信号与系统期末复习材料
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《信号与系统》总复习要点第一章绪论1.信号的分类:模拟信号,数字信号,离散信号,抽样信号2.信号的运算:移位、反褶、尺度、微分、积分、加法和乘法3. δ(t)的抽样性质 (式1-14)4.线性系统的定义:齐次性、叠加性5.描述连续时间系统的数字模型:微分方程描述离散时间系统的数字模型:差分方程6.连续系统的基本运算单元:加法器,乘法器,积分器离散系统的基本运算单元:加法器,乘法器,延时器7.连续系统的分析方法:时域分析方法,频域分析法(FT),复频域分析法(LT)离散子系统的分析方法:时域分析方法,Z域分析方法8.系统模拟图的画法9.系统线性、时不变性、因果性的判定第二章连续时间系统的时域分析1.微分方程的齐次解+特解的求法自由响应+强迫响应2.系统的零输入响应+零状态响应求法3.系统的暂态响应+稳态响应求法4.0-→0+跳变量冲激函数匹配法5.单位冲激响应h(t), 单位阶跃响应g(t), 与求法h(t)=g'(t), g(t)=h (-1)(t)类似δ(t)与u(t)的关系6.卷积的计算公式,零状态响应y zs (t)=e(t)*h(t)=∫∞-∞e(τ)h(t-τ)d τ=h(t)*e(t)7.卷积的性质串连系统,并联系统的单位冲激响应f(t)*δ(t)= f(t)f(t)*δ(t-3)= f(t-3)8. 理解系统的线性 P57 (1) (2) (3)第三章 傅立叶变换 t →w1.周期信号FS ,公式,频谱:离散谱,幅度谱2.非周期信号FT ,公式,频谱:连续谱,密度谱3. FT FT -14.吉布斯现象 P100---P1015.典型非周期信号的FT (单矩形脉冲)6.FT 的性质①对称性②信号时域压缩,频域展宽 P127,P128 ()[]⎪⎭⎫ ⎝⎛=a F a at f F ω1()()j t F f t e dt ωω∞--∞=⎰1()()2j t f t F e d ωωωπ∞-∞=⎰③尺度和时移性质 P129④频移性质:频谱搬移 cos(w 0t)的FT⑤时域微积分特性,频域微分特性⑥卷积定理(时域卷积定理、频域卷积定理)7.周期信号的FT :冲激8.抽样信号f s (t)的FT 及频谱F s (ω)9.抽样定理①条件 f s >=2f m w s >=2w m②奈奎斯特频率 f s =2f m③奈奎斯特间隔 T s =1/f s10.关于频谱混叠的概念第四章 拉普拉斯变换、连续时间系统的s 域分析 t →s 1. LT LT -12.典型信号的LT3.LT 性质:时移,频移,尺度,卷积()j 1e baf at b F a a ωω⎛⎫+↔⋅ ⎪⎝⎭0001[()cos()][()()]2F f t t F F ωωωωω=++-()()⎰∞∞--=tt f s F ts d e ()()⎰∞+∞-=j j d e j π21 σσss F t f t s []000()()()e st L f t t u t t F s ---=()e ()αt L f t F s α-⎡⎤=+⎣⎦[]()1() 0s L f at F a a a ⎛⎫=> ⎪⎝⎭4.LT 的逆变换①查表法②部分分式展开法(系数求法)③留数法5.LT 分析法 (第四章课件63张,64张,78张,81张) 求H(s), h(t), y zi (t), y zs (t), y(t)6.系统函数H(s) h(t) 一对拉氏变换对 H(s)的极点决定h(t)的形式H(s)的零点影响h(t)的幅度和相位7.H(s)的零极点 稳定性: ①②极点全在S 面左半面 P241 例4-26 8.连续系统的频响特性 H(jw)=H(s)│s=jw9.全通网络(相位校正),最小相移网络第五章 傅立叶变换应用于通信系统-滤波、调制与抽样1.h(t) H(jw) 构成傅式变换对2.无失真传输概念3.实现无失真传输的系统要满足的时域条件、频域条件4.理想低通滤波器的频响特性,及其单位冲激响应5.信号调制、解调的原理()||h t dt M ∞-∞≤⎰第七章 离散时间系统的时域分析1.离散序列的周期判定:2π/w 0,分三种情况讨论2.离散时间信号的运算、典型离散时间信号3.离散系统的阶次确定4.