信號(hào)與系統(tǒng)（第2版）課件 1緒論

信號(hào)與系統(tǒng)

Signals

and

SystemsA.V.Oppenheim.

SignalsandSystems.

2ndedition鄭君里等.信號(hào)與系統(tǒng).3教材梁鳳梅等.電子工業(yè)出版社（第2版）參考書目

課程簡介學(xué)堂在線MOOC課程SignalsandSystems緒論12信號(hào)與系統(tǒng)的描述與分類信號(hào)與系統(tǒng)的概念5

第1章緒論__1.1信號(hào)與系統(tǒng)的概念62G4G3G1G主要提供語音通話，代表性手段為大哥大語音+低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，主要是電話和短信提供網(wǎng)頁瀏覽、音樂等數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流暢承載視頻、電話會(huì)議等業(yè)務(wù)1G→5G：增加網(wǎng)絡(luò)傳輸速率、擴(kuò)充通訊功能

第1章緒論__1.1信號(hào)與系統(tǒng)的概念5G分享3D電影、游戲以及超高畫質(zhì)節(jié)目7信息往往通過聲、光、電等物理量來表示和傳送隨著參數(shù)變化的物理量即可定義為信號(hào)信號(hào)是信息的表現(xiàn)形式，信息是信號(hào)的具體內(nèi)容信號(hào)

第1章緒論__1.1信號(hào)與系統(tǒng)的概念8不同的物理形式并不影響信號(hào)所包含的信息內(nèi)容不同的物理形式之間可以相互轉(zhuǎn)換信號(hào)

第1章緒論__1.1信號(hào)與系統(tǒng)的概念8不同的物理形式并不影響信號(hào)所包含的信息內(nèi)容不同的物理形式之間可以相互轉(zhuǎn)換信號(hào)

第1章緒論__1.1信號(hào)與系統(tǒng)的概念9系統(tǒng)完成信號(hào)的傳輸與處理系統(tǒng)是由若干個(gè)相互關(guān)聯(lián)、相互作用的單元組成的具有特定功能的整體系統(tǒng)可以僅由幾個(gè)元件組成，也可以包括若干復(fù)雜單元系統(tǒng)可以由硬件實(shí)現(xiàn)，也可以是軟件實(shí)現(xiàn)的某種算法通信系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、軟件、人體等都是系統(tǒng)系統(tǒng)

第1章緒論__1.1信號(hào)與系統(tǒng)的概念信號(hào)如何傳輸、處理？10系統(tǒng)輸入信號(hào)輸出信號(hào)

Cy(t)+-x(t)R

第1章緒論__1.1信號(hào)與系統(tǒng)的概念11系統(tǒng)輸入信號(hào)輸出信號(hào)

第1章緒論__1.1信號(hào)與系統(tǒng)的概念12系統(tǒng)系統(tǒng)的共同點(diǎn)：對輸入信號(hào)做出響應(yīng)，產(chǎn)生相應(yīng)輸出信號(hào)

第1章緒論__1.1信號(hào)與系統(tǒng)的概念（激勵(lì)）

（響應(yīng)）13信號(hào)與系統(tǒng)理論信號(hào)分析信號(hào)處理系統(tǒng)分析系統(tǒng)綜合本課程主要研究對象

第1章緒論__1.1信號(hào)與系統(tǒng)的概念14

第1章緒論__1.1信號(hào)與系統(tǒng)的概念信號(hào)的概念

隨著參數(shù)變化的物理量

是信息的表現(xiàn)形式，其物理形式不影響信息內(nèi)容系統(tǒng)的概念由若干個(gè)相互關(guān)聯(lián)、相互作用的單元組成的具有特定功能的整體小結(jié)SignalsandSystems1512信號(hào)與系統(tǒng)的描述與分類信號(hào)與系統(tǒng)的概念系統(tǒng)的描述與分類信號(hào)的描述下一知識(shí)點(diǎn)本知識(shí)點(diǎn)信號(hào)的分類15信號(hào)的描述不失一般性，本課程僅限于單一變量的函數(shù)以后在討論中一般總是用時(shí)間來表示自變量信號(hào)可以表示為一個(gè)或多個(gè)獨(dú)立變量的函數(shù)信號(hào)=函數(shù)

第1章緒論__1.2.1信號(hào)的描述16信號(hào)的描述除了函數(shù)表達(dá)式以外，常用函數(shù)的波形表示信號(hào)

