当前课程知识点:信号与系统分析 > 第一章 信号与系统 > 1-1 绪言 > 视频1-1 绪言
大家好
今天我们介绍第一章—信号与系统
首先学习第1.1节绪言
本节的主要内容包括
信号的概念
系统的概念
以及信号与系统分析的概念
先了解信号的概念
对于信号 在生活中并不陌生
例如 我们听到的上课铃
是声音信号
在交通路口看到的红绿灯 是光信号
电视机接受的是电信号
广告牌上的是文字 图像信号 等等
可见 信号无处不在
已经深入人类社会的各个方面
那么 什么是信号呢
从前面的例子可知
信号是各类信息的运载工具
例如铃声表示该上课了
红绿灯表示是否通行
由此可见 声 光 电等信号都包含有一定的意义
这些意义统称为信息或消息
信息是抽象的
需要借助某种方式才能表达出来
例如用符号 语言 文字 图像和数据等进行表示
称之为消息
消息一般难以高效 可靠地进行远距离传输
需要将它们转换为某种变化的物理量
如声光电等
这就是信号
例如 在现代社会
人们用电信号传送声音 图像 文字等消息
这些消息中都包含着一定的信息
本课程中对 信息 和 消息 两词不加严格区分
由此建立信号的基本概念
即信号是消息的载体
是消息的表现形式
从物理层面而言
信号是携载有信息的
随时间或空间变化的物理量
电信号容易产生
便于控制 易于处理
是应用最为广泛的物理量
许多非电的物理量如压力 流速 声音 图像等
都可以利用转换器变换为电信号进行表示和传输
如右图所示的心电图信号
就是将心肌细胞的活动转换为电信号并用图形表示出来
本课程讨论的信号都是指电信号
简称信号
就集总参数电系统而言
电信号的基本形式是随时间变化的电压u(t)或电流i(t)
从数学观点考虑
信号就是时间的函数f(t)
是由具体信号抽象出的数学模型
因此描述信号的常用方法是时间变量t的函数表达式f(t)
或函数的图形表示
称为信号的波形
例如单边衰减指数信号的函数表达式是f1(t)
根据该表达式可以画出信号的波形如图
在本门课程中
信号 与 函数 两词常相互通用
信号可分为一维信号和 n 维信号
当信号是一个独立变量的函数时
称为一维信号 如f(t)
如果信号是n 个独立变量的函数
就称为n维信号
如灰度图像是空间坐标x,y的二维函数f(x,y)
而视频序列是运动图像
可表示为空间坐标x,y和时间坐标t的三维信号f(x,y,t)
按照信号随时间变化的规律
信号可分为确定信号和随机信号
确定信号是指可以用确定的时间函数表示的信号
如右图所示的信号f 2(t)
对于给定的某一时刻 t
有确定的对应函数值cos(ωt)
正弦信号
指数信号
各种周期信号等都是确定信号的例子
随机信号不是时间t的确定函数
如右图所示的信号f 3(t)
它在任意确定时刻的取值都是不确定的
只能通过大量试验
测出它在某些确定时刻上取某些值的可能性的分布
噪音 电路元件中的热噪声电流等
都是随机信号的例子
实际传输的信号几乎都是随机信号
因为若传输的是确定信号
则对接收者来说
就不可能由它得知任何新的信息
从而失去了传送消息的意义
研究随机信号要用概率 统计的方法和观点
虽然如此
研究确定信号仍是十分重要的
因为它是一种理想化的模型
是研究随机信号的重要基础
本门课程中只讨论确定的一维信号
下面讨论系统的概念
什么是系统呢
系统在哲学意义上的涵义非常广泛
是指若干相互关联 互相作用的事物组合而成具有特定功能的整体
不同的系统有不同的属性和规律
如太阳系 通信系统 控制系统 经济系统 生态系统等
通信 控制系统是信息科学与技术领域的重要组成部分
它们还可以组合成更复杂的系统
通信系统的基本作用是对信号进行传输和处理
如古代用烽火传送边疆警报
这是原始的光通信系统
在现代社会
手机 电视机 通信网 计算机网等都可以看成是通信系统
它们用电信号传送语音 图象 文字等各种消息
在本门课程中
系统用方框表示
不关注其内部结构
而仅关心系统响应与激励之间的关系
即只关心其外部特性
系统的基本作用是对输入信号进行加工和处理
将其转换为所需要的输出信号
在电子系统中
系统通常是电子线路
如由R、L、C 组成的滤波器
电系统是指对电信号进行产生 传输 加工处理和存储的电路或设备
简称系统
电系统具有特殊的重要地位
某个电路的输入
输出是完成某种功能
如微分 积分 放大
也可以称系统
在电子技术领域中
系统 电路 网络三个名词在一般情况下可以通用
最后学习信号与系统分析的概念
首先讨论为什么把信号与系统这两个概念联系在一起
这是因为
1.信号是消息的载体
必定由系统产生 发送 传输与接收
