同济大学信号与系统第一章第1讲信号的概念.ppt

1 3 信号与系统 一、课程的性质与任务 第一章 绪论 §1.2信号的描述、分类和典型示例 总结： 平移： ，将其沿时间轴右移 要得到f(at) 反褶： 反褶为 形如 的信号， 二者图象相对于Y轴对称 展缩： 沿时间轴展缩a倍为 信号的微分： 信号的积分： 物理概念：突出其变化部分 物理概念：平滑其变化部分 二、信号的微分与积分 信号与系统 同济大学汽车学院 魏学哲 weixzh@mail.tongji.edu.cn * 本课程是汽车电子专业的重要专业基础课。它主要研究信号与系统分析的基本理论与方法，在教学计划中起着承前启后的作用。本课程以工程数学和电路分析为基础，同时又是后续的技术基础课和专业课的基础。 本课程的任务是以线性原理为基础，使学生掌握连续和离散信号、连续和离散线性定常系统分析的基本原理和分析方法，培养学生的抽象思维能力和综合应用知识解决工程问题的能力，为进一步学习新知识，研究新问题，打好理论方面的基础。 3 通过本课程的学习，在信号分析方面，应掌握信号分析的基本变换理论，包括： 1、连续周期信号的傅立叶级数； 2、连续非周期信号的傅立叶变换； 3、连续信号的拉普拉斯变换； 4、离散信号（序列）的Z变换 5、离散信号的傅立叶变换等。 6、快速傅立叶变换 二、课程的基本要求 4 在系统分析方面，应掌握系统的各种描述方法和分析方法，包括： 连续系统微积分方程的建立； 离散系统差分方程的建立； 系统传递函数的计算，会用卷积以及变换域方法求解系统； 会对系统的稳定性进行判定及对系统进行模拟。 5 §1.1信号与系统： 信号与系统是专门研究信息的载体-信号传输与加工的基本理论。 社会生活中，人们彼此通过语言、文字、数据、图象等来交流消息。消息的传送必须借助一定形式的信号。如电视节目是借助电磁波传送到电视用户。 信号与消息： 1、信号是消息的载体，消息是信号的内涵。 9 1、消息 待发送的一种以收、发双方事先约定的方式组成的符号，如：语言、文字、电码、音乐、数据、图片、活动图象等。 2、信号:用于描述和记录消息的某种随时间、空间变化的物理量。 信号可以是时间的一元函数，也可以是空间与时间的二元函数（如电视屏幕的亮度信号），还可以是变换域中变量的函数。最常用的形式是随时间变化的电流或电压。 描述信号的常用方法是写出它的数学表达式，也可绘图表示。 11 3、转换器 把消息转换为电信号，或反过来把电信号转换为消息的装置。 4、信道 信号传输的通道。可以是双绞线、同轴电缆、光纤，也可以是人造卫星。 6 广义概念: 所谓系统是指相互依赖的、相互作用的若干事物组成的具有特定功能的整体。 它广泛存在于自然界、人类社会、工程技术等各个领域，如人体系统、电力系统、通信系统、交通运输系统等。 信号与系统是不可孤立存在的，二者相依相存，有关它们的理论是互相渗透的。 2、系统的概念 7 古代： 1、我国人民利用烽火台的火光传递敌人入侵的警报； 2、古希腊人以火炬的位置表示不同的字母符号； 3、人们还利用击鼓鸣金的声响传递战斗命令等。 欲传递的消息→以光和声的形式（形成了光信号和声信号）互相传递 一、信号的发展史 8 十九世纪以后： 开始利用电信号传递消息 1、1837年莫尔斯（F.B.Morse）发明了电报； 2、1876年贝尔（A.G.Bell）发明了电话； 3、1895年俄国的波波夫（popov），意大利的马可尼（Marconi）实现了电信号的无线传输。 从此以后，传送电信号的通信方式得以迅速发展，无线电广播，超短波通信，广播电视，雷达，无线电导航等相继出现，并有了广泛的应用前景。 12 对于各种信号可从不同的角度进行分类。 1．确定与随机信号（按信号随时间变化规律区分） 确定信号：当信号是一确定的时间函数时，给定某一时间值，就可以确定出一相应的函数值。 随机信号： 客观存在的信号，不能表示为确切的时间函数，具有不可预知的不确定性，服从统计规律。 在信号的传输过程中，不可避免地受到各种干扰和噪声的影响，这些干扰和噪声都具有随机性。如马路上的噪声，其强度与频谱因时因地而异，且无法准确预测，因而它是随机信号。 14 2．周期信号与非周期信号（都属确定性信号） 周期信号： 按照一定的时间间隔无始无终地重复着某一变化规律的信号，其表示式可以写为： f(t)=f(t+nT) n=0,±1,±2,… 满足此关系式的最小T值称为信号的周期。 非周期信号： 在时间上不具有周而复始变化的特性，它不 具有周期T（或T??）。 15 3．连续时间信号与离散时间信号 （按照时间自变量取值的连续性和离散性来划分） 连续时间信号： 在某一时间间