第1章緒論__1.2.1信號(hào)的描述17信號(hào)的描述f80015000

第1章緒論__1.2.1信號(hào)的描述18信號(hào)的描述頻域(f)frequencydomain時(shí)域(t)timedomain

第1章緒論__1.2.1信號(hào)的描述19信號(hào)的描述頻域(f)frequencydomain復(fù)頻域(s)、(z)

complexfrequencydomain時(shí)域(t)timedomain

第1章緒論__1.2.1信號(hào)的描述信號(hào)函數(shù)表達(dá)式波形20復(fù)頻域頻域時(shí)域FLZ

第1章緒論__1.2.1信號(hào)的描述信號(hào)的描述小結(jié)SignalsandSystems2212信號(hào)與系統(tǒng)的描述與分類信號(hào)與系統(tǒng)的概念信號(hào)的描述系統(tǒng)的描述與分類下一知識(shí)點(diǎn)本知識(shí)點(diǎn)信號(hào)的分類21確定信號(hào)與隨機(jī)信號(hào)連續(xù)時(shí)間信號(hào)與離散時(shí)間信號(hào)模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)周期信號(hào)與非周期信號(hào)能量信號(hào)與功率信號(hào)一維信號(hào)與多維信號(hào)

……

信號(hào)的分類信號(hào)確定性可積或可和性幅值的連續(xù)性……維數(shù)自變量連續(xù)性周期重復(fù)性:一維連續(xù)時(shí)間模擬周期信號(hào)

第1章緒論__1.2.2信號(hào)的分類22確定信號(hào)：定義域內(nèi)的任意自變量都有確定的函數(shù)值隨機(jī)信號(hào)：不能給出確切的函數(shù)表示，只能用統(tǒng)計(jì)規(guī)律描述本書主要分析確定信號(hào)

隨機(jī)信號(hào)的分析留待后續(xù)課程解決確定信號(hào)與隨機(jī)信號(hào)

第1章緒論__1.2.2信號(hào)的分類23連續(xù)時(shí)間信號(hào)與離散時(shí)間信號(hào)連續(xù)時(shí)間信號(hào)——自變量連續(xù)可變，除若干個(gè)不連續(xù)點(diǎn)外，任意自變量都對應(yīng)確定函數(shù)值，通常以x(t)表示離散時(shí)間信號(hào)（序列）——自變量離散取值，只在某些不連續(xù)自變量值上給出函數(shù)值，在其他時(shí)間沒有定義，通常以x[n]表示x[n]=[2,3,1,2,3,5,4]

第1章緒論__1.2.2信號(hào)的分類24兩類離散時(shí)間信號(hào)：自變量本身就是離散的現(xiàn)象，如人口統(tǒng)計(jì)中的一些數(shù)據(jù)、學(xué)生每學(xué)期成績、股票市場指數(shù)等通過對連續(xù)時(shí)間信號(hào)以某種方式獲取樣本形成的離散時(shí)間信號(hào)

第1章緒論__1.2.2信號(hào)的分類25兩類離散時(shí)間信號(hào)：

第1章緒論__1.2.2信號(hào)的分類26模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào)：幅值連續(xù)數(shù)字信號(hào)：幅值離散

離散時(shí)間模擬信號(hào)

連續(xù)時(shí)間數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)未必是離散時(shí)間信號(hào)，模擬信號(hào)未必是連續(xù)時(shí)間信號(hào)

第1章緒論__1.2.2信號(hào)的分類27模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)

第1章緒論__1.2.2信號(hào)的分類采樣量化28周期信號(hào)與非周期信號(hào)周期信號(hào)：定義在，每隔一定間隔重復(fù)變化的函數(shù)非周期信號(hào)：在時(shí)間上不具有周而復(fù)始的特性t……TTTT

第1章緒論__1.2.2信號(hào)的分類29連續(xù)時(shí)間周期信號(hào)t0

——存在一個(gè)正值

，對全部

來說，有

，則是周期信號(hào)，周期為

，其中最小正值

稱為基波周期，稱為基波頻率多個(gè)連續(xù)時(shí)間周期信號(hào)之和仍為周期信號(hào)的條件是：各個(gè)周期信號(hào)的基波周期之比為有理數(shù)t02t0

第1章緒論__1.2.2信號(hào)的分類30離散時(shí)間周期信號(hào)

——存在一個(gè)正值

，對全部

來說，有

，則

是周期信號(hào)，周期為

，其中最小正值

稱為基波周期僅當(dāng)為有理數(shù)時(shí)，才具有周期性非周期信號(hào)可以理解為周期趨于無窮大的周期信號(hào)

第1章緒論__1.2.2信號(hào)的分類31能量信號(hào)與功率信號(hào)

總能量

平均功率能量信號(hào)——總能量為有限值的信號(hào)，例如一些有限區(qū)間信號(hào)一個(gè)信號(hào)可能既不是能量信號(hào)也不是功率信號(hào)功率信號(hào)——平均功率為非零有限值的信號(hào)，如周期信號(hào)功率信號(hào)具有無限大的能量，能量信號(hào)的平均功率為零一個(gè)信號(hào)不可能既是能量信號(hào)又是功率信號(hào)

第1章緒論__1.2.2信號(hào)的分類32【例】下列信號(hào)是否為能量信號(hào)、功率信號(hào)?

(1)

x1(t)是周期為

的周期信號(hào)，其能量與功率分別為功率信號(hào)

第1章緒論__1.2.2信號(hào)的分類33【例】下列信號(hào)是否為能量信號(hào)、功率信號(hào)?

