【920信号与系统笔记】第一章 绪论(管致中版)

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博主是23届一战上岸东南大学的考生。专业课920(信号与系统+数字电路)135分。给大家分享一下专业课的笔记,希望能帮到大家。

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1.1信号传输系统



信息传输的任务

将带有信息的信号,通过某种系统由发送者传送给接收者。



通信系统的组成

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转换器:把消息转换为电信号或者把电信号还原成消息

信道:信号传输的通道,广义上来说。发射机和接收机也可以是信道的一部分

发射机 :把电信号转换成适合传输的大功率射频信号

接收机: 把发射机发射的信号转换成电信号



1.2信号的概念



定义

随着时间变化的物理量。更广义的说,万物皆可为信号。



描述

  • 时域法
  • 频域法(变换域)



分类



确定与随机信号

  • 确定信号:可用确定的时间函数表示
  • 随机信号:不可用确定的时间函数表示,只能用统计特性描述
  • 联系: 确定信号是一种近似的、理想化的随机信号



连续与离散信号

  • 连续信号:时间变量是连续的
  • 离散信号:时间变量取离散值
  • 数字信号:时间和幅度上都是离散的
  • 模拟信号:时间和幅度上都是连续的



周期与非周期信号

  • 绝对的周期信号不存在,工程上的周期信号指在较长时间内满足周期性
  • 两个周期信号相加/相乘不一定是周期信号
  • 连续周期信号抽样后不一定是周期信号(抽样后的离散信号的周期等于整数才可以)
  • 因果周期信号不是周期信号如sintε(t),但是是功率信号



能量与功率信号



定义

  • 能量信号:信号能量为非零有限值,功率为0
  • 功率信号:信号平均功率为非零有限值,能量为无穷
  • 非功非能信号:能量和功率都为无限值即为非功非能信号(典型信号:tε(t))



计算

1.能量计算
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2.功率计算

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注意点

  • 周期信号/周期信号的线性叠加一定是功率信号,非周期信号也有可能是功率信号
  • 能量信号一定是非周期信号
  • 有限时间信号一定是能量信号
  • 因果周期信号也是功率信号如sintε(t)
  • 以下说法是错误的

    两个功率信号之和/积为功率信号(存在抵消的情况)

    能量信号与功率信号乘积必为能量信号

    随机信号必然是非周期信号



1.3信号的简单处理

注意:所有的变换针对自变量而言

  • 叠加
  • 相乘
  • 平移(延时)
  • 反褶
  • 尺度变换



1.4系统的概念



定义

由若干互有关联的单元组成的、具有某种功能、用来达到某些特定目标的有机整体



描述方法

  • 输入输出方程
  • 框图模型
  • 系统函数
  • 状态方程



分类



线性和非线性系统



线性系统

定义:同时符合线性性和叠加性的系统

注意点:积分和微分都是线性运算



非线性系统

定义:不符合线性性和叠加性的系统



判定方法

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描述方法

线性系统可用线性微分方程或差分方程描述;非线性系统可用非线性微分方程或差分方程描述



非时变和时变系统



定义

非时变系统:系统性质不随时间变化,系统由定常参数元件构成

时变系统:系统性质随时间发生变化



判定方法

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描述方法

非时变系统可用常系数线性微分方程来描述



连续时间和离散时间系统

连续时间系统:处理连续时间信号的系统

离散时间系统:处理离散时间信号的系统



因果和非因果系统

因果系统:符合因果规律的系统,即系统响应不可能出现在施加激励之前

非因果系统:不符合因果规律的系统



稳定和非稳定系统

稳定系统:在有限激励下产生有限响应的系统

非稳定系统:不满足上述条件的系统



1.5线性非时变系统的分析



系统的研究内容

分析:已知系统特性和激励信号,求系统输出

识别:已知输入和输出信号,求系统特性

设计:已知输入和目标输出信号,构造系统



系统分析的步骤

1.建立数学模型

2.进行分析

3.物理解释



系统分析方法



LTI连续时间系统



时域法

经典法:微分方程(直接法)

算子法:近代时域法和卷积法



变换域法

频域法:傅里叶变换

复频域法:拉普拉斯变换



状态方程法



LTI离散时间系统



时域法

经典法

算子法



变换域法:Z变换



状态方程法



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