信號(hào)與系統(tǒng)第一章

1、.Email: Tel: 逸夫科學(xué)館逸夫科學(xué)館302.v 總學(xué)時(shí)：總學(xué)時(shí)：6464；實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)；實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)1616；v 學(xué)分：學(xué)分： 4 4 v 考核考核: : 平時(shí)成績(jī)平時(shí)成績(jī)20%20%30%30%，期末考試，期末考試70%70%80%80%v 使用教材：使用教材：Signals and Systems Signals and Systems （美）（美）A.V.Oppenheim A.V.Oppenheim 等著（第二版），劉樹棠譯，西等著（第二版），劉樹棠譯，西安交通大學(xué)出版社，安交通大學(xué)出版社，19981998年年3 3月月引言引言.v 課程特點(diǎn)課程特點(diǎn): : 重要性、數(shù)學(xué)應(yīng)用、實(shí)驗(yàn)重要

2、性、數(shù)學(xué)應(yīng)用、實(shí)驗(yàn)（matlabmatlab）v 學(xué)習(xí)目的：掌握概念、提高能力學(xué)習(xí)目的：掌握概念、提高能力.學(xué)習(xí)方法學(xué)習(xí)方法強(qiáng)調(diào)基本強(qiáng)調(diào)基本理論、應(yīng)用理論、應(yīng)用課時(shí)少，內(nèi)容多，課時(shí)少，內(nèi)容多，注重自學(xué)注重自學(xué)理論聯(lián)系實(shí)際理論聯(lián)系實(shí)際，利用，利用MATLAB進(jìn)行實(shí)踐，加深課進(jìn)行實(shí)踐，加深課程理解，增強(qiáng)學(xué)習(xí)興趣程理解，增強(qiáng)學(xué)習(xí)興趣.語音信號(hào) “信號(hào)” 的波形信號(hào)信號(hào).單詞單詞Away256Hz 音叉信號(hào)音叉信號(hào)注意聲音與頻率的關(guān)系注意聲音與頻率的關(guān)系虎鯨的聲音虎鯨的聲音(超聲超聲)腦電圖腦電圖(EEG)：.),(),(),(),(yxIyxIyxIyxIBGR. 系統(tǒng)系統(tǒng). 呼吸器官呼吸器官肺和有

3、關(guān)呼吸肌群肺和有關(guān)呼吸肌群 振動(dòng)器官振動(dòng)器官喉（聲帶）喉（聲帶） 共鳴器官共鳴器官喉腔、咽腔、口腔和鼻腔喉腔、咽腔、口腔和鼻腔 吐字器官吐字器官口腔、舌頭、軟腭、嘴唇、下腭等口腔、舌頭、軟腭、嘴唇、下腭等.肺活量肺活量 聲帶聲帶（聲門）（聲門）咽腔咽腔軟腭軟腭鼻腔鼻腔口腔口腔氣管及支氣管氣管及支氣管鼻音鼻音口音口音 nh nx ny.轉(zhuǎn)換器()發(fā)射機(jī)消息（廣播節(jié)目）信號(hào)調(diào)制轉(zhuǎn)換器()接收機(jī)消息（廣播節(jié)目）信號(hào)解調(diào). 系統(tǒng)輸入信號(hào)（激勵(lì)）輸出信號(hào)（響應(yīng)）.噪聲干擾噪聲干擾圖象恢復(fù)圖象恢復(fù).模擬模擬信號(hào)信號(hào)模擬模擬系統(tǒng)系統(tǒng)信號(hào)信號(hào)信號(hào)信號(hào)系統(tǒng)系統(tǒng)系統(tǒng)系統(tǒng)連續(xù)、離散連續(xù)、離散Fourier變換變換L

4、aplace變換變換Z變換變換沖激響應(yīng)沖激響應(yīng)系統(tǒng)系統(tǒng)信號(hào)信號(hào)信號(hào)信號(hào)系統(tǒng)系統(tǒng)信號(hào)與系統(tǒng)信號(hào)與系統(tǒng)模擬信號(hào)、系統(tǒng)及其相互關(guān)系模擬信號(hào)、系統(tǒng)及其相互關(guān)系.信號(hào)與系統(tǒng)信號(hào)與系統(tǒng). 信號(hào)的描述信號(hào)的描述 信號(hào)的自變量變換信號(hào)的自變量變換 基本信號(hào)基本信號(hào) 系統(tǒng)及其數(shù)學(xué)模型系統(tǒng)及其數(shù)學(xué)模型 系統(tǒng)的性質(zhì)系統(tǒng)的性質(zhì)本章的基本內(nèi)容本章的基本內(nèi)容: :.l 消息（消息（messagemessage） 人們常把來自外界的各種報(bào)道稱為消息。人們常把來自外界的各種報(bào)道稱為消息。消息反消息反應(yīng)知識(shí)狀態(tài)的改變。應(yīng)知識(shí)狀態(tài)的改變。l 信息（信息（informationinformation） 信息論中的一個(gè)術(shù)語。通常把信

