《信號(hào)和系統(tǒng)概念》課件

信號(hào)與系統(tǒng)概念本課件旨在幫助學(xué)習(xí)者理解信號(hào)與系統(tǒng)概念的基礎(chǔ)知識(shí)，并掌握一些常用信號(hào)和系統(tǒng)的分析方法。該課件以簡(jiǎn)潔清晰的語言，結(jié)合豐富的圖示和案例，逐步講解信號(hào)與系統(tǒng)的基本概念，并介紹了時(shí)域和頻域分析方法，以及拉普拉斯變換和傅里葉變換。信號(hào)與系統(tǒng)概念概述信號(hào)信號(hào)是指隨時(shí)間或空間變化的物理量，用于傳遞信息。系統(tǒng)系統(tǒng)是指對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行處理，并產(chǎn)生輸出信號(hào)的裝置。信號(hào)的定義及分類連續(xù)時(shí)間信號(hào)在時(shí)間上連續(xù)變化的信號(hào)，如聲音信號(hào)。離散時(shí)間信號(hào)在時(shí)間上離散變化的信號(hào)，如數(shù)字信號(hào)。周期信號(hào)在一個(gè)周期內(nèi)重復(fù)出現(xiàn)的信號(hào)。非周期信號(hào)不重復(fù)出現(xiàn)的信號(hào)。系統(tǒng)的定義及分類線性系統(tǒng)滿足疊加原理和比例性。非線性系統(tǒng)不滿足疊加原理或比例性。時(shí)不變系統(tǒng)系統(tǒng)特性不隨時(shí)間變化。時(shí)變系統(tǒng)系統(tǒng)特性隨時(shí)間變化。信號(hào)與系統(tǒng)之間的關(guān)系輸入信號(hào)系統(tǒng)接受的信號(hào)。系統(tǒng)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行處理。輸出信號(hào)系統(tǒng)處理后的信號(hào)。連續(xù)時(shí)間信號(hào)1單位階躍信號(hào)在時(shí)間為0時(shí)跳變?yōu)?，之后保持不變。2單位沖激信號(hào)在時(shí)間為0時(shí)幅度無窮大，持續(xù)時(shí)間為零。3正弦信號(hào)周期性變化的信號(hào)。4復(fù)合信號(hào)由多個(gè)基本信號(hào)組合而成。單位階躍信號(hào)定義在時(shí)間t=0之前，信號(hào)值為0，在t=0之后，信號(hào)值為1。數(shù)學(xué)表達(dá)式u(t)=1,t>=0;u(t)=0,t<0單位沖激信號(hào)1定義2數(shù)學(xué)表達(dá)式3特性面積為1，寬度為0。正弦信號(hào)1定義周期性變化的信號(hào)，可以用正弦函數(shù)表示。2數(shù)學(xué)表達(dá)式x(t)=Asin(ωt+φ)復(fù)合信號(hào)1疊加2調(diào)制3卷積離散時(shí)間信號(hào)離散單位階躍信號(hào)在時(shí)間為0時(shí)跳變?yōu)?，之后保持不變。離散單位沖激信號(hào)在時(shí)間為0時(shí)幅度無窮大，持續(xù)時(shí)間為零。離散正弦信號(hào)周期性變化的信號(hào)，可以用正弦函數(shù)表示。離散單位階躍信號(hào)定義在時(shí)間n=0之前，信號(hào)值為0，在n=0之后，信號(hào)值為1。數(shù)學(xué)表達(dá)式u[n]=1,n>=0;u[n]=0,n<0離散單位沖激信號(hào)1定義在時(shí)間n=0時(shí)幅度無窮大，持續(xù)時(shí)間為零。2數(shù)學(xué)表達(dá)式δ[n]=1,n=0;δ[n]=0,n≠0離散正弦信號(hào)定義周期性變化的信號(hào)，可以用正弦函數(shù)表示。數(shù)學(xué)表達(dá)式x[n]=Asin(ωn+φ)離散復(fù)合信號(hào)疊加調(diào)制卷積信號(hào)的基本運(yùn)算1線性性質(zhì)滿足疊加原理和比例性。2時(shí)移性質(zhì)將信號(hào)沿時(shí)間軸平移。3時(shí)間反轉(zhuǎn)性質(zhì)將信號(hào)沿時(shí)間軸反轉(zhuǎn)。4尺度變換性質(zhì)改變信號(hào)的時(shí)間尺度。線性性質(zhì)疊加原理兩個(gè)信號(hào)的和的系統(tǒng)響應(yīng)等于這兩個(gè)信號(hào)分別的系統(tǒng)響應(yīng)之和。比例性一個(gè)信號(hào)的比例變換，系統(tǒng)響應(yīng)也按相同的比例變化。時(shí)移性質(zhì)1定義將信號(hào)沿時(shí)間軸平移。2數(shù)學(xué)表達(dá)式x(t-t0)=x(t)shiftedbyt0時(shí)間反轉(zhuǎn)性質(zhì)1定義將信號(hào)沿時(shí)間軸反轉(zhuǎn)。2數(shù)學(xué)表達(dá)式x(-t)=x(t)reversedintime尺度變換性質(zhì)1壓縮當(dāng)a>1時(shí)，信號(hào)壓縮。2擴(kuò)張當(dāng)0系統(tǒng)的基本概念因果性系統(tǒng)的輸出信號(hào)只依賴于當(dāng)前及過去的輸入信號(hào)。穩(wěn)定性系統(tǒng)的輸出信號(hào)在有限輸入信號(hào)作用下保持有限。線性時(shí)不變性系統(tǒng)滿足線性性和時(shí)不變性。因果性定義系統(tǒng)的輸出信號(hào)只依賴于當(dāng)前及過去的輸入信號(hào)。重要性因果系統(tǒng)更符合現(xiàn)實(shí)世界，可以保證系統(tǒng)輸出不提前于輸入。穩(wěn)定性定義系統(tǒng)的輸出信號(hào)在有限輸入信號(hào)作用下保持有限。重要性穩(wěn)定系統(tǒng)可以防止系統(tǒng)輸出無限制增長，避免系統(tǒng)失控。線性時(shí)不變性線性滿足疊加原理和比例性。時(shí)不變系統(tǒng)特性不隨時(shí)間變化。系統(tǒng)分析方法時(shí)域分析在時(shí)間域內(nèi)對(duì)信號(hào)和系統(tǒng)進(jìn)行分析。頻域分析在頻率域內(nèi)對(duì)信號(hào)和系統(tǒng)進(jìn)行分析。時(shí)域分析1方法直接對(duì)信號(hào)和系統(tǒng)的時(shí)域表達(dá)式進(jìn)行分析。2應(yīng)用適用于分析線性時(shí)不變系統(tǒng)。頻域分析方法將信號(hào)和系統(tǒng)變換到頻率域，進(jìn)行分析。應(yīng)用適用于分析非線性系統(tǒng)和時(shí)變系統(tǒng)。拉普拉斯變換1定義將連續(xù)時(shí)間信號(hào)變換到復(fù)頻域。2應(yīng)用用于分析和求解線性常系數(shù)微分方程。傅里葉變換1定義將信號(hào)變換到頻率域，分析信號(hào)的頻率成分。2應(yīng)用用于分析和處理周期信號(hào)，以及非周期信號(hào)的頻譜分析。總結(jié)與展望1重要性信號(hào)與系統(tǒng)