信号与系统(吴大正)教案(全)西安电子科技大学PPT格式课件下载.ppt

1、1.1绪论绪论第一章第一章 信号与系统信号与系统它是信息论中的一个术语。它是信息论中的一个术语。信号与系统信号与系统信号与系统信号与系统西安电子科技大学电路与系统教研中心第1-3页电子教案电子教案1.1绪论绪论3.信号信号（signal）:信号信号是信息的载体。通过信号传递信息。是信息的载体。信号我们并不陌生，如刚才铃信号我们并不陌生，如刚才铃声声声信号声信号，表示该上课了；，表示该上课了；十字路口的红绿灯十字路口的红绿灯光信号光信号，指挥交通；指挥交通；电视机天线接受的电视信息电视机天线接受的电视信息电信号电信号；广告牌上的文字、图象信号等广告牌上的文字、图象信号等等。等。为了有效地传播和利

2、用信息，为了有效地传播和利用信息，常常需要将信息转换成便于传输常常需要将信息转换成便于传输和处理的信号。和处理的信号。信号与系统信号与系统信号与系统信号与系统西安电子科技大学电路与系统教研中心第1-4页电子教案电子教案二、系统的概念二、系统的概念 一般而言，一般而言，系统系统（system）（system）是指若干相互关联的是指若干相互关联的事物组合而成具有特定功能的整体。事物组合而成具有特定功能的整体。如手机、电视机、通信网、计算机网等都可以如手机、电视机、通信网、计算机网等都可以看成系统。它们所传送的语音、音乐、图象、文字看成系统。它们所传送的语音、音乐、图象、文字等都可以看成信号。信号的

3、概念与系统的概念常常等都可以看成信号。信号的概念与系统的概念常常紧密地联系在一起。紧密地联系在一起。信号的产生、传输和处理需要一定的物理装置，信号的产生、传输和处理需要一定的物理装置，这样的物理装置常称为系统。这样的物理装置常称为系统。系统的基本作用是对输系统的基本作用是对输入信号进行加工和处理，将入信号进行加工和处理，将其转换为所需要的输出信号。其转换为所需要的输出信号。系统系统系统系统输入信号输入信号激励激励输出信号输出信号响应响应1.1绪论绪论信号与系统信号与系统信号与系统信号与系统西安电子科技大学电路与系统教研中心第1-5页电子教案电子教案1.2信号的描述和分类信号的描述和分类第一章第

4、一章 信号与系统信号与系统一、信号的描述一、信号的描述 信号信号是信息的一种物理体现。它一般是随时间是信息的一种物理体现。它一般是随时间或位置变化的物理量。或位置变化的物理量。信号信号按物理属性分：电信号和非电信号。它们按物理属性分：它们可以相互转换。电信号容易产生，便于控制，易于可以相互转换。电信号容易产生，便于控制，易于处理。本课程讨论电信号处理。本课程讨论电信号-简称简称“信号信号”。电信号的基本形式电信号的基本形式：随时间变化的电压或电流。：描述信号的常用方法描述信号的常用方法（1 1）表示为时间的函数）表示为时间的函数 （2 2）信号的图形表示）信号的图形表示-波形波形“信号信号”与

5、与“函数函数”两词常相互通用。两词常相互通用。信号与系统信号与系统信号与系统信号与系统西安电子科技大学电路与系统教研中心第1-6页电子教案电子教案1.2信号的描述和分类信号的描述和分类二、信号的分类二、信号的分类1.确定信号和随机信号确定信号和随机信号 可以用确定时间函数表示的信号，称为可以用确定时间函数表示的信号，称为确定信确定信号号或或规则信号规则信号。如正弦信号。若信号不能用确切的函数描述，它在任意时刻若信号不能用确切的函数描述，它在任意时刻的取值都具有不确定性，只可能知道它的统计特性，的取值都具有不确定性，只可能知道它的统计特性，如在某时刻取某一数值的概率，这类信号称为如在某时刻取某一

6、数值的概率，这类信号称为随机随机信号信号或或不确定信号不确定信号。电子系统中的起伏热噪声、雷。电子系统中的起伏热噪声、雷电干扰信号就是两种典型的随机信号。电干扰信号就是两种典型的随机信号。研究确定信号是研究随机信号的基础。本课程研究确定信号是研究随机信号的基础。本课程只讨论确定信号。只讨论确定信号。信号与系统信号与系统信号与系统信号与系统西安电子科技大学电路与系统教研中心第1-7页电子教案电子教案1.2信号的描述和分类信号的描述和分类2.连续信号和离散信号连续信号和离散信号 根据信号定义域的特点可分根据信号定义域的特点可分为为连续时间信号和离散时间信号连续时间信号和离散时间信号。在连续的时间范

7、围内在连续的时间范围内（-t（-t）有定义的信号）有定义的信号称为称为连续时间信号连续时间信号，简称，简称连续信号连续信号。实际中也常称。实际中也常称为为模拟信号模拟信号。这里的这里的“连续连续”指函数的定义域指函数的定义域时间是连续时间是连续的，但可含间断点，至于值域可连续也可不连续。的，但可含间断点，至于值域可连续也可不连续。值域连续值域连续值域不值域不连续连续（1 1）连续时间信号：）连续时间信号：信号与系统信号与系统信号与系统信号与系统西安电子科技大学电路与系统教研中心第1-8页电子教案电子教案1.2信号的描述和分类信号的描述和分类 仅在一些离散的瞬间才有定义的信号称为仅在一些离散的瞬