(2)

x1[n]是周期為16的周期信號(hào)，其能量與功率分別為功率信號(hào)

第1章緒論__1.2.2信號(hào)的分類34【例】下列信號(hào)是否為能量信號(hào)、功率信號(hào)?

(3)

x2(t)為非周期信號(hào)，其能量與功率分別為非能量信號(hào)非功率信號(hào)

第1章緒論__1.2.2信號(hào)的分類35【例】下列信號(hào)是否為能量信號(hào)、功率信號(hào)?

(4)

x2[n]為非周期信號(hào)，其能量與功率分別為能量信號(hào)

第1章緒論__1.2.2信號(hào)的分類36一維信號(hào)與多維信號(hào)

第1章緒論__1.2.2信號(hào)的分類37

第1章緒論__1.2.2信號(hào)的分類小結(jié)確定性確定信號(hào)隨機(jī)信號(hào)自變量連續(xù)性連續(xù)時(shí)間信號(hào)離散時(shí)間信號(hào)幅值連續(xù)性模擬信號(hào)數(shù)字信號(hào)周期重復(fù)性周期信號(hào)非周期信號(hào)自變量維數(shù)一維信號(hào)二維信號(hào)……可積(可和)性能量信號(hào)功率信號(hào)非能量非功率信號(hào)

SignalsandSystems12信號(hào)與系統(tǒng)的描述與分類信號(hào)與系統(tǒng)的概念信號(hào)的描述下一知識(shí)點(diǎn)本知識(shí)點(diǎn)信號(hào)的分類系統(tǒng)的描述與分類49系統(tǒng)的描述系統(tǒng)分析就是建立描述系統(tǒng)特性的數(shù)學(xué)模型并求解的過程輸入—輸出描述法狀態(tài)空間描述法著眼于輸入與輸出間的關(guān)系不關(guān)心系統(tǒng)內(nèi)部各變量情況不僅可以給出系統(tǒng)的響應(yīng)可提供系統(tǒng)內(nèi)部各變量情況適于

SISO系統(tǒng)適于MIMO系統(tǒng)

第1章緒論__1.3系統(tǒng)的描述與分類50

第1章緒論__1.3系統(tǒng)的描述與分類有些系統(tǒng)不能將輸出直接表示為輸入信號(hào)的函數(shù)形式需要建立微分或差分方程當(dāng)、、、確定時(shí)，是一個(gè)二階線性常系數(shù)微分方程51系統(tǒng)的描述

第1章緒論__1.3系統(tǒng)的描述與分類在離散時(shí)間系統(tǒng)中的一個(gè)例子是人口增長模型：某地區(qū)第n年人口為y[n]，人口凈增長率為k，第n年從外地凈遷入人口數(shù)為x[n]，若以每年遷入人口x[n]為系統(tǒng)輸入，總?cè)丝趛[n]為系統(tǒng)輸出，則系統(tǒng)輸入輸出滿足的方程為當(dāng)k確定時(shí)，是一個(gè)一階線性常系數(shù)差分方程52系統(tǒng)的描述

第1章緒論__1.3系統(tǒng)的描述與分類也可借助方框圖表示系統(tǒng)方框圖的每個(gè)單元反映某種數(shù)學(xué)運(yùn)算若干個(gè)方框圖單元組成一個(gè)完整的系統(tǒng)53系統(tǒng)的描述時(shí)域(t)timedomain頻域(f)frequencydomain復(fù)頻域(s)、(z)

complexfrequencydomain

第1章緒論__1.3系統(tǒng)的描述與分類54連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)與離散時(shí)間系統(tǒng)單輸入/單輸出系統(tǒng)與多輸入/多輸出系統(tǒng)一維系統(tǒng)與多維系統(tǒng)按照后續(xù)介紹的系統(tǒng)基本性質(zhì)進(jìn)行分類系統(tǒng)的分類——系統(tǒng)分類錯(cuò)綜復(fù)雜(非)線性系統(tǒng)時(shí)(不)變系統(tǒng)(非)因果系統(tǒng)(不)穩(wěn)定系統(tǒng)(無)記憶系統(tǒng)(不)可逆系統(tǒng)線性時(shí)不變系統(tǒng)

第1章緒論__1.3系統(tǒng)的描述與分類復(fù)習(xí)考研篇基礎(chǔ)篇信號(hào)系統(tǒng)

時(shí)域篇頻域篇復(fù)頻域篇狀態(tài)變量篇系統(tǒng)信號(hào)系統(tǒng)信號(hào)系統(tǒng)信號(hào)系統(tǒng)信號(hào)連續(xù)離散連續(xù)離散FFLZs=jωz=ejω55

第1章緒論__1.3系統(tǒng)的描述與分類信號(hào)系統(tǒng)復(fù)頻域篇連續(xù)離散時(shí)域篇連續(xù)離散狀態(tài)變量篇信號(hào)系統(tǒng)復(fù)頻域篇信號(hào)系統(tǒng)頻域篇信號(hào)系統(tǒng)頻域篇信號(hào)系統(tǒng)