信號(hào)與系統(tǒng)的基本概念教學(xué).pptVIP

1,第一章 信號(hào)與系統(tǒng)的基本概念,1-1 信號(hào)及其分類,1、信號(hào)：消息的運(yùn)載工具和表現(xiàn)形式 2、表示： 函數(shù)：f(t)=Amcos(t+),波形：,數(shù)據(jù)：,3、分類：,周期信號(hào) 非周期信號(hào),連續(xù)信號(hào) 離散信號(hào),能量信號(hào) 功率信號(hào),確定信號(hào) 隨機(jī)信號(hào),消息、信號(hào)、信息,2,2、直流信號(hào),f(t)=Amcos(t+),1-2 常用連續(xù)時(shí)間信號(hào),1、正弦信號(hào),(-t),f(t)=A,(-t),3、單位階躍信號(hào),性質(zhì)：切除性 y(t)=f(t)U(t),3,4、單位門信號(hào),5、單位沖激信號(hào),性質(zhì)：,U(t)與(t)關(guān)系：,或,4,例1：畫出下列信號(hào)時(shí)域波形 f(t)=5U(-t-1),例2：求下列表達(dá)式值,y(t)=U(t2+5t+4),=3/2,=13/8,5,6、單位沖激偶信號(hào),性質(zhì)：,例:求,=2,=(t)+U(t),6,7、單位符號(hào)信號(hào),8、單位斜坡信號(hào)：,單位斜坡信號(hào)與階躍信號(hào)、沖激信號(hào)關(guān)系：,7,9、復(fù)指數(shù)信號(hào),特點(diǎn)： (1) s=0: f(t)=K （直流信號(hào)） (2) =0:,其中,(-t),(3) =0:,（等幅正弦信號(hào)）,（幅值為指數(shù)函數(shù)的正弦信號(hào)）,（實(shí)指數(shù)信號(hào)）,(4) s=+j:,8,10、抽樣信號(hào)：,性質(zhì)： (1)f(t)=f(-t) (2)f(0)=1 (3),(-t),9,1-3 連續(xù)時(shí)間信號(hào)時(shí)域變換與運(yùn)算,一、信號(hào)運(yùn)算：,2）y(t)=f1(t) f2(t),3）y(t)=Af (t),f1(t),f2(t),y(t),f1(t),f2(t),y(t),y(t),y(t),y(t),f(t),f(t),f(t),1）y(t)=f1(t)+f2(t),10,1）折疊：y(t)=f (-t),二、信號(hào)變換：,2）時(shí)移：y(t)=f (t-to),3）倒相：y(t)=-f (t),4）展縮：y(t)=f (at) 其中：a0,當(dāng)01時(shí)： y(t)相對(duì)f(t)壓縮a倍.,11,解:,練習(xí)1:已知f(t)如圖所示，求f(2t)和f(t/2)的波形。,12,解：,練習(xí)2:已知f(t)如圖所示，求 y(t)=f(-3t+6)的波形。,方法2：,方法3：,方法1,展縮,折疊,平移,平移,展縮,折疊,13,解:,例:已知f(t)如右圖所示，求其一次微分后的波形y(t)。,14,三、信號(hào)分解：,其中：,1）f(t)=fD(t)+fA(t),直流分量（平均值）,交流分量,2）f(t)=fo(t)+fe(t),其中：,奇分量,偶分量,例1：求fD(t)和fA(t),例2： 求fo(t)和fe(t),15,任意信號(hào)的其它分解：,矩形分解,3）任意連續(xù)時(shí)間信號(hào)可分解為沖激信號(hào)的連續(xù)和。,16,4）任意連續(xù)時(shí)間信號(hào)可分解為階躍信號(hào)的連續(xù)和。,17,5） f (t) =C1 f1(t)+ C2 f2(t) + +Cn fn(t) 其中： f1(t)、 f2(t)、 fn(t)完備正交函數(shù)集,6）,7）,18,1-4 連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的基本概念,一、系統(tǒng)概念,1）定義：相互作用、相互依賴事物集合，具有特定功能的整體。 2）功能：完成信號(hào)產(chǎn)生、變換、運(yùn)算等。 3）分類：,集中參數(shù)系統(tǒng) 分布參數(shù)系統(tǒng),線性系統(tǒng) 非線性系統(tǒng),連續(xù)系統(tǒng) 離散系統(tǒng),時(shí)不變系統(tǒng) 時(shí)變系統(tǒng),動(dòng)態(tài)系統(tǒng) 靜態(tài)系統(tǒng),因果系統(tǒng) 非因果系統(tǒng),單輸入/單輸出系統(tǒng) 多輸入/多單輸出系統(tǒng),19,二、線性時(shí)不變系統(tǒng)特性,1、齊次性,2、疊加性,4、時(shí)不變性,3、線性,5、微分性,6、積分性,7、因果性,20,8、響應(yīng)可分解性,9、零輸入線性,10、零狀態(tài)線性,例：判斷下列系統(tǒng)為哪種系統(tǒng)？,21,三、信號(hào)與系統(tǒng)分析,2、系統(tǒng)分析：已知系統(tǒng)模型，研究系統(tǒng)對(duì)各種激勵(lì)信號(hào)作用下的響應(yīng)特性。,4、分析方法：,3、信號(hào)與系統(tǒng)分析的意義： （1）信號(hào)時(shí)間特性與系統(tǒng)時(shí)間特性匹配； （2）信號(hào)頻率特性與系統(tǒng)頻率特性匹配； （3）信號(hào)功率特性與系統(tǒng)負(fù)載功率匹配； （4）信號(hào)信息含量與系統(tǒng)容量匹配；,分解,階躍信號(hào) 沖激信號(hào) 正弦信號(hào) 指數(shù)信號(hào)等,基本信號(hào)特性,復(fù)雜信號(hào)特性,基本信號(hào),1、信號(hào)分析：復(fù)雜信號(hào),時(shí)域法/變域法,內(nèi)部法/外部法,22,例1： 右圖所示系統(tǒng)已知：,則對(duì)下圖所示系統(tǒng)，,解：,對(duì)所示的級(jí)聯(lián)系統(tǒng)，有,23,例2： 已知：f1(t) 作用于某線性時(shí)不變系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng)為y1(t)，如圖所示。求f2(t) 作用于該系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng)為y2(t)。,y2(t)=y1(t) -y1(t-1) +y1(t-2),解:,f2(t)=f1(t) -f1(t-1) +f1(t-2),24,例3： 已知某線性時(shí)不變系統(tǒng)，當(dāng)激勵(lì)f(t)=U(t)，初始狀態(tài)x1(0-)=1，,（1）激勵(lì)f(t)=0，初始狀態(tài)x1(0-)=1， x2(0-)=2時(shí)的響應(yīng)y3(t)=？ （2）激勵(lì)f(t)=2U(t)，初始狀態(tài)為零時(shí)的響應(yīng)y4(t)=？,x2(0-)=2時(shí)，響應(yīng)y1(t)=6e-2t -5e-3t；當(dāng)激勵(lì)f(t)=3U(t)，初始狀態(tài)保持不變時(shí)，響應(yīng)y2(t)=8e-2t -7e-3t。求：,解:,當(dāng)激勵(lì)f(t)=U(t)，初始狀態(tài)x1(0-)=1， x2(0-)=2時(shí)，響應(yīng),=6e-2t -5e-3t,當(dāng)激勵(lì)f(t)=3U(t)，初始狀態(tài)保持不變時(shí)，響應(yīng),=8e-2t -7e-3t,可得 yf(t) =e-2t -e-3t