信號與系統(tǒng)（MATLAB版 微課視頻版 第2版） 課件 0緒論

信號與系統(tǒng)緒論緒論本課程的特點(diǎn)本課程的地位1.學(xué)科基礎(chǔ)課，學(xué)位課，核心課

2.承上啟下的技術(shù)基礎(chǔ)課。通過本課程的學(xué)習(xí)，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)信號處理、網(wǎng)絡(luò)理論、通信理論、控制理論等課程打下良好的基礎(chǔ)。本課程的任務(wù)研究信號與系統(tǒng)及其內(nèi)在聯(lián)系的一門課程。嚴(yán)格的數(shù)學(xué)理論,現(xiàn)代技術(shù)的實(shí)踐背景。1.歷史回顧★電子出版、新聞傳媒、影視制作信息科學(xué)已滲透到所有現(xiàn)代自然科學(xué)和社會科學(xué)領(lǐng)域★工業(yè)監(jiān)控、生產(chǎn)調(diào)度、質(zhì)量分析、資源遙感、地震預(yù)報、人工智能、高效農(nóng)業(yè)、交通監(jiān)控★宇宙探測、軍事偵察、武器技術(shù)、安全報警、指揮系統(tǒng)★經(jīng)濟(jì)預(yù)測、財務(wù)統(tǒng)計、市場信息、股市分析★遠(yuǎn)程教育、遠(yuǎn)程醫(yī)療、遠(yuǎn)程會議★虛擬儀器、虛擬手術(shù)在電子信息、通信、自控、微電子和計算機(jī)等領(lǐng)域中，經(jīng)過200多年的發(fā)展歷程，涌現(xiàn)出了無數(shù)科學(xué)發(fā)現(xiàn)和技術(shù)發(fā)明。麥克斯韋提出電磁波理論（1864年）傅里葉建立信號分析理論（1822年）拉普拉斯建立變換分析理論（1802年）香農(nóng)創(chuàng)立信息論（1948年）貝塔朗菲創(chuàng)立系統(tǒng)論（1948年）維納創(chuàng)立控制論（1948年）馬可尼與無線電莫爾斯與電報貝爾與電話第一臺計算機(jī)與今天的微型電腦半導(dǎo)體材料與基爾比發(fā)明集成電路早期的電視、廣播與現(xiàn)代通信光纖光電子器件的誕生，開創(chuàng)了光通信的新時代空間技術(shù)人體斷層掃描圖像電的廣泛應(yīng)用★

網(wǎng)絡(luò)工程領(lǐng)域★

通信領(lǐng)域★自動控制領(lǐng)域★

信號分析與處理領(lǐng)域★

生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域★

電氣工程領(lǐng)域★

計算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域2.應(yīng)用領(lǐng)域⑴本課程主要研究內(nèi)容▲確定性信號的時域和頻域分析▲線性時不變系統(tǒng)的描述與特性▲信號通過線性時不變系統(tǒng)的時域分析與變換域分析目的☆牢固掌握信號與系統(tǒng)的時域、變換域分析的基本原理和基本方法☆理解傅里葉變換、拉普拉斯變換、Z變換的數(shù)學(xué)概念、物理概念與工程概念☆掌握利用信號與系統(tǒng)的基本理論與方法分析和解決實(shí)際問題的基本方法3.本課程的研究內(nèi)容及性質(zhì)⑶課程采用先連續(xù)后離散的布局安排，先集中精力學(xué)好連續(xù)信號與系統(tǒng)分析的內(nèi)容，再通過類比理解離散信號與系統(tǒng)分析的概念。狀態(tài)分析方法也結(jié)合兩大塊給出，從而建立完整的信號與系統(tǒng)的概念。