离散时间系统的差分方程,及模拟图的画法5.u(n), δ(n), g(n), h(n)的关系δ(n)= u(n)- u(n-1) h(n)= g(n)- g(n-1) 6.离散时间系统的时域求解法 (迭代、齐次解+特解、零输入+零状态)7.离散系统的单位冲激响应h(n)及其求法8.卷积和9.系统的零状态响应y zs (n)=x(n)*h(n) 10.有限长两序列求卷积:x 1(n):长N x 2(n):长M 见书例7-16, 对位相乘求和法, 长度:N+M-111.卷积性质:见课件第七章2,第35张12.离散系统的因果性,稳定性时域:因果性 n<0 ,h(n)=0稳定性 h(n)绝对可和()()k u n n k δ∞==-∑0()()k g n h n k ∞==-∑()()()()∑∞-∞=-=*m m n h m x n h n x ()n h n ∞=-∞<∞∑第八章 Z 变换、离散时间系统的Z 域分析1.LT →ZT: z=e sTZ 平面与S 平面的映射关系2. ZTZT -13.典型序列的Z 变换 4.Z 变换的收敛域: 有限长序列 有无0,∞右边序列 圆外左边序列 圆内双边序列 圆环5.逆Z 变换 ①查表法②部分分式展开法(与LT -1不同的,先得除以Z ) ③留数法6.ZT 的性质时移性质 (1)双边序列移位(2)单边序列移位 ①左移 ②右移 序列的线性加权性质序列的指数加权性质卷积定理7.Z 域分析法解差分方程:书P81 例8-16第八章课件2 第33张~37张 ()()n n X z x n z ∞-=-∞=∑()⎰-π=c n z z z X jn x d 21)(18.系统函数H(z) h(n) H(z) Z 变换对 求H(z), h(n), y zs (n), y zi (n), y(n), H(e jw ) *见书P86:例8-19, P109 8-36 8-379.离散系统的稳定性,因果性稳定性 因果性时域 n<0, h(n)=0 频域 H(z)所有极点在单位圆内 收敛域(圆外)含单位圆10.离散系统的频响特性H(e jw )=H(z)│z=ejw =│H(e jw )│e j ψ(w)幅度谱:描点作图,2π为周期相位谱书P98,例8-22, 第八章课件:59张,60张 ()n h n ∞=-∞<∞∑。
信号与系统考试题及答案(一)1. 系统的激励是)t (e ,响应为)t (r ,若满足dt)t (de )t (r =,则该系统为 线性、时不变、因果。
(是否线性、时不变、因果?) 2. 求积分dt )t ()t (212-+⎰∞∞-δ的值为 5 。
3. 当信号是脉冲信号f(t)时,其 低频分量 主要影响脉冲的顶部,其 高频分量 主要影响脉冲的跳变沿。
4. 若信号f(t)的最高频率是2kHz ,则t)f(2的乃奎斯特抽样频率为 8kHz 。
5. 信号在通过线性系统不产生失真,必须在信号的全部频带内,要求系统幅频特性为 一常数相频特性为_一过原点的直线(群时延)。
6. 系统阶跃响应的上升时间和系统的 截止频率 成反比。
7. 若信号的3s F(s)=(s+4)(s+2),求该信号的=)j (F ωj 3(j +4)(j +2)ωωω。
8. 为使LTI 连续系统是稳定的,其系统函数)s (H 的极点必须在S 平面的 左半平面 。
9. 已知信号的频谱函数是))00(()j (F ωωδωωδω--+=,则其时间信号f(t)为01sin()t j ωπ。
10. 若信号f(t)的211)s (s )s (F +-=,则其初始值=+)(f 0 1 。
二、判断下列说法的正误,正确请在括号里打“√”,错误请打“×”。
(每小题2分,共10分)1.单位冲激函数总是满足)()(t t -=δδ ( √ )2.满足绝对可积条件∞<⎰∞∞-dt t f )(的信号一定存在傅立叶变换,不满足这一条件的信号一定不存在傅立叶变换。
( × ) 3.非周期信号的脉冲宽度越小,其频带宽度越宽。
( √ )4.连续LTI 系统的冲激响应的形式取决于系统的特征根,于系统的零点无关。
( √ )5.所有周期信号的频谱都是离散谱,并且随频率的增高,幅度谱总是渐小的。
( × )三、计算分析题(1、3、4、5题每题10分,2题5分, 6题15分,共60分)1.信号)t (u e )t (f t-=21,信号⎩⎨⎧<<=其他,01012t )t (f ,试求)t (f *)t (f 21。