8、间才有定义的信号称为离散时间离散时间信号信号，简称，简称离散信号离散信号。实际中也常称为。实际中也常称为数字信号数字信号。这里的这里的“离散离散”指信号的定义域指信号的定义域时间是离散的，它时间是离散的，它只在某些规定的离散瞬间给出函数值，其余时间无定义。只在某些规定的离散瞬间给出函数值，其余时间无定义。如右图的如右图的f（t）仅在一些离散时刻仅在一些离散时刻t tk k（k=0,（k=0,1,1,2,2,）才有定义，才有定义，其余时间无定义。其余时间无定义。相邻离散点的间隔相邻离散点的间隔T Tk k=t tk+1k+1-t tk k可可以相等也可不等。通常取等间隔以相等也可不等。通常取等间

9、隔T T，离散信号可表示为，离散信号可表示为f（kT），简写为，简写为f（k），这种等间隔的离散信号也常，这种等间隔的离散信号也常称为称为序列序列。其中。其中k称为称为序号序号。离散时间信号：信号与系统信号与系统信号与系统信号与系统西安电子科技大学电路与系统教研中心第1-9页电子教案电子教案1.2信号的描述和分类信号的描述和分类上述离散信号可简画为上述离散信号可简画为用表达式可写为用表达式可写为或写为或写为f（k）=，0，1，2，-1.5，2，0，1，0，k=0k=0通常将对应某序号通常将对应某序号m的序列值称为第的序列值称为第m个样点的个样点的“样值样值”。信号与系统信号与系统信号与系统信号

10、与系统西安电子科技大学电路与系统教研中心第1-10页电子教案电子教案1.2信号的描述和分类信号的描述和分类3.周期信号和非周期信号周期信号和非周期信号 周期信号周期信号（periodsignal）是定义在是定义在（-（-，）区区间，每隔一定时间间，每隔一定时间T T（或整数或整数N N），按相同规律重复），按相同规律重复变化的信号。变化的信号。连续周期信号连续周期信号f（t）满足满足f（t）=f（t+mT），m=0,1,2,离散周期信号离散周期信号f（k）满足满足f（k）=f（k+mN），m=0,1,2,满足上述关系的最小满足上述关系的最小T T（或整数或整数N N）称为该信号的称为该信号的周

11、期周期。不具有周期性的信号称为不具有周期性的信号称为非周期信号非周期信号。信号与系统信号与系统信号与系统信号与系统西安电子科技大学电路与系统教研中心第1-11页电子教案电子教案1.2信号的描述和分类信号的描述和分类例例1 1 判断下列信号是否为周期信号，若是，确定其周期。判断下列信号是否为周期信号，若是，确定其周期。（1 1）f1（t）=sin2t+cos3t（2）f2（t）=cos2t+sint解：解：两个周期信号两个周期信号x（t），y（t）的周期分别为的周期分别为T1和和T2，若其，若其周期之比周期之比T1/T2为有理数，则其和信号为有理数，则其和信号x（t）+y（t）仍然是周仍然是周期

12、信号，其周期为期信号，其周期为T1和和T2的最小公倍数。的最小公倍数。（1）sin2t是周期信号，其角频率和周期分别为是周期信号，其角频率和周期分别为1=2rad/s，T1=2/1=scos3t是周期信号，其角频率和周期分别为是周期信号，其角频率和周期分别为2=3rad/s，T2=2/2=（2/3）s由于由于T1/T2=3/2为有理数，故为有理数，故f1（t）为周期信号，其周期为为周期信号，其周期为T1和和T2的最小公倍数的最小公倍数2。（2）cos2t和和sint的周期分别为的周期分别为T1=s，T2=2s，由于，由于T1/T2为无理数，故为无理数，故f2（t）为非周期信号。为非周期信号。信

13、号与系统信号与系统信号与系统信号与系统西安电子科技大学电路与系统教研中心第1-12页电子教案电子教案1.2信号的描述和分类信号的描述和分类例例2 2 判断正弦序列判断正弦序列f（k）=sin（k）是否为周期信号，是否为周期信号，若是，确定其周期。若是，确定其周期。解解 f（k）=sin（k）=sin（k+2m），m=0,1,2,式中式中称为正弦序列的数字角频率，单位：称为正弦序列的数字角频率，单位：rad。由上式可见：仅当仅当2/为整数时为整数时，正弦序列才具有周期，正弦序列才具有周期N=2/。当当2/为有理数时为有理数时，正弦序列仍为具有周期性，但其周，正弦序列仍为具有周期性，但其周期为期为

14、N=M（2/），M取使取使N为整数的最小整数。为整数的最小整数。当当2/为无理数时为无理数时，正弦序列为非周期序列。，正弦序列为非周期序列。信号与系统信号与系统信号与系统信号与系统西安电子科技大学电路与系统教研中心第1-13页电子教案电子教案1.2信号的描述和分类信号的描述和分类例例3 3 判断下列序列是否为周期信号，若是，确定其周期。判断下列序列是否为周期信号，若是，确定其周期。（1 1）f1（k）=sin（3k/4）+cos（0.5k）（2）f2（k）=sin（2k）解解 （1 1）sin（3k/4）和和cos（0.5k）的数字角频率分别为的数字角频率分别为1=3/4rad，2=0.5rad由于由于2/1=8/3，2/2=4为有理数