⑵概念：信號分解和系統(tǒng)分析連續(xù)信號分解為不同的基本信號，對應(yīng)推導(dǎo)出線性系統(tǒng)的分析方法分別為：時域分析、頻域分析和復(fù)頻域分析離散信號分解和系統(tǒng)分析也是類似的過程3.本課程的研究內(nèi)容及性質(zhì)⑷信號與系統(tǒng)課程是一門實(shí)踐性較強(qiáng)的課程信號與系統(tǒng)實(shí)驗教學(xué)定位于基礎(chǔ)性的實(shí)驗教學(xué)，專業(yè)必修課，獨(dú)立設(shè)課。實(shí)驗課程的教學(xué)目標(biāo)▲加深對信號與系統(tǒng)課程教學(xué)內(nèi)容的理解，從實(shí)踐上驗證所學(xué)的理論知識?！囵B(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動手能力、分析問題與解決問題能力，為后繼課程的學(xué)習(xí)以及課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計打下堅實(shí)的實(shí)踐基礎(chǔ)。3.本課程的研究內(nèi)容及性質(zhì)實(shí)驗教學(xué)的基本要求☆正確且熟練地使用實(shí)驗所需各種電子儀器☆掌握使用電子元器件構(gòu)建典型的電網(wǎng)絡(luò)的基本技能，及其測試與分析技術(shù)☆正確處理實(shí)驗數(shù)據(jù)、進(jìn)行誤差分析的能力☆能獨(dú)立寫出理論分析完善、文理通順、字跡工整的實(shí)驗報告☆實(shí)事求是地進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗的嚴(yán)謹(jǐn)學(xué)風(fēng)3.本課程的研究內(nèi)容及性質(zhì)⑴信號分析信號的描述、運(yùn)算、特性以及信號發(fā)生某些變化時其特性的相應(yīng)變化。目的：揭示信號自身的特性，例如確定信號的時域特性與頻域特性，隨機(jī)信號的統(tǒng)計特性等。主要途徑：研究信號的分解。即將一般信號分解成眾多基本信號單元的線性組合，通過研究這些基本信號單元在時域或變換域的分布規(guī)律來達(dá)到了解信號特性的目的。信號的分析方法有時域方法、頻域方法和復(fù)頻域方法。4.信號與系統(tǒng)的研究方法信號的時域分析采用單位沖激信號或單位脈沖序列作為基本信號，將連續(xù)時間信號表示為的加權(quán)積分，將離散時間信號表示為的加權(quán)和，它們分別是一種特殊的卷積積分運(yùn)算與卷積和運(yùn)算。這里，通過基本信號單元的加權(quán)值隨變量t或n的變化直接表征信號的時域特性。采用虛指數(shù)信號或作為基本信號，將連續(xù)時間表示為的加權(quán)積分，將離散時間信號表示為的加權(quán)和。這就導(dǎo)致了傅里葉分析的理論和方法。這里，通過各基本信號的單元振幅（或振幅密度）、相位隨頻率的變化（即信號的頻譜）來反映信號的頻域特性。信號的頻域分析4.信號與系統(tǒng)的研究方法采用復(fù)指數(shù)信號或作為基本信號，將連續(xù)時間信號表示為的加權(quán)積分，將離散時間信號表示為的加權(quán)和，相應(yīng)導(dǎo)出了拉普拉斯變換與Z變換的理論和方法。信號的復(fù)頻域分析4.信號與系統(tǒng)的研究方法⑵系統(tǒng)分析任務(wù)：分析給定系統(tǒng)在激勵作用下產(chǎn)生的響應(yīng)。分析過程包括建立系統(tǒng)模型；用數(shù)學(xué)方法求解由系統(tǒng)模型建立的系統(tǒng)方程，求得系統(tǒng)的響應(yīng)。對求解結(jié)果給出物理解釋，賦予一定的物理意義。LTI系統(tǒng)：由輸入—輸出模型建立的系統(tǒng)方程是一個線性常系數(shù)的微分方程或差分方程，它只著眼于系統(tǒng)激勵與響應(yīng)之間的關(guān)系，并不關(guān)心系統(tǒng)內(nèi)部變量的情況，多用于單輸入單輸出系統(tǒng)。4.信號與系統(tǒng)的研究方法由狀態(tài)空間模型建立的狀態(tài)方程是一階線性微分方程或差分方程組，輸出方程是一組代數(shù)方程，它不僅可以給出系統(tǒng)的響應(yīng)，而且提供系統(tǒng)內(nèi)部各變量的情況，多用于多輸入多輸出系統(tǒng)的分析。分析LTI系統(tǒng)的基本思想先將激勵信號分解為眾多基本信號單元的線性組合，求出各基本信號單元通過系統(tǒng)后產(chǎn)生的響應(yīng)分量，再將這些響應(yīng)分量疊加起來得到系統(tǒng)在激勵信號作用下的輸出響應(yīng)。系統(tǒng)分析有時域分析法、頻域分析法和復(fù)頻域分析法。4.信號與系統(tǒng)的研究方法本課程按照：先輸入—輸出描述后狀態(tài)變量描述先連續(xù)后離散先時間域后變換域研究線性時不變系統(tǒng)的基本分析方法，并結(jié)合實(shí)例介紹其簡單應(yīng)用。

4.信號與系統(tǒng)的研究方法信號系統(tǒng)響應(yīng)緒論f(t)h(t)y(t)時域頻域

F(s)H(s)y(s)復(fù)頻域F(z)H(z)y(z)離散[F][A][X]狀態(tài)5.分析主線⑴信號與系統(tǒng)（上、下冊）（高教出版社，第二版，鄭君里）⑵信號與系統(tǒng)(西交大，第二版，奧本海姆著、劉樹棠譯）⑶信號與線性系統(tǒng)分析(高教出版社,第三版,吳大正)⑷信號與線性系統(tǒng)（高教出版社，第四版，管致中）⑸信號與系統(tǒng)（西電出版社，第二版，陳生潭）6.參考文獻(xiàn)⑴著重掌握信號與系統(tǒng)分析的物理含義，將數(shù)學(xué)概念、物理概念、及其工程概念