信号与系统期末重点总结一、信号与系统的基本概念1. 信号的定义:信号是表示信息的物理量或变量,可以是连续或离散的。
2. 基本信号:单位阶跃函数、冲激函数、正弦函数、复指数函数等。
3. 常见信号类型:连续时间信号、离散时间信号、周期信号、非周期信号。
4. 系统的定义:系统是将输入信号转换为输出信号的过程。
5. 系统的分类:线性系统、非线性系统、时不变系统、时变系统。
二、连续时间信号与系统1. 连续时间信号的表示与运算(1)复指数信号:具有指数项的连续时间信号。
(2)幅度谱与相位谱:复指数信号的频谱特性。
(3)周期信号:特点是在一个周期内重复。
(4)连续时间系统的线性时不变性(LTI):线性组合和时延等。
2. 连续时间系统的时域分析(1)冲激响应:单位冲激函数作为输入的响应。
(2)冲击响应与系统特性:系统的特性通过冲击响应得到。
(3)卷积积分:输入信号与系统冲激响应的积分运算。
3. 连续时间系统的频域分析(1)频率响应:输入信号频谱与输出信号频谱之间的关系。
(2)Fourier变换:将时域信号转换为频域信号。
(3)Laplace变换:用于解决微分方程。
三、离散时间信号与系统1. 离散时间信号的表示与运算(1)离散时间复指数信号:具有复指数项的离散时间信号。
(2)离散频谱:离散时间信号的频域特性。
(3)周期信号:在离散时间中周期性重复的信号。
(4)离散时间系统的线性时不变性:线性组合和时延等。
2. 离散时间系统的时域分析(1)单位冲激响应:单位冲激序列作为输入的响应。
(2)单位冲击响应与系统特性:通过单位冲激响应获取系统特性。
(3)线性卷积:输入信号和系统单位冲激响应的卷积运算。
3. 离散时间系统的频域分析(1)离散时间Fourier变换(DTFT):将离散时间信号转换为频域信号。
(2)离散时间Fourier级数(DTFS):将离散时间周期信号展开。
(3)Z变换:傅立叶变换在离散时间中的推广。
四、采样与重构1. 采样理论(1)奈奎斯特采样定理:采样频率必须大于信号频率的两倍。
信号与系统期末复习题一、填空题1.描述线性非时变连续系统的数学模型是_微分方程______________________________。
2.离散系统的激励与响应都是___离散时间信号_____。
4.请写出“LTI ”的英文全称___线性时不变____。
5.若信号f(t)的FT 存在,则它满足条件是_____________________。
8、周期信号的频谱是离散的,频谱中各谱线的高度,随着谐波次数的增高而逐渐减小,当谐波次数无限增多时,谐波分量的振幅趋向于无穷小,该性质称为__收敛性____ 9、若某信号)(t f 的最高频率为3kHz ,则)3(t f 的奈奎斯特取样频率为 18 kHz 。
10、某系统的频率特性为23)(3)(2+++=ωωωωj j j j H ,则其冲激响应为h(t)= )()3(2t e e tt ε--- 。
11、=*)(3)(2n n n n εε )()23(11n n n ε++- 。
12、已知1)(2-=z z z F ,则f(n)= )(])1(1[21n nε-- 。
13、某LTI 连续系统的输入信号为)()(2t e t f t ε-=,其冲激响应)()(t t h ε=,则该系统的零状态响应为)(n y zs 为)(]1[212t e t ε-- 。
14.(4分)()()u t u t *= t u (t )[][]u n u n *= (n +1)u [n +1]=(n +1) u [n ]15.(4分)已知信号f (t )= Sa (100t )* Sa (200t ),其最高频率分量为f m = 50/π Hz ,奈奎斯特取样率f s = 100/π Hz 16.(4分)已知F )()]([ωj F t f =,则F 3[()]j tf t e = [(3)]F j ω-F()(2)n f t t n δ∞=-∞⎡⎤-⎢⎥⎣⎦∑= 1[()]2n F j n ωπ∞=-∞-∑17.(2分)设某因果离散系统的系统函数为az zz H +=)(,要使系统稳定,则a 应满足 | a | < 118.(2分)已知某系统的频率响应为3()4j H j e ωω-=,则该系统的单位阶跃响应为 4 u (t -3)19.