张宇-信号与系统各章内容整理48学时
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第1章要点内容和重点难点要点内容●信号的描述和分类◆信号的描述方法-——解析表达式、波形;◆信号的分类确定信号与随机信号;连续信号与离散信号;周期信号与非周期信号;能量信号与功率信号;●信号的基本特性时间特性、频率特性、能量特性、信息特性;●信号的基本运算信号的相加和相乘;信号的翻转、平移和展缩;信号的微分和积分;信号的差分和迭分;●阶跃信号和冲激信号◆连续时间阶跃信号和冲激信号◇单位阶跃信号()t ε——波形、特点;◇单位冲激信号()t δ——几种定义方法、性质;◇()t ε与()t δ的关系——()()d t t dtεδ=,()()t t d εδττ-∞=⎰ ◇()t ε和()t δ的重要性体现:(1)描述一类特殊的物理现象阶跃信号——描述突变的物理现象;冲激信号——描述持续时间很短、强度很大的物理现象;(2)求解系统零状态响应时,任意激励信号可分解为无穷多个冲激函数之和或无穷多个阶跃函数之和;(3)具有单边特性、抽样性质等重要特性。
◆阶跃序列和脉冲序列波形、特点、相互关系;●系统的描述◆系统的输入输出描述连续系统——微分方程;离散系统——差分方程;◆系统的框图表示●系统的特性和分类◆系统的特性线性特性;时不变特性;因果性;稳定性;◆系统的分类确定性系统与随机性系统;连续系统与离散系统;单输入输出系统与多输入输出系统;瞬时系统与动态系统;线性系统与非线性系统;时变系统与时不变系统;因果系统与非因果系统;稳定系统与不稳定系统。
●信号与系统的分析方法◆时域分析◆变换域分析包括频域和复频域。
重点内容●信号的基本运算;●阶跃信号和冲激信号;●系统的特性;难点内容●系统的特性分析;。
信号与系统知识点总结一、信号的分类:1.连续时间信号与离散时间信号:连续时间信号是在连续时间范围内存在的信号,如声音、电流;离散时间信号是在离散时间点上存在的信号,如数字音频信号、数字图像信号。
2.狄拉克脉冲信号与单位脉冲序列:狄拉克脉冲信号是一种无限大振幅、无限短时间持续的信号,用以表示一个突变或冲击,常用于信号的表示与合成;单位脉冲序列是一种以离散单位间隔的脉冲序列。
二、系统的分类:1.连续时间系统与离散时间系统:与信号的分类类似,系统也可以分为连续时间系统和离散时间系统。
2.线性系统与非线性系统:线性系统遵循线性叠加原理,输出响应与输入信号成正比,如线性滤波器;非线性系统在输入信号改变时,输出响应不满足比例关系。
3.时变系统与时不变系统:时变系统的特性随时间变化,而时不变系统的特性与时间无关。
三、信号的基本运算:1.基本信号的表示与合成:可以将任意信号表示为一系列基本信号的线性组合;2.信号的时移、尺度变换与反褶:时移操作将信号在时间轴上整体左移或右移;尺度变换通过拉伸或压缩信号的时间轴来改变信号长度和时间刻度;反褶操作是将信号沿时间轴进行翻转。
四、系统的基本性质:1.因果系统与非因果系统:因果系统的输出只依赖于过去或当前的输入,而不依赖未来的输入;非因果系统的输出可能依赖于未来或当前输入。
2.稳定系统与非稳定系统:稳定系统的输出有界,输入有界就会导致输出有界;非稳定系统的输出可能会趋向无穷。
3.线性时不变系统的冲击响应与频率响应:冲击响应是输入为单位脉冲时的输出响应;频率响应是输入为正弦波时的输出响应,常用于分析系统的频率特性。
五、信号与系统的分析方法:1.时域分析与频域分析:时域分析是通过对信号在时间上的变化进行分析,如冲击响应、脉冲响应、单位阶跃响应等;频域分析是通过对信号在频率上的特性进行分析,如频谱、频率响应等。
