華中科技大學(xué)電信系《信號(hào)與系統(tǒng)》課件-ch

《信號(hào)與系統(tǒng)》課程介紹本課程將介紹信號(hào)與系統(tǒng)理論的基礎(chǔ)知識(shí)，并結(jié)合實(shí)際應(yīng)用案例進(jìn)行講解。課程學(xué)習(xí)目標(biāo)掌握信號(hào)與系統(tǒng)基本概念理解信號(hào)與系統(tǒng)的基本定義、分類和特性，以及相關(guān)數(shù)學(xué)工具。掌握信號(hào)分析方法學(xué)習(xí)傅里葉變換、拉普拉斯變換、Z變換等信號(hào)分析方法，并將其應(yīng)用于實(shí)際問(wèn)題。掌握系統(tǒng)分析方法學(xué)習(xí)線性時(shí)不變系統(tǒng)的分析方法，包括系統(tǒng)響應(yīng)、穩(wěn)定性、頻率響應(yīng)等。理解數(shù)字信號(hào)處理基礎(chǔ)學(xué)習(xí)采樣定理、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換、濾波器設(shè)計(jì)等數(shù)字信號(hào)處理的基礎(chǔ)知識(shí)。1.1信號(hào)的概念信號(hào)是一種隨時(shí)間或空間變化的物理量，它包含著信息的傳遞。1.2信號(hào)的分類連續(xù)時(shí)間信號(hào)在任意時(shí)刻都有定義的信號(hào)，例如聲音信號(hào)。離散時(shí)間信號(hào)只在離散時(shí)刻才有定義的信號(hào)，例如數(shù)字信號(hào)。周期信號(hào)在一定時(shí)間間隔內(nèi)重復(fù)出現(xiàn)的信號(hào)，例如正弦信號(hào)。非周期信號(hào)不重復(fù)出現(xiàn)的信號(hào)，例如脈沖信號(hào)。1.3信號(hào)的表示信號(hào)可以用數(shù)學(xué)表達(dá)式、圖形或表格等方式進(jìn)行表示。1.4信號(hào)的運(yùn)算加法兩個(gè)信號(hào)相加，得到新的信號(hào)。減法兩個(gè)信號(hào)相減，得到新的信號(hào)。乘法兩個(gè)信號(hào)相乘，得到新的信號(hào)。除法兩個(gè)信號(hào)相除，得到新的信號(hào)。2.1系統(tǒng)的定義系統(tǒng)是一種將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為輸出信號(hào)的裝置或過(guò)程。2.2線性時(shí)不變系統(tǒng)線性時(shí)不變系統(tǒng)滿足疊加性和時(shí)不變性，是信號(hào)與系統(tǒng)分析的重要模型。2.3系統(tǒng)的特性1穩(wěn)定性2因果性3線性4時(shí)不變性3.1連續(xù)時(shí)間信號(hào)的傅里葉級(jí)數(shù)表示用一系列正弦信號(hào)的線性組合來(lái)表示周期信號(hào)，是信號(hào)分析的重要工具。3.2連續(xù)時(shí)間信號(hào)的傅里葉變換將時(shí)間域信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻率域信號(hào)，可以更直觀地分析信號(hào)的頻率成分。3.3連續(xù)時(shí)間信號(hào)的性質(zhì)1線性2時(shí)移3頻移4卷積4.1離散時(shí)間信號(hào)的傅里葉級(jí)數(shù)表示將周期離散時(shí)間信號(hào)表示為一系列復(fù)指數(shù)信號(hào)的線性組合。4.2離散時(shí)間信號(hào)的傅里葉變換將離散時(shí)間信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻率域信號(hào)，可以分析其頻率成分。4.3離散時(shí)間信號(hào)的性質(zhì)1周期性2線性3時(shí)移4頻移5.1拉普拉斯變換簡(jiǎn)介將時(shí)間域信號(hào)轉(zhuǎn)換為復(fù)頻率域信號(hào)，可以方便地分析系統(tǒng)響應(yīng)。5.2拉普拉斯變換的性質(zhì)5.3LTI系統(tǒng)的分析利用拉普拉斯變換可以分析LTI系統(tǒng)的頻率響應(yīng)、穩(wěn)定性和傳遞函數(shù)。6.1Z變換簡(jiǎn)介將離散時(shí)間信號(hào)轉(zhuǎn)換為復(fù)頻域信號(hào)，是分析離散時(shí)間系統(tǒng)的重要工具。6.2Z變換的性質(zhì)1線性Z變換是線性的。2時(shí)移時(shí)移會(huì)改變Z變換的表達(dá)式。3頻移頻移會(huì)改變Z變換的表達(dá)式。4卷積時(shí)域卷積對(duì)應(yīng)頻域相乘。6.3離散時(shí)間LTI系統(tǒng)的分析利用Z變換可以分析離散時(shí)間LTI系統(tǒng)的頻率響應(yīng)、穩(wěn)定性和傳遞函數(shù)。7.1采樣和重建將連續(xù)時(shí)間信號(hào)轉(zhuǎn)換為離散時(shí)間信號(hào)，并通過(guò)重建恢復(fù)原始信號(hào)。7.2采樣定理采樣頻率必須大于信號(hào)最高頻率的兩倍才能保證信號(hào)重建的質(zhì)量。7.3模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的過(guò)程，是現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理的基礎(chǔ)。8.1濾波器的概念濾波器是根據(jù)信號(hào)的頻率特性進(jìn)行選擇性地通過(guò)或阻斷信號(hào)的器件。8.2理想濾波器理想濾波器在特定頻率范圍內(nèi)完全通過(guò)或阻斷信號(hào)，在實(shí)際應(yīng)用中無(wú)法實(shí)現(xiàn)。8.3實(shí)際濾波器設(shè)計(jì)實(shí)際