(3分)已知某系统的系统函数为2()1H s s =+,激励信号为()3cos 2x t t =,则该系统的稳态响应为()2(arctan 2)y t t =- 20.(3分)已知)2)(21()(--=z z z z X ,收敛域为221<<z ,其逆变换为 21()[]2[1]32n n u n u n ⎡⎤-+--⎢⎥⎣⎦二、选择题1.连续信号)(t f 与)(0t t -δ的卷积,即=-*)()(0t t t f δ(a) )(t f (b) )(0t t f - (c) )(t δ (d) )(0t t -δ 2.连续信号)(t f 与)(0t t -δ的乘积,即=-)()(0t t t f δ(a) )()(0t t f δ (b) )(0t t f - (c) )(t δ (d) )()(00t t t f -δ 3.线性时不变系统的数学模型是(a) 线性微分方程 (b) 微分方程 (c) 线性常系数微分方程 (d) 常系数微分方程4.若收敛坐标落于原点,S 平面有半平面为收敛区,则(a) 该信号是有始有终信号 (b) 该信号是按指数规律增长的信号 (c) 该信号是按指数规律衰减的信号(d) 该信号的幅度既不增长也不衰减而等于稳定值,或随时间n t t ,成比例增长的信号 5.若对连续时间信号进行频域分析,则需对该信号进行 (a) LT (b) FT (c) Z 变换 (d) 希尔伯特变换 6.无失真传输的条件是(a) 幅频特性等于常数 (b) 相位特性是一通过原点的直线 (c) 幅频特性等于常数,相位特性是一通过原点的直线(d) 幅频特性是一通过原点的直线,相位特性等于常数 7.描述离散时间系统的数学模型是(a) 差分方程 (b) 代数方程 (c) 微分方程 (d) 状态方程 8.若Z 变换的收敛域是 1||x R z > 则该序列是(a) 左边序列 (b)右边序列 (c)双边序列 (d) 有限长序列 9.若以信号流图建立连续时间系统的状态方程,则应选(a) 微分器的输出作为状态变量 (b) 延时单元的输出作为状态变量 (c) 输出节点作为状态变量 (d)积分器的输出作为状态变量 10.若离散时间系统是稳定因果的,则它的系统函数的极点 (a) 全部落于单位圆外 (b) 全部落于单位圆上 (c) 全部落于单位圆内 (d) 上述三种情况都不对11、某LTI 系统的微分方程为)()(2)(t f t y t y =+',在f(t)作用下其零状态响应为t e -+1,则当输入为)()(2t f t f '+时,其零状态响应为: (a) t e -+2 (b) t e --2 (c) t e -+32 (d)1 12、某3阶系统的系统函数为ks s s ks s H ++++=32)(23,则k 取何值时系统稳定。
《信号与系统》期末复习材料一、考核目标和范围通过考核使学生了解和掌握信号与系统的基本原理、概念和方法,运用数学分析的方法解决一些简单问题,使学生在分析问题和解决问题的能力上有所提高,为学生进一步学习后续课程打下坚实的基础。
课程考核的命题严格限定在教材第1—8章内,对第9、10章不做要求。
二、考核方式三、复习资源和复习方法(1)教材《信号与系统》第2版,陈后金,胡健,薛健编著,清华大学出版社,北方交通大学出版社,2003年。
结合教材习题解答参考书(陈后金,胡健,薛健,钱满义,《信号与系统学习指导与习题精解》,清华大学出版社,北京交通大学出版社,2005)进行课后习题的练习、复习。
(2)离线作业。
两次离线作业题目要熟练掌握。
(3)复习方法:掌握信号与系统的时域、变换域分析方法,理解各种变换(傅里叶变换、拉普拉斯变换、Z变换)的基本内容、性质与应用。
特别要建立信号与系统的频域分析的概念以及系统函数的概念。
结合习题进行反复练习。
四、期末复习重难点第1章信号与系统分析导论1. 掌握信号的定义及分类。
2. 掌握系统的描述、分类及特性。
3. 重点掌握确定信号及线性非时变系统的特性。
第2章信号的时域分析1.掌握典型连续信号与离散信号的定义、特性及其相互关系。
2.掌握连续信号与离散信号的基本运算。
3.掌握信号的分解,重点掌握任意连续信号分解为冲激信号的线性组合,任意离散信号分解为单位脉冲序列的线性组合。
第3章系统的时域分析1.掌握线性非时变连续时间系统时域描述。
2.掌握用卷积法计算连续时间系统的零状态响应3.掌握离散时间系统的时域描述。
4.掌握用卷积法计算离散时间系统的零状态响应。
