当前课程知识点：信号与系统 > 第1章 信号 > 1.4 什么是信号 > 1.4讲 视频
同学们好
通过前三讲的学习
我们对《信号与系统》这门课
已经有了一个全面的认识和了解
这一讲开始进入正题
跟大家聊聊课程的第一个主角
信号
我们先看一个生活场景
喂 皮皮在哪儿呢
在家呢
干嘛呢
看足球呢
那玩儿有啥好看滴
该赢的不赢
该输的不输
看不懂啦
出来吃凉皮吧
好嘞 等我
生活中
类似的通信事件随处 随时可见
通信就是信息的空间传递
而信息的传递必须基于信号的传输才能实现
因为信号是信息的载体
换言之
通信任务的完成必须以信号的传输为前提
用于通信的信号通常是人为产生或控制的
被称为人工信号
比如远古时代的烽火
抗日战争时期的消息树
舰船上的灯语和旗语
键盘输出的数据
人的语音等
另外
还有一类在测量及控制领域经常遇到的信号
由于它们的产生和携带的信息是大自然赋予的
所以
被称为自然信号
比如地壳振动
环境温度和湿度
人体脉搏
打雷闪电等
现实生活中所遇到的信号
都属于人工信号和自然信号这两个范畴
显然
信号是信息的物理载体
在通信 测量及控制等领域扮演着极为重要的角色
根据上述概念
我们可以给出一般信号的定义
信号指一切能够携带信息且可以被人或仪器感知的
客观物理现象或物理量
因为“信号与系统”是“通信原理”
“自动控制原理”等课程的基础课
所以
本课程不讨论信号的信息特性
而只是把它作为一种
可物理实现并在人们社会生产实践中
有所用途的数学函数看待
并认为它是对实际物理信号的概括和抽象
具有代表性和普适性
因此
本课程讨论的“信号”可以认为是
一类随时间变化而变化的物理量
主要指电流和电压信号
这里给出确知信号和随机信号实例
其中
确知信号第一个是正弦型调制信号
第二个是调幅信号
第三个是调频信号
它们是通信原理课程中的基本信号
确知信号是本课程的主角
为了便于在理论上研究物理信号
必须将物理信号抽象为数学模型
即要为信号建模
而这个数学模型就是我们熟悉的“函数”
所谓模型可以认为是物理信号的数学描述
建模的目的
就是便于“纸上谈兵”
这样
本课程中出现的术语“信号”和“函数”
在不加说明的情况下可以互换
下面讲讲第二个问题
信号的表示方法
在我们熟悉的时间域中
信号的表达方式主要有三种
（1）数学表达式
此表达式是时间的函数
（2）图形
可以是根据数学表达式
也可以是根据测量绘出的函数
或因变量随自变量的变化关系图
即信号的波形
（3）表格
多用于对无法得到数学表达式的信号描述
在本课程中
我们还要了解并掌握信号在变换域中的数学表达式
图形和表格三种表达方式
此时
信号的自变量不是时间t 而是实频率ω 复频率s 或z
信号的变换域表达方式是时间域的补充
是研究信号的辅助工具
通常在方程求解过程中或特定的情况下使用
显然
信号的不同数学表达方式也就是信号模型的不同表现形式
第三个问题是讨论信号的基本特性
一般认为信号具有时间 频率 能量和信息四大基本特性
时间特性指信号的大小或幅值 快慢或频率和延迟
或相位随时间变化的关系
频率特性指信号的幅值 相位随频率变化的关系
能量特性指信号的能量或功率随时间或频率的变化规律
信息特性指信号可以携带信息
即信息总是存在于信号的某种变化波形之中
第四个问题
谈谈信号的研究内容
对信号的研究通常包括信号分析和信号处理两个方面
信号分析主要指把一个信号
分解为其各个组成分量的概念 理论和方法
比如
卷积 卷和 傅氏级数 傅氏变换 拉氏变换 z变换等
信号分析可在时域和变换域中进行
信号的变换域分析可以认为是时域分析
在概念和方法上的补充和扩展
比如
频域分析给出的频谱概念对信号的使用
和处理具有重要意义
信号处理主要指按照某种需求或目的
对信号进行的加工 操作 修改和变换
比如
滤波 放大 调制 解调 编码 译码
加密 解密 均衡 平滑 锐化等
第五个问题是信号的分析手段
分析手段主要包括信号的算术运算 时移 翻转
尺度变换 分解 合成 卷积 卷和及作图
最后一个问题
信号的分析目的
因为信号是一个系统的激励和响应
所以
信号分析就是为了便于分析系统
对各种信号的传输 变换或处理特性
即系统特性
简言之
信号分析的目的就是为系统分析提供手段或打下基础