2.傅里叶变换与傅里叶级数:傅里叶变换是将时间域信号转换为频域信号,常用于连续时间信号的分析;傅里叶级数是将周期性信号分解为多个正弦和余弦信号的叠加。
信号与系统知识点汇总总结一、信号与系统概念1. 信号的定义和分类2. 系统的定义和分类3. 时域和频域分析二、连续时间信号与系统1. 连续时间信号与系统的性质2. 连续时间信号的基本操作3. 连续时间系统的性质4. 连续时间系统的特性方程和驻点三、离散时间信号与系统1. 离散时间信号与系统的性质2. 离散时间信号的基本操作3. 离散时间系统的性质4. 离散时间系统的特性方程和驻点四、傅里叶分析1. 傅里叶级数2. 傅里叶变换3. 傅里叶变换的性质4. 傅里叶变换的逆变换五、拉普拉斯变换1. 拉普拉斯变换的定义2. 拉普拉斯变换定理3. 拉普拉斯变换的性质4. 拉普拉斯变换的逆变换六、Z变换1. Z变换的定义2. Z变换的性质3. Z变换与拉普拉斯变换的关系4. Z变换在离散时间系统分析中的应用七、系统的时域分析1. 系统的冲击响应2. 系统的单位脉冲响应3. 系统的阶跃响应4. 系统的时域性能指标八、系统的频域分析1. 系统的频率响应2. 系统的幅频特性3. 系统的相频特性4. 系统的频域性能指标九、信号与系统的稳定性1. 连续时间系统的稳定性2. 离散时间系统的稳定性3. 系统的相对稳定性十、线性时不变系统1. 线性系统的性质2. 时不变系统的性质3. 线性时不变系统的连续时间性能分析4. 线性时不变系统的离散时间性能分析十一、激励响应系统1. 激励响应系统的特性2. 激励响应系统的连续时间分析3. 激励响应系统的离散时间分析十二、卷积运算1. 连续时间信号的卷积运算2. 离散时间信号的卷积运算3. 卷积的性质和应用结语信号与系统是电子信息专业的重要基础课程,掌握好这门课程的知识对学生日后的学习和工作都有重要的帮助。
通过本文的知识点汇总总结,相信读者对信号与系统这门课程会有更深入的理解和掌握,希望对大家的学习有所帮助。
《信号与系统教案》PPT课件第一章:信号与系统概述1.1 信号的概念与分类信号的定义信号的分类:连续信号、离散信号、随机信号等1.2 系统的概念与分类系统的定义系统的分类:线性系统、非线性系统、时不变系统、时变系统等1.3 信号与系统的研究方法解析法数值法图形法第二章:连续信号及其运算2.1 连续信号的基本性质连续信号的定义与图形连续信号的周期性、奇偶性、能量与功率等性质2.2 连续信号的运算叠加运算卷积运算2.3 连续信号的变换傅里叶变换拉普拉斯变换Z变换第三章:离散信号及其运算3.1 离散信号的基本性质离散信号的定义与图形离散信号的周期性、奇偶性、能量与功率等性质3.2 离散信号的运算叠加运算卷积运算3.3 离散信号的变换离散时间傅里叶变换离散时间拉普拉斯变换离散时间Z变换第四章:线性时不变系统的特性4.1 线性时不变系统的定义与性质线性时不变系统的定义线性时不变系统的性质:叠加原理、时不变性等4.2 线性时不变系统的转移函数转移函数的定义与性质转移函数的绘制方法4.3 线性时不变系统的响应输入信号与系统响应的关系系统的稳态响应与瞬态响应第五章:信号与系统的应用5.1 信号处理的应用信号滤波信号采样与恢复5.2 系统控制的应用线性系统的控制原理PID控制器的设计与应用5.3 通信系统的应用模拟通信系统数字通信系统第六章:傅里叶级数6.1 傅里叶级数的概念傅里叶级数的定义傅里叶级数的使用条件6.2 傅里叶级数的展开周期信号的傅里叶级数展开非周期信号的傅里叶级数展开6.3 傅里叶级数的应用周期信号分析信号的频谱分析第七章:傅里叶变换7.1 傅里叶变换的概念傅里叶变换的定义傅里叶变换的性质7.2 