第4章周期信号的频域分析1.掌握连续周期信号的频域分析方法。
2.掌握离散周期信号的频域分析方法。
第5章非周期信号的频域分析1.掌握常见连续时间信号的频谱,以及Fourier变换的基本性质及物理含义。
2.掌握连续非周期信号的频域分析。
3.掌握离散非周期信号的频域分析。
第一章绪论1、选择题1.1、f(5—2t)是如下运算的结果 CA、f(-2t)右移5B、f(-2t)左移5C、f(-2t)右移D、f(-2t)左移1.2、f(t0-a t)是如下运算的结果 C .A、f(—a t)右移t0;B、f(—a t)左移t0;C、f(—a t)右移;D、f(—a t)左移1。
3、已知系统的激励e(t)与响应r(t)的关系为:则该系统为 B 。
A、线性时不变系统;B、线性时变系统;C、非线性时不变系统;D、非线性时变系统1.4、已知系统的激励e(t)与响应r(t)的关系为: 则该系统为 C 。
A、线性时不变系统B、线性时变系统C、非线性时不变系统D、非线性时变系统1。
5、已知系统的激励e(t)与响应r(t)的关系为:则该系统为B 。
A、线性时不变系统B、线性时变系统C、非线性时不变系统D、非线性时变系统1。
6、已知系统的激励e(t)与响应r(t)的关系为:则该系统为 BA、线性时不变系统B、线性时变系统C、非线性时不变系统D、非线性时变系统1.7。
信号的周期为 C 。
A、B、C、D、1。
8、信号的周期为: B 。
A、B、C、D、1.9、等于 B 。
A。
0 B.-1 C.2 D。
-21。
10、若是己录制声音的磁带,则下列表述错误的是:BA. 表示将此磁带倒转播放产生的信号B。
表示将此磁带放音速度降低一半播放C. 表示将此磁带延迟时间播放D. 表示将磁带的音量放大一倍播放1.11。
AA.B。
C. D。
1。
12.信号的周期为 B . A B C D1.13.如果a〉0,b>0,则f(b—a t)是如下运算的结果 C 。
A f(-a t)右移bB f(-a t)左移bC f(—a t)右移b/aD f(-a t)左移b/a1.14.线性时不变系统的响应,下列说法错误的是 C 。
A 零状态响应是线性时不变的B 零输入响应是线性时不变的C全响应是线性时不变的 D 强迫响应是线性时不变的2、填空题与判断题2。
信号与系统期末复习资料(仅供参考)1、什么叫做LTIS ,它有什么特点?LTIS 是线性是不变系统,具有线性(齐次性、叠加性),时不变性,微分性,积分性。
1、傅氏变换、拉氏变换、Z 变换三者的关系是什么?拉氏变换是傅氏变换的升级版,Z 变换是离散的拉氏变换。
2、什么叫DTF 、FFT ,两者关系是什么?DTF 表示离散的傅里叶变换,FFT 表示快速傅里叶变换,FFT 是DTF 的一种快速变换。
3、消息、信号、信息三者关系? 4、时域抽样定理5、离散时间系统稳定性6、连续时间系统稳定性8、信号基本运算9、连续时间信号、离散时间信号、数字信号的图像判定 10、卷积(图像法)(),(),()()()f t h t g t f t h t =⊗例:已知求11、1、一线性时不变系统,在相同的初始条件下,若当激励为时,其全响应为,当激励为时,其全响应,求:(1)初始条件不变,当激励为时的全响应,为大于零的常数。
(2)初始条件增大一倍,当激励为时的全响应。
解:根据线性系统的性质则解得则小结:对于线性时不变系统,其全响应包括零状态响应和零输入响应,即,如果输入改变为原来的倍,对应的零状态响应变为原来的倍,即为。
如零状态改变为原来的倍,对应的零输入响应变为原来的倍,即为。
系统的响应变为。
12、画频谱图(可能已知单边画双边)已知周期电压()()()()22cos 45sin 245cos 360u t t t t =++-+++,试画出其单边、双边幅度谱和相位谱。
解:()()()()22cos 45sin 245cos 360u t t t t =++-+++()()()22cos 45cos 2135cos 360t t t =++++++所以令01ω=,即有 01121332,2,45,1,135,1,60,A A A A ϕϕϕ=======因此单边幅度谱和相位谱如下:根据单双边谱之间的关系得:3124513560001122331112,,0.5,0.5222j j j j j j F A F Ae e F A e e F A e e ϕϕϕ±±±±±±±±±========由此的双边谱如下:ω 0ω02ω03ω 2 1A n ω0ω 02ω03ω 3ππn ϕπ/4ωω3ω20.5nF2ωω-02ω-03ω-113、已知系统的微分方程为 ()()()()()323y t y t y t f t f t ''''++=+,求在下列两种情况下系统的全响应。