离开系统没有孤立存在的信号
2.系统的重要功能就是对信号进行加工 变换与处理
没有信号
系统的存在就没有意义
由此可见信号与系统是密不可分的
二者相辅相成
作为一个整体存在
所以信号的概念与系统的概念是相互依存
紧密联系在一起的
信号理论和系统理论涉及范围广泛
内容十分丰富
信号理论包括信号分析
信号传输
信号处理和信号综合
系统理论包括系统分析和系统综合
信号分析
主要讨论信号的表示 分类 运算和信号的性质等
系统分析
主要研究对于给定的系统
在输入信号作用下产生的输出信号
即求响应的问题
系统综合则是研究如何按照给定的需求设计或综合系统
一般而言
信号分析和系统分析是信号传输 处理 综合
以及系统综合的共同理论基础
本课程主要研究信号分析和系统分析的基本概念和基本方法
为进一步学习 研究相关理论打下基础
学习信号与系统分析课程
要解决的主要问题是
真正理解什么是信号
什么是系统
以及信号作用于系统产生什么样的响应
好 本节内容就讲到这里
谢谢大家
-1-1 绪言
--视频1-1 绪言
--课件1-1 绪言
--讨论题
--讨论题
-1-2 信号的分类
--讨论题
-1-3 信号的基本运算
--讨论题
- 1-4 阶跃函数和冲激函数
--讨论题
-1-5 系统的描述
--讨论题
-1-6 系统特性和分析方法
--讨论题
--讨论题
-判断题
-单选题
-填空题
-讨论题
-画图题
-2-1 LTI连续系统微分方程的经典解
--讨论题
-2-2 LTI连续系统的响应
--讨论题
-2-3 冲激响应和阶跃响应
--讨论题
-2-4 卷积积分
--讨论题
-2-5 卷积积分的性质
--讨论题
-判断题
-单选题
-填空题
-讨论题
-3-1 LTI离散系统的描述及经典解
--讨论题
--讨论题
-3-2 LTI离散系统的响应
--讨论题
-3-3 单位序列响应和阶跃响应
--讨论题
- 3-4 卷积和及性质
--讨论题
-判断题
-单选题
-填空题
-讨论题
- 4-1 信号分解为正交函数
--讨论题
-4-2 周期信号的傅里叶级数
--讨论题
-4-3 周期信号的频谱
--讨论题
-4-4 傅里叶变换
--讨论题
-4-5 傅里叶变换的性质I
--讨论题
- 4-6 傅里叶变换的性质II
--讨论题
-4-7 周期信号的傅里叶变换
--讨论题
-4-8 连续系统的频率响应
--讨论题
-4-9 LTI连续系统的频域分析
--讨论题
-4-10 无失真传输与低通滤波
--讨论题
-4-11 取样定理
--讨论题
-判断题
-单选题
-填空题
-讨论题
-综合题
-5-1 拉普拉斯变换定义与收敛域
--讨论题1
--讨论题2
- 5-2 单边及常见信号的拉普拉斯变换
--讨论题
-5-3 拉普拉斯变换性质Ⅰ
--讨论题
-5-4 拉普拉斯变换性质Ⅱ
--讨论题
-5-5 拉普拉斯逆变换
--讨论题
--讨论题
-5-6 LTI连续系统的复频域分析
--讨论题
-5-7 拉普拉斯变换的应用-电路的S域分析
--讨论题
-5-8 拉普拉斯变换的应用-LTI系统的S域框图
-讨论题
-判断题
-单选题
-填空题
-讨论题
-6-1 Z变换定义与收敛域
--讨论题
-6-2 Z变换的基本性质I
--讨论题
-6-3 Z变换的基本性质II
--讨论题
-6-4 逆Z变换
--讨论题
-6-5 LTI离散系统的Z域分析
--讨论题
-6-6 Z变换的应用----LTI系统的Z域框图
--讨论题
-判断题
-单选题
-填空题
-讨论题
-7-1 系统函数与系统特性
--讨论题
- 7-2 系统的因果性和稳定性
--讨论题
-7-3 信号流图
--讨论题
-7-4 系统结构
--讨论题
-判断题
-单选题
-填空题
-讨论题
-综合题
-8-1 基于MATLAB的信号表示与可视化
-8-2 信号时域运算的MATLAB实现
--讨论题
-8-3 卷积和与卷积积分的MATLAB实现
- 8-4 LTI系统时域分析的MATLAB实现
-8-5 连续信号频域分析的的MATLAB实现
-8-6 连续系统频域分析的的MATLAB实现
-8-7 连续系统系统函数与系统特性的MATLAB分析
--视频8-7 连续系统系统函数与系统特性的MATLAB分析
--课件8-7 连续系统系统函数与系统特性的MATLAB分析
-8-8 离散系统系统函数与系统特性的MATLAB分析
--视频8-8 离散系统系统函数与系统特性的MATLAB分析
--课件8-8 离散系统系统函数与系统特性的MATLAB分析
-讨论题

