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信号与系统 ——多媒体教学课件 清华大学《信号与系统课组》 1998年10月1日编制 教师——叶大田简介 清华大学教授，博士生导师。专业方向：信号的检测、处理与识别。主讲“信号与系统”、“数字信号处理”、“生物系统建模与仿真”、“医学模式识别”等课程。 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 电力系统中信息技术的应用举例（1）谐波分析 (2)故障诊断——电动机鼠笼断条 （3）长电力传输线的故障检测 生物医学信号处理应用举例 生物医学信号处理应用举例 左边是一段听觉响应的时间信号，没有表现出可以识别的特征 右边是经过小波分析后得到的时间——频率关系平面，得到明显可识别的特征 《信号与系统》课程大纲 第一章 信号与系统概论 基本信号、奇异信号和正交函数信号 第三章 傅立叶变换 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 S域分析、极点与零点 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 第六章 连续时间系统的傅立叶分析 《信号与系统》课程大纲 第七章 离散时间系统的时域分析 差分方程及其求解、单位样值响应、卷积和 第八章 Z变换、离散时间系统的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、离散系统的频率响应和数字滤波器的基本原理与构成 《信号与系统》课程大纲 第九章 离散傅立叶变换和快速傅立叶变 换 离散性与周期性 从离散傅立叶级数到离散傅立叶变换DFT DFT 和 Z变换的关系 快速傅立叶变换 FFT 参考书目录 《信号与系统》Alan V.Oppenheim等著，刘树堂译，西安交通大学出版社1998年3月版 《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 《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 第一章 信号与系统概论 信号的描述 典型信号 信号的自变量变换 系统及其数学模型 系统特性 §1 信号的描述 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 例 ：一张亮度、灰度随空间变化的图象 图象携带信息特征——轮廓 波 形 的 三 维 描 述 等 高 面 的 表 示 横切面的表示 信号分类：连续，离散 连续时间信号 离散时间信号 信号的能量和功率 连续信号能量 离散信号能量 信号的平均功率 瞬时功率 时段总能量 平均功率 欢迎你进入“信号与系统天地” 作者：叶大田 出版：清华大学出版社 信号与系统的概念广泛地涉及很多科学和技术领域。例如通信、航空和航天、地震检测、电子电路、声学、生物工程、气象予报等领域。“信号与系统天地” CAI课件是与大学本科《信号与系统》技术基础课配套的一整套演示文稿。这套课件包括：“生动课堂”、“理解阶梯”、“自测乐园”、“模拟考场”五部分。它采用不同的方式、方法，由浅如深、由理论到实践地把学生带入《信号与系统天地》。 你若是初学者，请你带着求知的渴望，全神惯注加入“生动课堂”；脚踏实地地攀登“理解阶梯”；在“自测乐园”里，有不同层面、不同类型的问题等待你去回答。或和你的同学比赛，或你自己悄悄地自测，本课件将记录下你学习的记录和成绩；如果你真的一步一个脚印地走过来，那麽，请你满怀自信地走进“模拟考场”吧，你将以较高的分数表明你对该课程的全面理解和运用已达到课程的要求。 下面，