信号与系统期末复习一、基础知识点:1.信号的频带宽度(带宽)与信号的脉冲宽度成反比,信号的脉冲宽度越宽,频带越窄;反之,信号脉冲宽度越窄,其频带越宽。
2. 系统对信号进行无失真传输时应满足的条件:①系统的幅频特性在整个频率范围(∞<<∞-ω)内应为常量。
②系统的相频特性在整个频率范围内应与ω成正比,比例系数为-0t3.矩形脉冲信号的周期与频谱线的间隔存在着倒数的关系。
4.零输入响应(ZIR )从观察的初始时刻(例如t=0)起不再施加输入信号(即零输入),仅由该时刻系统本身具有的初始状态引起的响应称为零输入响应,或称为储能响应。
5.零状态响应(ZSR )在初始状态为零的条件下,系统由外加输入(激励)信号引起的响应称为零状态响应,或称为受迫响应。
6.系统的完全响应也可分为:完全响应=零输入响应+零状态响应7.阶跃序列可以用不同位移的单位阶跃序列之和来表示。
8.离散信号)(n f 指的是:信号的取值仅在一些离散的时间点上才有定义。
9.信号的三大分析方法:①时域分析法 ②频域分析法 ③复频域分析法10.信号三大解题方法⑴傅里叶:①研究的领域:频域②分析的方法:频域分析法 ⑵拉普拉斯:①研究的领域:复频域②分析的方法:复频域分析法⑶Z 变换:主要针对离散系统,可以将差分方程变为代数方程,使得离散系统的分析简化。
11.采样定理(又称为奈奎斯特采样频率)如果)(t f 为带宽有限的连续信号,其频谱)(ωF 的最高频率为m f ,则以采样间隔ms f T 21≤对信号)(t f 进行等间隔采样所得的采样信号)(t f s 将包含原信号)(t f 的全部信息,因而可()()()zi zs y t y t y t =+利用)(t f s 完全恢复出原信号。
12.设脉冲宽度为1ms ,频带宽度为KHz ms111=,如果时间压缩一半,频带扩大2倍。
13.在Z 变换中,收敛域的概念:对于给定的任意有界序列)(n f ,使上式收敛的所有z 值的集合称为z 变化的收敛域。
根据级数理论,上式收敛的充分必要条件 F(z)绝对可和,即∞<∑∞=-0|)(|n nzn f 。
14.信号的频谱包括: ①幅度谱 ②相位谱 15.三角形式的傅里叶级数表示为:∑∞=++=1110)]sin()cos([)(n n nt n b t n aa t f ωω当为奇函数时,其傅里叶级数展开式中只有sin Ωnt 分量,而无直流分量和cos 分量。
16.离散线性时不变系统的单位序列响应是)(n δ。
17.看到这张图,直流分量就是4!18.周期信号的频谱具有的特点: ①频谱图由频率离散的谱线组成,每根谱线代表一个谐波分量。
这样的频谱称为不连续频谱或离散频谱。
②频谱图中的谱线只能在基波频率1ω的整数倍频率上出现。
③频谱图中各谱线的高度,一般而言随谐波次数的增高而逐渐减小。
当谐波次数无限增高时,谐波分量的振幅趋于无穷小。
19.信号频谱的知识点:①非周期信号的频谱为连续谱。
②若信号在时域持续时间有限,则其频域在频域延续到无限。
20.根据波形,写出函数表达式)(t f (用)(t ε表示):t21. )(t δ为冲激函数 ①定义:⎩⎨⎧≠=∞=)0(0)0()(t t t δ②特性:1)(=⎰∞∞-dt t δ③与阶跃函数的关系:dtt d t )()(εδ= ④采样(筛选)性。
若函数)(t f 在t=0连续,由于)(t δ只在t=0存在,故有:)()0()()(t f t t f δδ= 若)(t f 在0t t =连续,则有)()()()(000t t t f t t t f -=-δδ上述说明,)(t δ函数可以把信号)(t f 在某时刻的值采样(筛选)出来。
