信号与系统-L11_CH4
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信号与线性系统(第四版)第一章:信号与系统概述1.1 信号的分类与特性1. 按照幅度是否连续:连续信号和离散信号2. 按照时间是否连续:连续时间信号和离散时间信号3. 按照周期性:周期信号和非周期信号4. 按照能量与功率:能量信号和功率信号连续信号:在任意时间点上都有确定值的信号,如正弦波、矩形波等。
离散信号:在离散时间点上才有确定值的信号,如采样信号、数字信号等。
连续时间信号:时间轴上连续变化的信号,如语音信号、图像信号等。
离散时间信号:时间轴上离散变化的信号,如数字音频、数字图像等。
周期信号:在一定时间间隔内重复出现的信号,如正弦波、方波等。
非周期信号:不具有周期性的信号,如爆炸声、随机信号等。
能量信号:信号的能量有限,如脉冲信号。
功率信号:信号的功率有限,如正弦波、方波等。
1.2 系统的定义与分类1. 按照输入输出关系:线性系统和非线性系统2. 按照时间特性:时变系统和时不变系统3. 按照因果特性:因果系统和非因果系统4. 按照稳定性:稳定系统和不稳定系统线性系统:满足叠加原理和齐次性原理的系统。
即输入信号的线性组合,输出信号也是相应输出的线性组合。
非线性系统:不满足线性系统条件的系统,如饱和非线性、幂次非线性等。
时变系统:系统的特性随时间变化而变化,如放大器的增益随时间衰减。
时不变系统:系统的特性不随时间变化,如理想滤波器、积分器等。
因果系统:当前输出仅取决于当前及过去的输入,与未来的输入无关。
非因果系统:当前输出与未来输入有关,如预测滤波器等。
稳定系统:对于有界输入,输出也有界;或者输入趋于零时,输出也趋于零。
不稳定系统:对于有界输入,输出无界;或者输入趋于零时,输出不趋于零。
第二章:线性时不变系统2.1 线性时不变系统的基本性质2.1.1 叠加性LTI系统对多个输入信号的叠加响应,等于这些输入信号单独作用于系统时的响应之和。
这意味着系统可以处理多个信号而不会相互干扰。
2.1.2 齐次性如果输入信号放大或缩小一个常数倍,那么系统的输出也会相应地放大或缩小同样的倍数。
第一章:绪论§1.1 信号与系统(《信号与系统》第二版(郑君里)1.1)图1-1消息(Message):信源的输出+语义学上的理解。
信号(Signal):Information Vector(Signum),它携带或蕴含或本身即为信息。
信息(Information):消息,内容,情报(牛津英文词典)。
语用层次上的信息:效用信息 语义层次上的信息:含义语法层次上的信息:形式(狭义信息——Shannon信息论)系统(System):由若干个相互作用的物理对象和物理条件(统称为系统元件)组成的具有特定功能的整体。
本课程要解决的两个问题:信号表示(分析):把信号分解成它的各个组成分量或成分的概念、理论和方法,即用简单表示复杂。
信号通过系统的响应:9系统分析:在给定系统的条件下,研究系统对于输入激励信号所产生的输出响应。
9系统综合:按某种需要规定出系统对于给定激励的响应,并根据此要求设计系统。
§1.2 信号分类与典型确定性信号(《信号与系统》第二版(郑君里)1.2,1.4) 确定性信号:由确定系统产生、具有确定参数、按确定方式变化的信号。
随机信号:具有不可预知的不确定性的信号。
非确定性信号模糊信号:(例:高矮,胖瘦)。
周期信号:f(t) = f(t + nT),n ∈Z非周期信号:f(t)≠f(t + nT),∀ n ∈Z伪随机信号:具有周期性的随机信号。
周期无穷大则为随机信号。
连续时间信号:在所讨论的时间区域内任意时间点上都有定义(给出确定但可能不唯一的信号取值)的信号。
模拟信号:时间和取值都连续的信号。
阶梯信号:时间连续、取值离散的信号。
离散时间信号:只在某些不连续的时间点或区间上有定义(给出信号取值)的信号。
抽样信号:幅值具有无限精度的离散时间信号。
数字信号:幅值具有有限精度的离散时间信号。
图1-2典型确定性信号: 指数信号:()t f t K e α=⋅(1-1)其中,K 、α为实数。
信号与系统概念,公式集:第一章:概论1.信号:信号是消息的表现形式。
(消息是信号的具体内容)2.系统:由若干相互作用和相互依赖的事物组合而成的具有特定功能的整体。
第二章:信号的复数表示:1.复数的两种表示方法:设C 为复数,a 、b 为实数。
常数形式的复数C=a+jb a 为实部,b 为虚部;或C=|C|e j φ,其中,22||b a C +=为复数的模,tan φ=b/a ,φ为复数的辐角。
(复平面)2.欧拉公式:wt j wt e jwtsin cos +=(前加-,后变减) 第三章:正交函数集及信号在其上的分解1.正交函数集的定义:设函数集合)}(),(),({21t f t f t f Fn =如果满足:ni K dt t f ji dt t f t f iT T i T T j i 2,1)(0)()(21212==≠=⎰⎰则称集合F 为正交函数集 如果n i K i,2,11==,则称F 为标准正交函数集。
如果F 中的函数为复数函数条件变为:ni K dt t f t f ji dt t f t f iT T i i T T j i 2,1)()(0)()(2121**==⋅≠=⋅⎰⎰其中)(*t f i 为)(t f i 的复共轭。
2.正交函数集的物理意义:一个正交函数集可以类比成一个坐标系统;正交函数集中的每个函数均类比成该坐标系统中的一个轴; 在该坐标系统中,一个函数可以类比成一个点;点向这个坐标系统的投影(体现为该函数与构成坐标系的函数间的点积)就是该函数在这个坐标系统中的坐标。
3.正交函数集完备的概念和物理意义: 如果值空间中的任一元素均可以由某正交集中的元素准确的线性表出,我们就称该正交集是完备的,否则称该正交集是不完备的。
如果在正交函数集()()()()t g n ,t g ,t g ,t g 321之外,不存在函数x (t )()∞<<⎰2120t t dt t x ,满足等式:()()⎰=210t t i dt t g t x ,则此函数集称为完备正交函数集。