5、息論中的一個(gè)術(shù)語。通常把消息中有意義的內(nèi)消息中有意義的內(nèi)容容稱為信息。稱為信息。什么是信號(hào)？什么是信號(hào)？信號(hào)是消息的表現(xiàn)形式，消息則是信號(hào)的具體內(nèi)容信號(hào)是消息的表現(xiàn)形式，消息則是信號(hào)的具體內(nèi)容. 數(shù)學(xué)上：信號(hào)表示為一個(gè)或多個(gè)變量的函數(shù)數(shù)學(xué)上：信號(hào)表示為一個(gè)或多個(gè)變量的函數(shù) 形態(tài)上：信號(hào)表現(xiàn)為一種波形形態(tài)上：信號(hào)表現(xiàn)為一種波形 自變量：自變量： 時(shí)間、位移時(shí)間、位移 周期、頻率、相位、幅度周期、頻率、相位、幅度.一維信號(hào)和多維信號(hào)一維信號(hào)和多維信號(hào)確定信號(hào)和隨機(jī)信號(hào)確定信號(hào)和隨機(jī)信號(hào)連續(xù)時(shí)間信號(hào)和離散時(shí)間信號(hào)連續(xù)時(shí)間信號(hào)和離散時(shí)間信號(hào)周期信號(hào)和非周期信號(hào)周期信號(hào)和非周期信號(hào) 能量信號(hào)和功率信號(hào)能

6、量信號(hào)和功率信號(hào).連續(xù)時(shí)間信號(hào)的例子：連續(xù)時(shí)間信號(hào)的例子：離散時(shí)間信號(hào)的例子：離散時(shí)間信號(hào)的例子：1.1 連續(xù)時(shí)間與離散時(shí)間信號(hào)連續(xù)時(shí)間與離散時(shí)間信號(hào)（Continuous-Time and Discrete-Time Signals）.連續(xù)連續(xù)離散離散 連續(xù)時(shí)間信號(hào)在離散時(shí)刻點(diǎn)上的樣本可以構(gòu)成連續(xù)時(shí)間信號(hào)在離散時(shí)刻點(diǎn)上的樣本可以構(gòu)成一個(gè)離散時(shí)間信號(hào)。一個(gè)離散時(shí)間信號(hào)。.數(shù)字信號(hào)：時(shí)間和幅值均為離散數(shù)字信號(hào)：時(shí)間和幅值均為離散 的信號(hào)。的信號(hào)。模擬信號(hào)：時(shí)間和幅值均為連續(xù)模擬信號(hào)：時(shí)間和幅值均為連續(xù) 的信號(hào)。的信號(hào)。抽樣信號(hào)：時(shí)間離散的，幅值抽樣信號(hào)：時(shí)間離散的，幅值 連續(xù)的信號(hào)。連續(xù)的信號(hào)。

7、量化Ot tf nfnO nfnO抽樣.二二. . 信號(hào)的能量與功率：信號(hào)的能量與功率：212( )ttEx tdt連續(xù)時(shí)間信號(hào)在連續(xù)時(shí)間信號(hào)在 區(qū)間的平均功率定義為：區(qū)間的平均功率定義為：12 , t t212211( )ttPx tdttt12 , t t連續(xù)時(shí)間信號(hào)在連續(xù)時(shí)間信號(hào)在 區(qū)間的能量定義為：區(qū)間的能量定義為：.離散時(shí)間信號(hào)在離散時(shí)間信號(hào)在 區(qū)間的平均功率為區(qū)間的平均功率為12 ,n n在無限區(qū)間上也可以定義信號(hào)的總能量：在無限區(qū)間上也可以定義信號(hào)的總能量：dtdtEtxtxTTT)()(lim22 連續(xù)時(shí)間情況下連續(xù)時(shí)間情況下: :離散時(shí)間信號(hào)在離散時(shí)間信號(hào)在 區(qū)間的能量定義為

8、區(qū)間的能量定義為12 ,n n212nnnnxE2121211nnnnxnnP.離散時(shí)間情況下離散時(shí)間情況下: :nNNnNnxnxE22lim在無限區(qū)間內(nèi)的平均功率可定義為：在無限區(qū)間內(nèi)的平均功率可定義為：NNnNnxNP2121lim21lim2( )TTTPdtTx t. 能量信號(hào)：能量信號(hào)： 0 W ，P = 0。 功率信號(hào)：功率信號(hào)： W ，0 P 0 例：線性時(shí)不變？1212100001 () y nT ax nbx nax Mnax Mny nT x nnx Mnny nnx M nny n線 性：時(shí)不變性：系統(tǒng)是線性時(shí)變系統(tǒng)系統(tǒng)是線性時(shí)變系統(tǒng)解：解：.xnyn=Txn=e 例：

9、線性時(shí)不變？0 00 ax nx naax n nT ax neey nay nT x n ney n n線 性：時(shí)不變性：系統(tǒng)是非線性時(shí)不變系統(tǒng)系統(tǒng)是非線性時(shí)不變系統(tǒng)解：解：. 由于在工程實(shí)際中，相當(dāng)廣泛的系統(tǒng)其數(shù)學(xué)模型都由于在工程實(shí)際中，相當(dāng)廣泛的系統(tǒng)其數(shù)學(xué)模型都可以描述成一個(gè)線性時(shí)不變可以描述成一個(gè)線性時(shí)不變( LTI )系統(tǒng)，而且基系統(tǒng)，而且基于線性和時(shí)不變性，為系統(tǒng)分析建立一套完整的于線性和時(shí)不變性，為系統(tǒng)分析建立一套完整的、普遍適用的方法提供了可能，因此，、普遍適用的方法提供了可能，因此，線性時(shí)不線性時(shí)不變系統(tǒng)將成為本課程所研究的對(duì)象變系統(tǒng)將成為本課程所研究的對(duì)象.建立了信號(hào)與系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述方法建立了信號(hào)與系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述方法討論了信號(hào)自變量變換對(duì)信號(hào)的影響討論了信號(hào)自變量變換對(duì)信號(hào)的影響介紹了作為信號(hào)分析基礎(chǔ)的基本信號(hào)：復(fù)指數(shù)介紹了作為信號(hào)分析基礎(chǔ)的基本信號(hào)：復(fù)指數(shù)信號(hào)、正弦信號(hào)、單位沖激