⑤重要积分公式:)0()()(f dt t t f =⎰∞∞-δ )()()(00t f dt t t t f =-⎰∞∞-δ例题:计算下列各式:①)1(-t t δ ②dt t t ⎰∞∞--)1(δ③dt t t ⎰∞--0)()3cos(δπω ④dt t e t ⎰+---003)(δ二、卷积 1.定义:⎰∞∞--=τττd t f f t y )()()(212.代数性质:①交换律:)()()(*)(1221t f t f t f t f =②结合律:)(*)]()([)](*)([*)(321321t f t f t f t f t f t f = ③分配律:)(*)()(*)()(*)]()([3231321t f t f t f t f t f t f t f +=+2.微分和积分特性①微分特性:)(*)()(*)(2121t f t f t f t f '=' ②积分特性:)(*)()(*)(1212)1(1t f t f t f t f )(--=③微积分特性:)(*)()(*)()(*)(2)1(1)1(2121t f t f t f t f t f t f '='=--*任意信号与)(t δ卷积又是)(t f 即)()(*)(t f t t f =δ 由微分特性则:)()(*)(t f t t f '='δ3.延时特性:)()()()(*)()(2121222111t t t t t t y t t t t f t t t t f ----=----εεε4.重要卷积公式: ①)()(*)(t f t t f =δ ②)()(*)(t t t t εεε=③)(21)(*)(2t t t t t εεε= ④)()1(1)(*)(t e at t e atat εεε---=⑤)()()(1)(*)(21122121a a t e e a a t e t et a t a t a ta ≠--=----εεε例题:求下列卷积①)5(*)3(-+t t εε ②2*)(t δ ③)(*)(t t te tδε'-三、傅里叶变换1.周期信号的三角级数表示∑∞=++=110)cos()(n n n t n A a t f ϕω 【22n n n b a A += )arctan(nnn a b -=ϕ】 其中:⎰=Tdt t f Ta 00)(1 ; ⎰=T n dt t n t f T a 01)cos()(2ω ; ⎰=Tn dt t n t f T b 01)sin()(2ω2.周期信号的指数级数表示⎰-=Tt jn n dt e t f T 01)(1F ω3.非周期信号的傅里叶变换⎰∞∞--=dt e t f t j ωω)()F(反变换:⎰∞∞-=ωωπωd e F t t j )(21)f(4.常用非周期信号的频谱 ①门函数)2()2|(|0)2|(|1)(ωτττττSa t t t G ↔⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧><=②冲激信号)(t δ 1)(↔t δ ③直流信号 )(2),(1)(ωπδ↔∞-∞=t f④指数信号)0,0()(>>=-t a et f atωεj a t e at +↔-1)(⑤单位阶跃信号⎩⎨⎧<>=)0(0)0(1)(t t t εωωπδεj t 1)()(+↔ 5.傅里叶变换的性质与应用 ①线性性质②信号的延时与相位移动③脉冲展缩与频带的变化)(||1)(aF a at f ω↔表明:信号时域波形的压缩,对应其频谱图形的扩展;时域波形的扩展对应其频域图形的压)()()()(22112211ωωF a F a t f a t f a +↔+0e )()(0t j F t t f ωω±↔±缩,且两域内展缩的倍数是一致的。
④信号的调制与频谱搬移 )(21)(21)cos()(000ωωωωω++-↔F F t t f ⑤周期信号的频谱函数)]()([)cos(000ωωδωωδπω-++↔t )]()([)sin(000ωωδωωδπω--+↔j t∑∞-∞=-=n nn F F )(2)(1ωωδπω⑥时域微分特性)()()(ωωF j t f dtd n nn↔⑦时域积分特性)(1)()0()(111ωωωδπττF j F d f t+↔⎰∞-6.卷积定理及其应用若)()(11ωF t f ↔; )()(22ωF t f ↔ 则)()()(*)(2121ωωF F t f t f ↔例题1:试利用卷积定理求下列信号的频谱函数 ②)(*)sin()(0t t A t f εω=例题2:若已知)()(ωF t f ↔;求)3(t f ,)3(+t f 。
