的因果性和稳定性

因果性：

定义、h（t）或h（k）因果条件、H（s）或H（z）的ROC或极点位置怎样。

稳定性：

定义、h（t）的绝对可积条件或h（k）绝对可和条件、

H（s）或H（z）的ROC应包含jw轴或单位圆。

因果稳定性（重点）：

对连续系统，H（s）的极点应在s左半平面

对离散系统，H（z）的极点应在单位圆内。

7．信号流图

熟悉基本术语、两个性质、化简规则

由信号流图得到系统函数的步骤由信号流图得到系统函数也可用梅森公式8．系统模拟连续系统：

加法器、数乘器、积分器；离散系统：

加法器、数乘器、延时器。

由系统函数信号流图系统的s或z域框图3种形式的实现方案：

直接型、级联型、并联型