《信號與系統(tǒng)總復(fù)習(xí)》課件

《信號與系統(tǒng)總復(fù)習(xí)》本PPT課件旨在幫助學(xué)生全面復(fù)習(xí)信號與系統(tǒng)課程的知識點，涵蓋信號分類、系統(tǒng)分析、變換與濾波等重要內(nèi)容。課程概述信號信號是信息的載體，可以是聲音、圖像、溫度等各種形式。系統(tǒng)系統(tǒng)是對信號進(jìn)行處理的裝置，可以是電路、軟件、生物體等。分析信號與系統(tǒng)分析主要研究信號的特性、系統(tǒng)的行為以及兩者之間的關(guān)系。信號的分類連續(xù)時間信號時間變量連續(xù)變化的信號。離散時間信號時間變量離散變化的信號。確定性信號可以用數(shù)學(xué)公式表示的信號。隨機(jī)信號具有隨機(jī)性的信號，無法用數(shù)學(xué)公式精確表示。連續(xù)時間信號正弦信號最基本的連續(xù)時間信號，可以用三角函數(shù)表示。指數(shù)信號描述信號隨時間呈指數(shù)增長或衰減的信號。階躍信號表示信號在某個時刻突然變化的信號。沖激信號表示信號在某個時刻達(dá)到無窮大的信號。離散時間信號1序列2脈沖序列3單位脈沖序列4階躍序列系統(tǒng)的分類1線性系統(tǒng)滿足疊加性和齊次性。2時不變系統(tǒng)輸入信號的延遲會導(dǎo)致輸出信號的相同延遲。3因果系統(tǒng)系統(tǒng)輸出只依賴于當(dāng)前和過去的輸入。4穩(wěn)定系統(tǒng)有限輸入產(chǎn)生有限輸出。線性時不變系統(tǒng)1卷積2沖激響應(yīng)3系統(tǒng)特性因果性和穩(wěn)定性因果性輸出只依賴于當(dāng)前和過去的輸入。穩(wěn)定性有限輸入產(chǎn)生有限輸出。微分方程與差分方程1微分方程描述連續(xù)時間系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。2差分方程描述離散時間系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。輸入輸出分析輸入信號作用于系統(tǒng)的信號。系統(tǒng)對輸入信號進(jìn)行處理的裝置。輸出信號系統(tǒng)對輸入信號的響應(yīng)。卷積運算1卷積是線性時不變系統(tǒng)分析的核心。2卷積運算用于計算系統(tǒng)的輸出信號。3卷積的性質(zhì)包括交換律、分配律等。周期信號與傅里葉級數(shù)周期信號時間上重復(fù)出現(xiàn)的信號。傅里葉級數(shù)將周期信號分解成正弦信號的線性組合。傅里葉變換頻率譜傅里葉變換將信號從時域轉(zhuǎn)換為頻域。時域信號隨時間的變化情況。拉普拉斯變換z變換離散時間信號將離散時間信號轉(zhuǎn)換為復(fù)頻域。系統(tǒng)分析方便分析離散時間系統(tǒng)的穩(wěn)定性、頻率響應(yīng)等。信號采樣連續(xù)時間信號對連續(xù)時間信號進(jìn)行離散化。采樣頻率每秒采樣的次數(shù)，決定了信號的頻率分辨率。采樣定理為了不失真地恢復(fù)原信號，采樣頻率必須大于信號最高頻率的2倍。模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換1采樣將連續(xù)時間信號轉(zhuǎn)換成離散時間信號。2量化將離散時間信號轉(zhuǎn)換成有限個離散數(shù)值。3編碼將量化后的數(shù)值轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制代碼。數(shù)字到模擬轉(zhuǎn)換保持器將離散時間信號保持一段固定時間。低通濾波器濾除采樣過程引入的高頻噪聲。濾波器設(shè)計1濾波器2低通濾波器3高通濾波器4帶通濾波器5帶阻濾波器信號頻譜分析1信號頻譜信號在頻域的表示。2頻譜分析通過分析信號的頻譜，可以了解信號的頻率成分和能量分布。信號頻譜特性1幅頻特性2相頻特性3功率譜系統(tǒng)頻率響應(yīng)頻率響應(yīng)系統(tǒng)對不同頻率信號的響應(yīng)情況。幅頻響應(yīng)系統(tǒng)對不同頻率信號的增益變化。相頻響應(yīng)系統(tǒng)對不同頻率信號的相位變化。相頻響應(yīng)1相位延遲信號通過系統(tǒng)后，相位變化的時間延遲。2群延遲信號包絡(luò)通過系統(tǒng)后的時間延遲。幅頻響應(yīng)低通濾波器允許低頻信號通過，抑制高頻信號。高通濾波器允許高頻信號通過，抑制低頻信號。帶寬與通帶特性1信號的帶寬是指信號占據(jù)的頻率范圍。2系統(tǒng)的通帶是指系統(tǒng)允許通過的頻率范圍。3帶寬和通帶特性決定了系統(tǒng)的濾波能力。濾波器分類模擬濾波器用模擬電路實現(xiàn)的濾波器。數(shù)字濾波器用數(shù)字信號處理算法實現(xiàn)的濾波器。FIR和IIR濾波器FIR濾波器有限沖激響應(yīng)濾波器，具有線性相位特性。IIR濾波器無限沖激響應(yīng)濾波器，具有非線性相位特性。狀態(tài)空間分析狀態(tài)變量描述系統(tǒng)內(nèi)部狀態(tài)的變量。狀態(tài)方程描述狀態(tài)變量隨時間的變化關(guān)系。輸出方程描述輸出信號與狀態(tài)變量之間的關(guān)系。離散時間狀態(tài)空間表示1狀態(tài)變量2狀態(tài)矩陣3輸入矩陣4輸出矩陣模擬系統(tǒng)離散化采樣將連續(xù)時間信號轉(zhuǎn)換成離散時間信號。零階保持器將離散時間信號保持