西安交通大学-电信学院-信号与系统A（课件讲义）.pdf

信号与系统A (Signals and Systems) 绪论 本章内容 本课程要研究的问题是什么？ • 本课程的任务和地位。 • 为什么要学习该课程？ • 怎样才能学好该课程？ 一.信号与系统的概念 信号与系统的概念出现在范围相当广泛 的各种领域，信号与系统的思想在很多科学 技术领域起着很重要的作用。如：通信、航 空航天、电路设计、生物工程、声学、地震 学、语音和图象处理、能源产生与分配、化 工过程控制、工业自动化等等。 1 虽然在不同领域所表现出的信号与系统的 物理性质不同，但有两个基本点是共同的， 即： 1. 信号总是作为一个或几个独立变量（自 变量）的函数而出现，并携带着某些物理现 象或物理性质的相关信息。 正弦波信号 心电图信号 2 颈部核磁共振成像 2. 系统总会对给定的信号作出响应，产生另一 个信号或另外的几个信号。 几个基本概念： 1. 信息：是指存在于客观世界的一种事物形 象，一般泛指消息、情报、数据、指令等有 关周围环境的知识。凡是物质的形态、特性 在时间或空间上的变化，及人类的各种社会 活动都会产生信息。人类通过自己的感觉器 官从客观世界获取各种信息。 3 2. 消息：是用来表达信息的某种客观对象。如电 报报文、电视图象、火光、声音、文字、图表、 数字等等。 信息是对消息中的不确定性的度量。 3. 信号：是消息的表现形式，消息是信号的 具体内容。信号通常表现为随自变量变化的 物理量。如声、光、电、温度、力、速度 等。 4. 系统：是由若干相互作用和相互依赖的事 物组合而成的具有特定功能的整体。它是一 个非常广泛的概念。系统可以是物理的，也 可以是非物理的。系统可以很简单，也可以 很复杂。 系统 系统 例如：一个RC 电路是一个系统，一架照相机、电 视机、汽车、输变电网、交通网、计算机网络、通信 网、导弹防御控制系统等都是物理的系统；一个政府 的经济决策支持过程、企业的管理调控体系、国家的 司法体系、金融财政体系也是一个系统，只不过是非 物理的系统。 4 因此，系统的概念是非常广泛的。系统分析的理 论与方法当然也是极其重要的。 二. 本课程所涉及的内容 两大模块：信号分析、系统分析 研究对象：确知信号与线性时不变系统 （Linear Time- Invariant System ) • 以信号分解为核心思想，研究确知信号的 分析方法： 信号分析法— 时域分析、频域分析和变换 域分析（包括S域和Z域）. • 以信号分析为基础，建立分析LTI 系统的相 应方法： 系统分析法— 时域分析、频域分析和变 换域分析（包括S域和Z域）. 信号与系统的分类 1. 连续时间信号与离散时间信号 连续时间信号— 自变量连续变化的信号， 信号本身可以有间断点。 离散时间信号—只在某些离散的时间点上 才有定义的信号，本质上是一串有序的数 值，也称为序列。 这两类信号都是自然界客观存在的。 5 2. 连续时间系统与离散时间系统 如果一个系统的输入是连续时间信号，输出 响应也是连续时间信号，则称该系统是连续时 间系统。如果系统的输入与输出都是离散时间 信号，则称该系统是离散时间系统。 长期以来，连续时间信号与系统