信号与系统资料课件

2023信号与系统资料课件目录contents信号与系统概述信号的时域分析信号的频域分析系统的特性与分析信号与系统在现代通信中的应用信号与系统概述01分类离散时间信号：信号在时间上离散变化的，如数字信号。非周期信号：不具有周期性的信号。定义：信号是携带信息的物理量，它可以传递、处理和存储信息。连续时间信号：信号在时间上连续变化的，如模拟信号。周期信号：在一定时间内重复出现的信号。010203040506信号的定义与分类定义：系统是由相互关联、相互作用的部分组成的整体，用于接收、处理和输出信号。系统的定义与分类分类连续时间系统：处理连续时间信号的系统。离散时间系统：处理离散时间信号的系统。系统的定义与分类线性系统非线性系统时不变系统时变系统系统的定义与分类01020304输出与输入成线性关系的系统。输出与输入不成线性关系的系统。系统特性不随时间变化的系统。系统特性随时间变化的系统。重要性：信号与系统是信息处理的核心，是现代通信技术、电子技术、自动控制等领域的基础。信号与系统的重要性及应用领域应用领域通信：信号的传输、调制、解调等。音频和视频处理：音频、视频信号的压缩、增强、去噪等。信号与系统的重要性及应用领域通过处理输入信号来控制物理系统的行为。控制系统测量信号的获取、转换和处理等。仪器仪表生物医学信号的获取、处理和分析，如心电图、脑电图等。生物医学工程如图像处理、模式识别、人工智能等。其他领域信号与系统的重要性及应用领域信号的时域分析02两个信号可以相加或相乘，产生新的信号。相加不会改变信号的频率特性，而相乘会导致频率成分的变化。信号相加与相乘信号可以在时间轴上平移，平移不会改变信号的频率特性，但会改变信号的相位。信号平移通过改变信号的时间尺度，可以实现信号的加速或减速。尺度变换会影响信号的频率特性。信号尺度变换基本信号运算卷积积分的计算通过翻转、平移和积分等步骤来计算两个函数的卷积积分，计算过程中需要考虑函数的定义域和值域。定义与性质卷积积分是信号与系统分析中一种重要的运算，描述了两个函数在一定时间范围内的相互作用。它具有交换性、结合性和分配性等性质。卷积积分的应用卷积积分在信号处理、滤波、系统响应等领域有着广泛的应用，可以用来描述输入信号经过系统后的输出响应。卷积积分定义与计算01卷积和是离散信号序列的一种运算，通过对两个序列进行翻转、平移和求和等操作来计算卷积和。卷积和与线性时不变系统02卷积和是线性时不变系统的重要工具，可以用来描述系统对输入序列的响应。线性时不变系统的输出序列可以通过输入序列与系统冲激响应的卷积和来计算。卷积和的性质及应用03卷积和具有交换性、结合性和分配性等性质，可以在数字信号处理、图像处理、通信等领域中应用，实现信号的滤波、卷积码编码等操作。卷积和信号的频域分析03傅里叶级数展开周期信号通过傅里叶级数展开，得到各次谐波的振幅和相位，进而分析信号的频谱特性。幅度频谱与相位频谱通过傅里叶级数表示，可以得到周期信号的幅度频谱和相位频谱，揭示信号在不同频率下的幅度和相位分布。基波分量与高次谐波分量周期信号可以分解为基波分量和高次谐波分量的线性组合，各分量频率是基频的整数倍。周期信号的傅里叶级数表示非周期信号可以通过傅里叶变换表示为频谱函数，揭示信号在频域上的特性。傅里叶变换定义频谱函数求解傅里叶变换性质通过求解傅里叶变换，可以得到非周期信号的频谱函数，包括幅度谱和相位谱。傅里叶变换具有线性、时移、频移、调制等性质，便于信号的分析和处理。030201非周期信号的傅里叶变换表示离散傅里叶级数：离散周期信号可以通过离散傅里叶级数表示为一系列离散频率分量的线性组合。离散傅里叶变换：离散非周期信号可以通过离散傅里叶变换进行频域分析，得到信号的离散频谱。快速傅里叶变换：利用快速傅里叶变换算法，可以高效计算离散信号的傅里叶变换，实现信号的实时分析和处理。以上内容涵盖了信号的频域分析中的基本概念和方法，包括周期信号的傅里叶级数表示、非周期信号的傅里叶变换表示以及离散信号的频域分析等内容。这些内容对于深入理解信号与系统的基本理论和应用具有重要意义。离散信号的频域分析系统的特性与分析04系统输出与输入成正比，满足叠加原理，即系统对多个输入的响应等于每个输入单独作用时的响应之和。线性特性系统输出与输入之间不存在简单的比例关系，不满足叠加原理，通常表现出更复杂的输入输出特性。非线性特性系统的线性与非线性特性系统的特性不随时间改变，即输入信号在时间上平移后，系统输出也相应地在时间上平移，而形状不变。系统的特性随时间变化，即系统的响应不仅取决于输入信号的幅度，还与输入信号的时间位置有关。系统的时不变性与时变特性时变特性时不变性因果性系统的输出仅与当前及以前的输入有关，与未来的输入无关。即系统不存在预知未来的能力。稳定性系统在受到扰动后，能够逐渐回到平衡状态。稳定的系统输出不会无限增长，而是在一定范围内波动。系统的因果性与稳定性分析频率响应系统在不同频率输入信号作用下的输出特性。通过频率响应分析，可以了解系统对不同频率成分的处理能力。滤波器设计根据特定需求，设计具有特定频率响应特性的系统（滤波器）。例如，低通滤波器允许低频信号通过而滤除高频噪声，高通滤波器则相反。系统的频率响应及滤波器设计信号与系统在现代通信中的应用05通过改变信号的幅度来传递信息，如调幅广播（AM）。幅度调制频率调制相位调制解调技术通过改变信号的频率来传递信息，如调频广播（FM）。通过改变信号的相位来传递信息，常用于数字通信。将调制信号还原成原始信号，需要准确的同步和解调算法。调制与解调技术03码分复用（CDM）通过不同的编码方式将多路信号复用到同一通信线路上，常见于扩频通信。01时分复用（TDM）将时间划分为若干时隙，每个时隙传输一路信号，实现多路信号在同一通信线路上传输。02频分复用（FDM）将频率划分为若干子频带，每个子频带传输一路信号，实现多路信号同时传输。多路复用技术通过数字信号处理技术实现滤波功能，用于去除噪声、提取有用信号等。数字滤波器通过编码技术提高信号抗干扰能力，保证通信可靠性；解码则用于还原原始信