信號(hào)與系統(tǒng)簡(jiǎn)明教程教案第7章contents目錄第七章引言信號(hào)的頻域分析系統(tǒng)的頻域分析濾波器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用信號(hào)調(diào)制與解調(diào)章節(jié)總結(jié)與回顧第七章引言CATALOGUE01章節(jié)內(nèi)容包括信號(hào)的分類、描述和運(yùn)算，系統(tǒng)的分類、描述和分析方法等。通過(guò)本章的學(xué)習(xí)，讀者可以了解信號(hào)與系統(tǒng)的基本概念和原理，為后續(xù)章節(jié)的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。第七章主要介紹了信號(hào)與系統(tǒng)的基本概念和分析方法。章節(jié)概述掌握信號(hào)的定義、分類和描述方法。理解系統(tǒng)的定義、分類和描述方法。掌握信號(hào)的基本運(yùn)算和變換方法。了解系統(tǒng)的基本分析方法和性能指標(biāo)。01020304學(xué)習(xí)目標(biāo)系統(tǒng)是指由若干相互作用和相互依賴的事物組合而成的具有特定功能的整體。非線性系統(tǒng)是指不滿足疊加性和均勻性的系統(tǒng)。時(shí)變系統(tǒng)是指系統(tǒng)參數(shù)隨時(shí)間變化，即輸入信號(hào)產(chǎn)生輸出響應(yīng)的起點(diǎn)不固定，而是隨時(shí)間變化的系統(tǒng)。信號(hào)是運(yùn)載消息的工具，是消息的載體。從廣義上講，它包含光信號(hào)、聲信號(hào)和電信號(hào)等。線性系統(tǒng)是指同時(shí)滿足疊加性與均勻性（又稱為齊次性）的系統(tǒng)。時(shí)不變系統(tǒng)是指系統(tǒng)參數(shù)不隨時(shí)間變化，即無(wú)論輸入信號(hào)作用的時(shí)間起點(diǎn)如何，輸出信號(hào)響應(yīng)的起點(diǎn)總與輸入信號(hào)時(shí)間起點(diǎn)相對(duì)應(yīng)。010203040506關(guān)鍵術(shù)語(yǔ)和概念信號(hào)的頻域分析CATALOGUE02010204傅里葉級(jí)數(shù)傅里葉級(jí)數(shù)的定義和物理意義三角形式的傅里葉級(jí)數(shù)指數(shù)形式的傅里葉級(jí)數(shù)傅里葉級(jí)數(shù)的收斂條件03傅里葉變換的定義和物理意義常用信號(hào)的傅里葉變換傅里葉變換的性質(zhì)周期信號(hào)的傅里葉變換傅里葉變換頻域特性與性質(zhì)頻域的基本概念頻域中的時(shí)移和頻移特性頻域中的卷積和相關(guān)特性信號(hào)的頻譜和功率譜系統(tǒng)的頻域分析CATALOGUE03

系統(tǒng)函數(shù)與頻率響應(yīng)系統(tǒng)函數(shù)的定義系統(tǒng)函數(shù)是描述系統(tǒng)對(duì)復(fù)指數(shù)信號(hào)響應(yīng)的數(shù)學(xué)工具，通常表示為$H(jomega)$或$H(s)$。頻率響應(yīng)的概念頻率響應(yīng)是指系統(tǒng)在正弦信號(hào)激勵(lì)下的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)，反映了系統(tǒng)對(duì)不同頻率信號(hào)的傳輸特性。幅度響應(yīng)和相位響應(yīng)幅度響應(yīng)描述系統(tǒng)對(duì)不同頻率信號(hào)的放大或衰減程度，相位響應(yīng)描述系統(tǒng)對(duì)不同頻率信號(hào)的相位延遲或超前。穩(wěn)定性的定義01穩(wěn)定性是指系統(tǒng)在受到有界輸入信號(hào)激勵(lì)時(shí)，其輸出信號(hào)也是有界的。頻率響應(yīng)與穩(wěn)定性的關(guān)系02系統(tǒng)的穩(wěn)定性可以通過(guò)其頻率響應(yīng)來(lái)判斷。如果系統(tǒng)函數(shù)在復(fù)平面上沒(méi)有位于右半平面的極點(diǎn)，則系統(tǒng)是穩(wěn)定的。奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)03奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)是一種通過(guò)系統(tǒng)函數(shù)的頻率響應(yīng)來(lái)判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性的方法。它要求系統(tǒng)函數(shù)在復(fù)平面上的奈奎斯特圖不包圍點(diǎn)(-1,j0)。穩(wěn)定性與頻率響應(yīng)的關(guān)系無(wú)失真?zhèn)鬏數(shù)亩x無(wú)失真?zhèn)鬏斒侵赶到y(tǒng)在傳輸信號(hào)時(shí)，不改變信號(hào)的形狀和幅度，僅對(duì)信號(hào)進(jìn)行時(shí)間上的延遲。線性時(shí)不變系統(tǒng)的無(wú)失真?zhèn)鬏攲?duì)于線性時(shí)不變系統(tǒng)，如果其沖激響應(yīng)滿足一定的條件，如具有常數(shù)幅度和線性相位特性，則該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)無(wú)失真?zhèn)鬏?。無(wú)失真?zhèn)鬏敆l件濾波器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用CATALOGUE04濾波器是一種選頻裝置，可以使信號(hào)中特定的頻率成分通過(guò)，而極大地衰減其他頻率成分。