1教材：金波張正炳編者《信號與系統(tǒng)分析》高教出版社第1章信號與系統(tǒng)的概念信號的概念基本連續(xù)信號,沖激信號信號的運(yùn)算,信號的時域分解系統(tǒng)的概念引言《信號與系統(tǒng)》是電類相關(guān)專業(yè)的學(xué)生必須學(xué)習(xí)的專業(yè)理論基礎(chǔ)課程之一。《信號與系統(tǒng)》研究的內(nèi)容:什么是信號?信號的特征?什么是系統(tǒng)?系統(tǒng)的特征?信號作用于系統(tǒng)產(chǎn)生什么響應(yīng)？信號與系統(tǒng)的時域分析連續(xù)系統(tǒng)的拉普拉斯變換分析離散系統(tǒng)的z變換分析信號的傅里葉分析概括一個信號:確定性信號二個系統(tǒng):連續(xù)系統(tǒng)和離散系統(tǒng)三大變換:傅里葉變換，拉普拉斯變換，z變換四域分析：時域分析，頻域分析，S域分析，Z域分析2信號作用于系統(tǒng)產(chǎn)生響應(yīng)舉例心電圖機(jī)3心電圖機(jī)心臟跳動心電圖波形應(yīng)用舉例電力系統(tǒng)諧波分析4電弧爐大型f50250幅度電網(wǎng)頻譜分析應(yīng)用舉例故障診斷——電動機(jī)鼠籠斷條5鼠籠斷裂電機(jī)轉(zhuǎn)子的鼠籠454950f電動機(jī)頻譜分析泄露應(yīng)用舉例生物醫(yī)學(xué)信號處理6濾波以前干擾嚴(yán)重濾波以后干擾祛除應(yīng)用舉例雷達(dá)測距系統(tǒng)7應(yīng)用舉例無線話筒設(shè)備與原理圖8

應(yīng)用舉例工程上使用的PID控制器及PID控制原理9

(a)智能PID控制器(b)PID控制方框圖應(yīng)用舉例地震勘探系統(tǒng)中的應(yīng)用

10

應(yīng)用舉例數(shù)字梳狀濾波器使混合視頻信號亮度和色度/彩度兩方面的信號進(jìn)行分離處理11

(a)普通梳狀濾波器(b)數(shù)字梳狀濾波器,(c)3D數(shù)字梳狀濾波器,提高水平/垂直分辨率提高水平/垂直/斜線分辨率1.1信號的概念信號信號與信息：信號代表著信息，一般而言，信號不能直接表達(dá)所需的信息,一般要將原始信號（氣壓、溫度、機(jī)械位移、速度等）轉(zhuǎn)換為電信號。信號中包含了信息。信號的描述方式主要有兩種：一種是數(shù)學(xué)函數(shù)的表達(dá)形式；另一種是圖形表達(dá)形式，即某種形式的變化波形。信號的特征：時間特性是信號表現(xiàn)出一定波形的時間特性，如出現(xiàn)時間的先后、持續(xù)時間的長短、重復(fù)周期的大小及隨時間變化的快慢等。頻率特性是任意信號在一定條件下總可以分解為許多不同頻率的正弦分量，即具有一定的頻率成分。信號的頻譜分析就是研究信號的頻率特性。12121.1信號的概念信號的分類確定信號與隨機(jī)信號本課程研究確定信號連續(xù)信號與離散信號本課程先講授連續(xù)信號與系統(tǒng),后講授離散信號和系統(tǒng)周期信號與非周期信號兩類信號都討論能量信號與功率信號兩類信號都討論1313信號分類

確定信號與隨機(jī)信號1414確定信號指一個可以表示為確定的時間函數(shù)的信號，即對于某一時刻，信號有確定的值。隨機(jī)信號則不同，它不是一個確定的時間函數(shù)，通常只知道它取某一值的概率。信號分類連續(xù)信號與離散信號1515

連續(xù)信號指在所討論的時間內(nèi)，對任意時刻值除若干個不連續(xù)點(diǎn)外都有定義的信號。離散信號是指只在某些不連續(xù)規(guī)定的時刻有定義，而在其他時刻沒有定義的信號。

信號分類周期信號與非周期信號1616

周期信號是指一個每隔一定時間T，周而復(fù)始且無始無終的信號。(在較長時間內(nèi)重復(fù)變化)非周期信號在時間上不具有周而復(fù)始的特性。信號分類

能量信號與功率信號能量信號和功率信號的定義信號可看作是隨時間變化的電壓或電流，信號f

(t)在１歐姆的電阻上的瞬時功率為|f

(t)|2，在時間區(qū)間所消耗的總能量和平均功率分別定義為：

能量信號：信號總能量為有限值而信號平均功率為零。功率信號：平均功率為有限值而信號總能量為無限大。1717信號分類

能量信號與功率信號特點(diǎn)信號f(t)可以是一個既非功率信號，又非能量信號，如單位斜坡信號。但一個信號不可能同時既是功率信號，又是能量信號。周期信號都是功率信號；除了具有無限能量及無限功率的信號外，非周期信號或者是能量信號[t,f(t)=0],或者是功率信號[t,f(t)≠0]。1818例1.2能量信號與功率信號的判別？1919判斷信號，是否為能量信號或功率信號。解：所以為能量信號,為功率信號。三種有用的脈沖波形的信號能量2020例1.3求下列周期信號的功率。2121周期鋸齒波的功率：T=b+b=10s，一個周期的能量為：W信號的功率為例1.3求下列周期信號的功率。2222全波整流波形的功率：T=b=5s，一個周期的能量為：

W信號的功率為幾種具體信號的定義2323是左邊信號的特殊情況是右邊信號的特殊情況1.2基本連續(xù)信號單位階躍函數(shù)2424[f(t)],f(t)>0時,[f(t)]

=1；f(t)<0時，[f(t)]

=0。1.2基本連續(xù)信號門函數(shù)2525或?qū)憺殚T寬為1.2基本連續(xù)信號單位斜坡函數(shù)2626三角脈沖函數(shù)1.2基本連續(xù)信號符號函數(shù)2727符號函數(shù)與階躍函數(shù)的關(guān)系為

f

(t)(t)的意義2828f(t)乘門函數(shù)，只保留門內(nèi)的值將f(t)(t)向右移將f(t)(t)向左移延遲的階躍函數(shù)2929延遲的階躍函數(shù)定義為：用階躍函數(shù)可以表示方波或分段常量波形：這就是一個門函數(shù)(方波)的表達(dá)式。用這種門函數(shù)可表示其它一些函數(shù)例1.5延遲的階躍函數(shù)3030也可以用門函數(shù)的方法求：也可以用門函數(shù)的方法求：補(bǔ)充例題3131繪出下列各時間函數(shù)的波形，注意它們的區(qū)別：f(t)乘門函數(shù)，只保留門內(nèi)的值使t<1的f(t)=0可以看兩個分段函數(shù)相加補(bǔ)充例題3232繪出下列各時間函數(shù)的波形，注意它們的區(qū)別：f(t)乘門函數(shù)，只保留門內(nèi)的值f(t)乘門函數(shù)，只保留門內(nèi)的值復(fù)指數(shù)信號33A和S為實(shí)數(shù)（實(shí)指數(shù)信號）33實(shí)指數(shù)信號單邊指數(shù)3434雙邊指數(shù)復(fù)指數(shù)信號S=j（可得正弦信號）3535為正弦信號復(fù)指數(shù)信號S=+j（可得按指數(shù)變化的正弦信號）3636>0為指數(shù)增長的正弦信號，<0為指數(shù)衰減的正弦信號內(nèi)插函數(shù)3737Sa(t)是偶函數(shù)，Sa(0)=1,t=n時，Sa(t)=0,t時，Sa(t)0例1.63838繪出下列函數(shù)的波形。例1.63939繪出下列函數(shù)的波形。課堂小結(jié)本節(jié)課的重點(diǎn)與難點(diǎn)功率信號與能量信號的判別、計(jì)算?；具B續(xù)信號的數(shù)學(xué)表示和圖形特點(diǎn)。周期信號和非周期信號的判別?；疽笠阎盘柕牟ㄐ位驍?shù)學(xué)表達(dá)式，計(jì)算或判別是功率信號還是能量信號。已知信號波形寫出表達(dá)式，已知信號的數(shù)學(xué)表達(dá)式畫出波形。40計(jì)算機(jī)例題C1.1用Matlab畫出以下各信號。(1)(2)解：用Matlab編程，可以很方便地畫出波形。%畫(1)的波形t=linspace(-3,3,300);f1=9*t.*exp(-3.*abs(t));figure(1),plot(t,f1,'linewidth',2)grid,xlabel('Time(sec)')%畫(2)的波形t=linspace(0,40,300);f2=exp(-0.1*t).*sin(2*t/3).*u(t);figure(2),plot(t,f2,'linewidth',2)grid,xlabel('Time(sec)')41MATLAB畫出的圖形42作業(yè)1-21-3選做1-1543課堂練習(xí)題將以下信號分類為功率信號、能量信號，或兩者都不是。在可能的情況下，求出其功率和能量。4444(a)(b)

(c)

(d)計(jì)算信號的功率和能量>>Ea=