傅里叶变换的运算傅里叶变换的计算方法傅里叶变换的逆变换7.3 傅里叶变换的应用信号分析与处理图像处理第八章:拉普拉斯变换8.1 拉普拉斯变换的概念拉普拉斯变换的定义拉普拉斯变换的性质8.2 拉普拉斯变换的运算拉普拉斯变换的计算方法拉普拉斯变换的逆变换8.3 拉普拉斯变换的应用控制系统分析信号的滤波与去噪第九章:Z变换9.1 Z变换的概念Z变换的定义Z变换的性质9.2 Z变换的运算Z变换的计算方法Z变换的逆变换9.3 Z变换的应用数字信号处理通信系统分析第十章:现代信号处理技术10.1 数字信号处理的概念数字信号处理的定义数字信号处理的特点10.2 现代信号处理技术快速傅里叶变换(FFT)数字滤波器设计数字信号处理的应用第十一章:随机信号与噪声11.1 随机信号的概念随机信号的定义随机信号的分类:窄带信号、宽带信号等11.2 随机信号的统计特性均值、方差、相关函数等随机信号的功率谱11.3 噪声的概念与分类噪声的定义噪声的分类:白噪声、带噪声等第十二章:线性系统理论12.1 线性系统的状态空间描述状态空间模型的定义与组成线性系统的性质与方程12.2 线性系统的传递函数传递函数的定义与性质传递函数的绘制方法12.3 线性系统的稳定性分析系统稳定性的定义与条件劳斯-赫尔维茨准则第十三章:非线性系统13.1 非线性系统的基本概念非线性系统的定义与特点非线性系统的分类13.2 非线性系统的数学模型非线性微分方程与差分方程非线性系统的相平面分析13.3 非线性系统的分析方法描述法映射法相平面法第十四章:现代控制系统14.1 现代控制系统的基本概念现代控制系统的定义与特点现代控制系统的设计方法14.2 模糊控制系统模糊控制系统的定义与原理模糊控制系统的结构与设计14.3 神经网络控制系统神经网络控制系统的定义与原理神经网络控制系统的结构与设计第十五章:信号与系统的实验与实践15.1 信号与系统的实验设备与原理信号发生器与接收器信号处理实验装置15.2 信号与系统的实验项目信号的采样与恢复实验信号滤波实验信号分析与处理实验15.3 信号与系统的实践应用通信系统的设计与实现控制系统的设计与实现重点和难点解析信号与系统的基本概念:理解信号与系统的定义、分类及其研究方法。
第一章 信号与系统
主要内容
重点
难点
1.信号的描述x[n]、x (t ),两者不同之处
2.【了解】 信号的功率和能量
3.【掌握】自变量变换(计算题目)、理解变换前后图片的缩放或信号的变化
4.【了解】 常见信号:指数(j t j n e e w w 、)、正弦(cos cos t n w w 、)、单位冲激(()[]t n d d 、)、单位阶跃(()[]u t u n 、)
5.【掌握】用阶跃函数表示矩形函数;冲激与阶跃信号的关系;冲激信号的提取作用;指数信号和正弦信号的周期性。
6.【了解】系统互联
7.【掌握】系统的基本性质:记忆与无记忆性、可逆性、因果性、稳定性、时不变与线性。
对已知系统进行性质判断(掌握)
1.3、5、7
1.0
0cos j n n e w w 、的周期性判断,是周期的条件,若是周期的,则周期: 2.00cos j t
t e
w w 、的周期:
自变量变换的量值
确定
0cos j n
n e w w 、的周期
性和频率逆转性。
系统的时不变性与线性等性质的证明
2T ωπ
=
2N m
ωπ
=
第二章 线性时不变系统
第三章 周期信号的傅里叶级数表示FS
本章内容安排基本思路:
主要内容
难点 ✧ 系统的单位冲激响应容易求出:令 ()()x t t d =,对应的输出即为单位
冲激响应() h t ;
✧ 将任意信号分解为冲激信号()[]t n d d 、的线性组合