濾波器定義濾波器的作用濾波器的性能指標(biāo)濾波器在信號(hào)處理、數(shù)據(jù)傳輸和減少干擾等方面起著重要的作用。濾波器的主要性能指標(biāo)包括通帶增益、阻帶衰減、截止頻率和帶寬等。030201濾波器的基本概念全通濾波器允許所有頻率的信號(hào)通過(guò)，但改變信號(hào)的相位。帶阻濾波器阻止一定頻率范圍內(nèi)的信號(hào)通過(guò)，允許此范圍以外的信號(hào)通過(guò)。帶通濾波器允許一定頻率范圍內(nèi)的信號(hào)通過(guò)，衰減此范圍以外的信號(hào)。低通濾波器允許低頻信號(hào)通過(guò)，衰減高頻信號(hào)。高通濾波器允許高頻信號(hào)通過(guò)，衰減低頻信號(hào)。濾波器的類型與特性巴特沃斯濾波器具有最平坦的通帶和單調(diào)下降的阻帶特性。巴特沃斯濾波器設(shè)計(jì)法切比雪夫?yàn)V波器在通帶或阻帶內(nèi)具有等波紋特性，可以選擇性地優(yōu)化通帶或阻帶的性能。切比雪夫?yàn)V波器設(shè)計(jì)法貝塞爾濾波器具有線性相位特性，適用于需要保持信號(hào)相位不變的場(chǎng)合。貝塞爾濾波器設(shè)計(jì)法橢圓濾波器在通帶和阻帶內(nèi)都具有等波紋特性，且阻帶衰減速度最快，但相位特性較差。橢圓濾波器設(shè)計(jì)法濾波器的設(shè)計(jì)方法信號(hào)調(diào)制與解調(diào)CATALOGUE05調(diào)制是將基帶信號(hào)轉(zhuǎn)換為適合在信道中傳輸?shù)囊颜{(diào)信號(hào)的過(guò)程。調(diào)制的定義根據(jù)調(diào)制信號(hào)的性質(zhì)，調(diào)制可分為模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào)制兩大類。調(diào)制的分類提高信號(hào)抗干擾能力、實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用、減小信號(hào)帶寬等。調(diào)制的目的信號(hào)調(diào)制的基本概念通過(guò)改變載波的幅度來(lái)傳遞信息，常見(jiàn)的幅度調(diào)制方式有調(diào)幅（AM）和雙邊帶調(diào)制（DSB）。幅度調(diào)制的原理將基帶信號(hào)與載波相乘，得到已調(diào)信號(hào)。解調(diào)時(shí)，通過(guò)檢波器提取出基帶信號(hào)。幅度調(diào)制的實(shí)現(xiàn)優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)成熟、實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單；缺點(diǎn)是抗干擾能力差，帶寬利用率低。幅度調(diào)制的優(yōu)缺點(diǎn)幅度調(diào)制與解調(diào)頻率調(diào)制的實(shí)現(xiàn)將基帶信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻率變化，再與載波相乘得到已調(diào)信號(hào)。解調(diào)時(shí)，通過(guò)鑒頻器或鎖相環(huán)提取出基帶信號(hào)。頻率調(diào)制的原理通過(guò)改變載波的頻率來(lái)傳遞信息，常見(jiàn)的頻率調(diào)制方式有調(diào)頻（FM）和相位調(diào)制（PM）。頻率調(diào)制的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)是抗干擾能力強(qiáng)，適用于高質(zhì)量音頻傳輸；缺點(diǎn)是帶寬利用率較高，且實(shí)現(xiàn)相對(duì)復(fù)雜。頻率調(diào)制與解調(diào)章節(jié)總結(jié)與回顧C(jī)ATALOGUE060102信號(hào)與系統(tǒng)基本概念信號(hào)是傳遞信息的物理量，系統(tǒng)是對(duì)信號(hào)進(jìn)行變換或處理的物理過(guò)程。連續(xù)時(shí)間信號(hào)與離散時(shí)間…連續(xù)時(shí)間信號(hào)是時(shí)間連續(xù)變化的信號(hào)，如正弦波；離散時(shí)間信號(hào)是時(shí)間離散、幅度連續(xù)的信號(hào)，如數(shù)字序列。線性時(shí)不變系統(tǒng)線性系統(tǒng)滿足疊加性和齊次性，時(shí)不變系統(tǒng)意味著系統(tǒng)特性不隨時(shí)間變化。卷積與卷積定理卷積是描述線性時(shí)不變系統(tǒng)對(duì)輸入信號(hào)響應(yīng)的重要工具，卷積定理則建立了時(shí)域卷積與頻域乘積之間的關(guān)系。傅里葉變換與頻譜分析傅里葉變換將時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻域信號(hào)，便于分析信號(hào)的頻率成分。030405關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)總結(jié)思考題1解答習(xí)題1解答思考題2解答什么是線性時(shí)不變系統(tǒng)？它有哪些基本性質(zhì)？線性時(shí)不變系統(tǒng)是指同時(shí)滿足線性性和時(shí)不變性的系統(tǒng)?；拘再|(zhì)包括疊加性、齊次性、時(shí)不變性和穩(wěn)定性。卷積在信號(hào)處理中有何作用？如何計(jì)算卷積？卷積在信號(hào)處理中用于描述線性時(shí)不變系統(tǒng)對(duì)輸入信號(hào)的響應(yīng)。計(jì)算卷積可以通過(guò)圖形方法或解析方法進(jìn)行，其中解析方法包括直接計(jì)算法和利用卷積定理進(jìn)行頻域計(jì)算。已知某線性時(shí)不變系統(tǒng)的單位沖激響應(yīng)為h(t)，求該系統(tