信号与系统的概述剖析.doc

第1章 信号与系统的概述 1.1 学习要求 1、掌握信号与系统的基本概念掌握典型的基本信号、信号的分类熟练理解线性时不变系统的描述、特性及分析方法 1.4内容摘要 1.4.1信息信号和系统 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、指令、数据和信号等有关周围环境的知识。消息是指用来表达信息的某种客观对象，如电报中的电文、电话中的声音、电视中的图像和雷达探测的目标距离等等都是消息。信号，是指消息的表现形式，是带有信息的某种物理量，如电信号、光信号和声信号等等。信号代表着消息，消息中又含有信息，因此信号可以看作是信息的载体。 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。系统是由各个不同单元按照一定的方式组成并完成某种任务的整体的总称。 1.4.2信号的分类与描述 1、确定性信号与随机信号 确定性信号是对于指定的某一时刻，可确定相应的函数值与之对应（有限个不连续点除外）。 随机信号不能以明确的数学表示式表示，只能知道该信号的统计特性。 2、连续时间信号与离散时间信号 连续时间信号最明显的特点是自变量在其定义域上除有限个间断点外，其余是连续可变的，简称连续信号。幅值和时间都是连续的信号，又称为模拟信号。 离散时间信号是指时间（其定义域为一个整数集）是离散的，只在某些不连续的时刻给出函数值，在其它时间没有定义的信号（或称序列），简称离散信号。时间与幅值都具有离散性的信号成为数字信号。 3、实信号与复信号 用物理方法可实现的信号都是时间的实函数，即在各时刻的函数值均为实数，统称为实信号。 复信号由实部和虚部组成，虽然在实际中不能产生复信号，但是为了便于理论分析，有时采用复信号来代表某些物理量。 4、周期信号与非周期信号 一个连续信号，若对所有均有，则称为连续周期信号，满足上式的最小值称为的周期。 当时，变为非周期信号。 5、能量信号与功率信号 能量为有限值的信号称为能量有限信号，简称能量信号。功率为有限值的信号称为功率有限信号，简称功率信号。有些信号既不属于能量信号，也不属于功率信号。 6、普通信号与奇异信号 本身包含不连续点,或者其导数与积分不存在不连续点的信号称为奇异信号。 7、一维信号与多维信号 一维信号是由一个自变量描述的信号，多维信号是由多个自变量描述的信号。 1.4.3 常用典型信号及其基本特性 1、正弦型信号 ，式中，A、和分别为正弦信号的振幅、角频率和初相位。正弦型信号是周期信号，其周期T、频率f和角频率ω之间的关系为。 2、指数信号 ，根据式中和在复数域内的不同取值，有以下三种情况：若和均为实常数，则为实指数信号；若，，则为虚指数信号；当和均为复数时，为复指数信号 3、矩形脉冲与三角脉冲 矩形脉冲： 三角脉冲： 4、抽样信号 为偶函数，当时振荡衰减至0。当，。该函数的另一表示式是辛格函数，其表示式为。 5、种形脉冲信号（高斯信号） ，参数是当由最大值下降为时所占据的时间宽度。 1.4.4 奇异信号及其基本特性 1、单位斜变信号 2、单位阶跃信号 或 3、单位冲激信号 ， 具有如下性质： （1）抽样特性： （2）偶函数性质： （3）尺度特性： （4）冲激函数和阶跃函数的关系： ， 或 4、冲激偶函数 冲激函数的微分为具有正、负极性的一对冲激（其强度无穷大），称作冲激偶函数，并且以表示。 1.4.5信号的基本运算及波形变换 1、相加： 2、相乘： 3、时移：，其中为常数。若，则的波形沿时间轴向右移动，反之向左移动。 4、反褶：，将的波形绕纵坐标轴翻转。 5、尺度变换：，时表示沿时间轴压缩成原来的倍；时表示沿时间轴扩展为原来的倍。 6、微分： 7、积分： 8、对称：如果信号满足若信号与其反折后的信号相同，即 ，则称此信号是偶对称；如果满足若信号与其褶后的信号只在符号上不同，即 则称它是奇对称。 1.4.6信号的分解 1、 直流分量和交流分量 设原信号为，分解为直流分量与交流分量，则原信号可表示为 。 2、偶分量和奇分量偶分量的定义为 ，式中，，。，，， 3、脉冲分量 一个信号可以近似地分解成冲激脉冲分量之和的形式：。 4、实部分量和虚部分量 ，式中 ，。 1.4.7 系统模型、特性及分类 1、系统模型 （1）输入-输出描述法：着眼于系统激励与响应之间的关系，并不关心系统内部变量的情况。通常，连续时间系统通常是用微分方程来描述的，而离散时间系统是用差分方程