以上就是今天的全部内容
希望大家课后好好看看书
巩固对信号概念的认识和理解
下面进入问答环节
老师
前面说信号有信息特性
是否意味着信号必须携带信息
有没有不携带信息的信号
这个问题问得好
信号可以类比像车 船 飞机这样的载运工具
既然是一种载运工具
那么
就可以载货也可以空载
本课程主要分析信号波形的变化问题
类比载运工具的形状 大小等参数
不涉及其装载的货物
因此
以不携带信息的确知信号为分析对象
老师
既然信号的模型是函数
那么
是否意味着信号也可以有多个自变量
而不是只随一个时间变量变化的函数
是的
信号也可以有多个自变量
比如时间和空间坐标4个自变量
但本课程只分析有一个自变量的时间信号
其分析方法可以推广到多变量信号的分析中
以上就是本讲的全部内容
同学们再见
-1.1 《信号与系统》是门什么样的课？
--1.1讲 视频
-1.2《信号与系统》的特点、学习目的和研究路线
--1.2讲 视频
-1.3《信号与系统》与《电路分析》的关系
--1.3讲 视频
-1.4 什么是信号
--1.4讲 视频
-1.5 信号的分类
--1.5讲 视频
-1.6 八个基本信号
-1.7 信号的分解/合成及作图
--1.7讲 视频
-1.8 什么是卷积积分
--1.8讲 视频
-习题讲解
--第1章 习题讲解
-讨论1
-讨论2
-讨论3
-测试：选择题
-测试：判断题
-2.1 什么是系统？
--2.1讲 视频
-2.2 什么是状态
--2.2讲 视频
-2.3 什么是线性系统
--2.3讲 视频
-2.4 什么是时不变系统和因果系统
--2.4讲 视频
-2.5 什么是动态与静态，开环与闭环，稳定与不稳定系统
--2.5讲 视频
-2.6 什么是系统模型？如何分析系统？
--2.6讲 视频
-习题讲解
--第2章 习题讲解
-讨论1
-讨论2
-讨论3
-测试：选择题
-测试：判断题
-3.1 有哪几种系统时域分析方法
--3.1讲 视频
-3.2 为什么要求冲激响应及阶跃响应
--3.2讲 视频
-3.3 系统时域分析法中的三个问题
--3.3讲 视频
-习题讲解
--第3章 习题讲解
-讨论1
-讨论2
-讨论3
-测试：选择题
-测试：判断题
-4.1 为什么要在频域分析信号？如何分析？
--4.1讲 视频
-4.2 什么是信号的频谱
--4.2讲 视频
-4.3 什么是系统通频带？
--4.3讲 视频
-4.4 如何画周期信号的频谱？
-4.5 为什么要引入傅氏变换？
--4.5讲 视频
-习题讲解
--第4章 习题讲解
-讨论1
-讨论2
-讨论3
-测试：选择题
-测试：判断题
-5.1 为什么要引入拉氏变换？
--5.1讲 视频
-5.2 什么是收敛域？
--5.2讲 视频
-5.3 为什么拉氏变换可以求得全响应？
--5.3讲 视频
-5.4 什么是复频域电路模型分析法？
--5.4讲 视频
-5.5 系统函数的本质是什么，三域分析法之间的关系如何？
--5.5讲 视频
-习题讲解
--第5章 习题讲解
-讨论1
-讨论2
-讨论3
-测试：选择题
-测试：判断题
-6.1 为什么要对系统进行模拟？如何模拟？
-6.2 什么是系统的稳定性？为什么要研究稳定性？
--6.2讲 视频
-6.3 如何判断系统稳定性？
--6.3讲 视频
-习题讲解
--第6章 习题讲解
-讨论1
-讨论2
-测试：选择题
-测试：判断题
-7.1 几个主要的基本离散信号
-7.2 离散信号的几种运算
--7.2讲 视频
-7.3 离散信号与离散系统的时域分析
--7.3讲 视频
-7.4 离散系统时域分析法
--7.4讲 视频
-习题讲解
--第7章 习题讲解
-讨论1
-讨论2
-测试：选择题
-测试：判断题
-8.1 z 变换
--8.1讲 视频
-8.2 离散信号与离散系统的z 域分析
--8.2讲 视频
-习题讲解
--第8章 习题讲解
-讨论1
-讨论2
-测试：选择题
-测试：判断题
-9.1 系统状态模型的建立
--9.1讲 视频
-9.2 系统状态模型的求解
--9.2讲 视频
-习题讲解
--第9章 习题讲解
-讨论1
-讨论2
-测试
-《信号与系统》期末考试试题