[][][]; ()()()k x n x k n k x t x t d d t d t t ¥
¥
-
=-
=
-=
-å
ò
✧ 利用LTI 系统的线性和时不变性,在单位冲激响应[]() h t h n 、 已知的情况下,推导连续时间和离散时间系统对任意输入x 的响应:
[][][]y n =x n * h n ; y(t)=x(t)* h(t)
✧ 利用输入输出的卷积关系,根据单位冲激响应[]() h t h n 、 ,判断ITI 系统的性质
1.【掌握】卷积和
2.【掌握】卷积积分
3.【掌握】用[]() h t h n 、 判断LTI 的性质
4.【理解】 初始松弛
5. 【掌握】任意信号与冲
激信号、阶跃函数的卷积性质(对比1章冲激信号抽取作用)
卷积运算中,求和或者求
积时,上下限的确定
本章内容安排基本思路:
主要内容 难点
第四章 连续时间傅里变换CFT
✧ LTI 系统对复指数信号st n
e z 、响应容易求得:()st H s e 、()n H z z 其中()()s H s h e d t
t t +
--
=
ò
、()[]k
k H z h k z
+
-=-
=å
✧ 将周期信号分解为0jk t
e
w 的线性组合,即傅立叶级数表示式:
()()()0021jk t
jk t T
k k k k jk t k T
x t a e a e a x t e dt T π
ωω+∞
+∞
=-∞=-∞-⎧==⎪⎪⎨
⎪=⎪⎩∑∑⎰
✧ 傅立叶级数收敛条件分析
✧ 从频域分析系统对信号的作用(3.9、3.10)
1.【掌握】连续时间周期信号的傅立叶级数公式,求常见信号的傅立叶级数
2.【掌握】收敛条件、傅立叶截断时的吉伯斯现象
3..【理解】滤波和频谱的概念,能够判断信号是否能通过一确定的滤波器 5.【掌握】RC 回路实现的滤波器的滤波特性分析,滤波器设计时的折衷思想。
提醒:可用第4章FT 方法。
4
本章内容安排基本思路: 主要内容
难点 ✧ LTI 系统对复指数信号j t
e
w 响应容易求得:()j t H j e w w ✧ 将非周期连续时间信号分解为j t
e w 的线性组合,即傅立叶变换
1.【掌握】连续时间信号的傅立叶变换
2.【掌握】傅立叶变换的收敛条件
3.【掌握】常见信号的傅立叶变换、傅立叶变换
1.积分性
质
第五章 离散时间傅里变换DFT (不考试)
✧ 研究傅立叶变换的性质,简化求复杂信号的傅里叶变换
✧ 利用FT 变换工具,建立频域分析微分方程的方法
的性质应用 4.【掌握】调制与解调的思想,根据已知条件,对调制解调系统各个环节能够写出表达式、画出频谱图
5.【掌握】用FT 方法求解微分方程的输入、输出、单位脉冲响应等。
2.对偶性
质 2.性质与自变量变
换结合求信号傅立叶变换
本章内容安排基本思路: 主要内容 难点
✧ LTI 系统对复指数信号j n
e
w 响应容易求得: ()j j n H e e w w ✧ 将非周期离散时间信号分解为j n
e w 的线性组合,即傅立叶变换
✧ 研究傅立叶变换性质,简化求复杂信号的傅里叶变换 ✧ 利用FT 变换工具,建立频域分析微分方程的方法
1.【掌握】离散时间非周期信号傅立叶变换
2.【理解】常见信号的傅立叶变换、傅立叶变换的性质(所有性质)
3.【掌握】连续时间、离散时间FT 的对比
4.【掌握】用FT 方法对差分方程进行求解 几种对偶
性;
离散信号的
有效频率范围
第六章信号与系统的时域和频域分析
本章内容安排基本思路: 主要内容难点
信号或者系统通过FT,可以转换为频域(即信号或者系统的傅立叶变换)表示,那么傅立叶变化的模和相位分别代表了信号或者系统的那部分特征?呢?
