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信号与线性系统分析 ——多媒体教学课件 信号与系统课题组 2006.2 绪论 信息时代的特征—— 用信息科学和计算机技术的理论和手段来解决科学、工程和经济问题 《信号与系统》要解决的问题 什么是信号？ 信号是消息的表现形式，消息则是信号的具体内容。 什么是系统？ 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。 信号作用于系统产生什么响应？ 信号与系统问题无处不在 通讯 古老通讯方式：烽火、旗语、信号灯 近代通讯方式：电报、电话、无线通讯 现代通讯方式：计算机网络通讯、视频电视传播、卫星传输、移动通讯 信息科学已渗透到所有现代自然科学和社会科学领域 工业监控、生产调度、质量分析、资源遥感、地震预报、人工智能、高效农业、交通监控 宇宙探测、军事侦察、武器技术、安全报警、指挥系统 经济预测、财务统计、市场信息 、股市分析 电子出版、新闻传媒、影视制作 远程教育、远程医疗、远程会议 虚拟仪器、虚拟手术 生物医学信号处理应用举例 《信号与系统》课程大纲 第一章 信号与系统 基本信号、奇异信号和正交函数信号、信号的基本运算、系统的描述、系统的性质。 第二章 连续时间系统的时域分析 描述系统的微分方程，零输入和零状态响应 冲激响应和阶跃响应 卷积积分及其性质 《信号与系统》课程大纲 第三章离散系统的时域分析 差分方程及其求解、单位序列响应、卷积和 第四章连续系统的频域分析 正交函数、傅立叶级数 周期信号和非周期信号的频谱 周期信号和非周期信号的傅立叶变换，傅立叶变换的基本性质， 卷积定理和抽样定理 《信号与系统》课程大纲 第五章 连续系统的S域分析 拉氏正逆变换、收敛域及其性质和应用，系统函数、系统的S域框图、电路的S域模型、拉氏变换与傅氏变换 第六章离散系统的Z域分析 从拉氏变换到正逆Z变换、收敛域、 Z变换的基本性质、用Z变换解差分方程、系统函数、系统的Z域框图、S域与Z域的关系、系统的频率响应 《信号与系统》课程大纲 第七章 系统函数 由零极点决定系统的时域特性、频响特性、稳定性，全通函数与最小相移、系统的稳定性、信号流图、系统模拟 第八章 系统的状态变量分析 状态方程、状态方程的解、连续系统和离散系统状态方程的解 《信号与线性系统分析》选用教材 高等教育出版社，吴大正、杨林耀、张永瑞编写的《信号与线性系统分析》（第三版）；1998年10月第3版。 该书基本概念清楚，数学推导严谨，理论系统性强，例题具有代表性，图解说明性强，习题丰富，文字简洁 便于自学 参考书目录 《信号与线性系统分析》朱钟霖 主编，中国铁道出版社，1998 《信号与系统例题分析及习题》乐正友、杨为理、应启珩著，清华大学出版社 《信号与系统习题及精解》王保祥 胡航 编哈尔滨工业大学出版社 《掌握和精通MATLAB》张志涌、刘瑞桢、杨祖樱著，北京航空航天大学出版社 后续课程 数字信号处理 自动控制原理 数字图象处理 通信原理 对学好本课程的要求 切实掌握和熟练运用基本概念； 利用好数学工具分析和解决问题； 认真完成作业； 重视自学能力培养(包括本课程和先导课程)； 正确对待多媒体课件教学. 第一章 信号与系统 信号的描述与分类 基本典型信号 信号的基本运算 系统的描述 系统的性质 §1.1 信号的描述与分类 信号的描述 物理上： 信号是信息寄寓变化的形式 数学上： 信号是一个或多个变量的函数 形态上：信号表现为一种波形 自变量：时间、位移、周期、频率、幅度、相位 信号的数学描述——表达式 对 阻 尼 振 荡 的 数 学 描 述 一段鸟鸣的声音的时域波形 鸟鸣在不同频率时的幅度分布—频谱 鸟鸣声的时—频谱阵图 图象携带信息特征——轮廓 波 形 的 三 维 描 述 等 高 面 的 表 示 信号分类 确定信号与随机信号 连续信号与离散信号 周期信号与非周期信号 一维信号与多维信号 能量信号与功率信号 (1) 确定信号与随机信号 确定信号：能以确定的时间函数表示的信号，如正弦信号； 随机信号：不能以确定的时间函数而只能以其统计特性描述的信号，如通信中传输的信号等。 (2) 连续信号与离散信号 连续时间信号 离散时间信号 (3) 周期信号和非周期信号 周期信号：依一定的时间间隔周而复始的信号，连续与离散时间周期信号(周期分别为T和N) 为 非周期信号：不具有周期的信号 (4) 一维信号与多维信号 一维信号:用一个变量描述的信号,如随时间变化的信号;