例题3:如图所示已知tj et f 2)(-=,t t x 20cos )(=,求)(),(),(F ωωωY X)(e )(00ωωω-↔F t f t j例题4:如图所示周期锯齿波信号f(t),试求三角形式的傅里叶级数。
例题5:设信号)4cos()(1t t f π=,⎩⎨⎧><=)1|(|0)1|(|1)(2t t t f ;试求)()(21t f t f 的频谱函数。
例题6:求)0()()sin()(0>=-a t t e t f atεω的频谱函数例题7:已知||2)(t e t f -=,用傅里叶性质,求)(t f 一阶微分以及)(t f 的积分四、拉普拉斯变换1.单边拉普拉斯的定义:F(s) = ⎰∞--0)(dt e t f st2.常用拉普拉斯变换 ① as eat-↔1 ; 2)(1a s te at-↔ ② 1)(↔t δ ; s t ↔')(δt)(t f TA2T③ s t 1)(↔ε ⇒ s 11↔ ⇒ sA A ↔ ④ 22)sin(ωωω+↔s t ⑤ 22)cos(ωω+↔s st ⑥ 21)(s t t ↔ε ⇒ 322)(s t t ↔ε ⑦ )(1a s s aeat+↔--⑧ 22)()sin(ωωω++↔-a s t eat⑨ 22)()cos(ωω+++↔-a s as t eat3.拉普拉斯变换的基本性质 ①线性②时移性③比例性(尺度变换) ④幅频移特性⑤时域微分特性⑥时域积分特性4.求拉普拉斯反变换)()()()(22112211s F a s F a t f a t f a +↔+0e )()()(00st s F t t t t f -↔--ε⎪⎭⎫⎝⎛↔a s F a at f 1)()(e )(00s s F t f t s ↔±)0()(d )(d --↔f s sF tt f )0()0()0()(d )(d )1(21--------'--↔n n n n nn f f s f s s F s t t f s s F f t )(d )(0↔⎰-ττ)0()0()(d )(d 222--'--↔f sf s F s tt f①D(s)=0的根(不含重根)nS S n n s F S S =-=)()(K②D(s)=0仅含重根1)]()([)!1(1K 111S S m n n n ns F S S dsd n =---⨯-=(n=1,2,3……m )5.微分方程的拉普拉斯变换解法 例1)()(3)(3)(=+'+''+'''t y t y t y t y 则Ss Y y s SY y Sy s Y S y y S y S s Y S 1)())0()((3))0()0()((3)0()0()0()(223=+-+'--+''-'--6.电路S 域模型①电阻R 上的时域电压-电流关系为一代数方程)()(t Ri t u =两边取拉氏变换,就得到复频域(S 域)中的电压-电流象函数关系为)()(U s RI s =②电容C 上的时域电压-电流关系为dtt du Ct i c )()(= 两边取拉氏变换,利用微分性质得0≥t 时的代数关系)0()()(I --=c Cu s sCUc s 或 su s I sC s c )0()(1)(Uc -+=③电感L 上的时域电压-电流关系为dtt di Lt u L )()(= 两边取拉氏变换,就可得出S 域内的电压-电流关系为)0()()(U --=L L Li s sLI s 或 si s U sL s L )0()(1)(I L -+=④KCL 和KVL0)(=∑t i ; 0)(=∑t u分别取拉氏变换,可得基尔霍夫定律的S 域形式0)(=∑s I ; 0)(=∑s U7.卷积定理时域卷积变换到S 域的特性)()()()(2121s F s F t f t f =*8.重要的函数)(H s 为系统函数 ; )(S )(s t s ↔阶跃响应 ; )(F )(s t f ↔输入信号 )(Y )(ZS s LTI t y ZS ↔系统的零状态响应 )()()(Y )(*)(ZS s H s F s t h t f y ZS =↔=)(1)(S )()(0s H Ss d h t s t==⎰-积分定理ττ 阶跃响应)](1[)(1s H SL t s -= , 则)()(t s t h '= 例题1:若已知)()(s F t f ↔;求)3(t f ,)3(+t f 。