另外从频率来看,信号在什么传输条件下,通过系统传输不失真?1.【掌握】图象的傅立叶变换的模和相位代表什么?
2.【理解】系统的模和相位
3.【掌握】信号的不失真传输的条件,线性相位和非线性相位
4.【理解】群时延的概念和意义
5.【掌握】滤波器设计时,时域和频域不可兼顾,折衷思想,
6.【理解】对一个已知滤波器,能够根据其时频图,判断滤波
器的时域和频域的优劣,并说明原因,结合3.章
群时延
的概念
和意义
第七章 采样
第八章 通信系统
主要内容
主题 1.【掌握】采样定理;
2.【掌握】冲激串采样、零阶保持采样及其信号的重建的时频分析;
3.【掌握】判断一个信号的奈奎斯特频率(结合FT 的性质),并确定如何才能合理;
4..【掌握】欠采样造成的混叠现象,找出几种欠采样的应用,并能对相应的现象从理论角度进行说明。
将连续信号变为离散样
本并内插重建的理论。
主要内容
主题 1.【了解】调制、解调、调制信号、载波等基本概念 2.【掌握】正弦幅度调制:正弦和复指数做载波;
3.【掌握】同步解调和非同步解调的时频分析;能对调制、解调系统各个环节的表达式和频谱进行分析。
从时域和频域,介绍了通
信系统中的各种调制技术、
第九章 拉普拉斯变换
第十章 Z 变换(不考试)
4.【了解】频分多路复用及其的理论基础(调制技术)
5.【了解】时分多路复用技术。
对应的解调方法
主要内容
主题
1.【掌握】拉氏变换的公式及其收敛域,和傅立叶变换的关系;
2.【掌握】拉氏变换及其收敛域的性质;
3.【掌握】用拉氏变换对傅立叶变换几何求解;
4.【掌握】利用拉氏变换的性质a.求解复杂信号的拉氏变换b.分析系统特性,特别是稳定性和因果性;
5.【掌握】用单边拉氏变换,对不满足初始松驰条件(零输入响应不为零)的系统,进行求解。
(重点)
拉氏变换是对傅立叶变换的推广; 不稳定系统也可
在s 域研究; 特别对于非零初始
条件的系统,可以用单边拉氏变换进行求解。
主要内容
主题
胡春筠 《数字通信原理》
我想了一下,在信号系统中要强调的知识点主要有:
1、时域有限,频域无限;反之亦然 ;
2、抽样定理 ;
3、理想低通传输特性;
4、时域波形的变化和频率之间的关系;
5、冲激序列经过一个系统,它的输出波形是怎样的? 6矩形信号的频谱; 7怎样求一个信号的直流分量?
1.【掌握】Z 变换的公式及其收敛域,和傅立叶变换的关系;
2.【掌握】Z 变换及其收敛域的性质;
3.【掌握】用Z 变换对傅立叶变换几何求解;
4.【掌握】利用Z 变换的性质a.求解复杂信号的拉氏变换b.分析系统特性,特别是稳定性和因果性;
5.【掌握】用单边Z 变换,对不满足初始松驰条件(零输入响应不为零)的系统,进行求解。
(重点)
Z 变换是对傅立叶变换的推广; 不稳定离散系统
也可在Z 域研究; 特别对非零初始条
件的系统,可以用Z 变换进行求解。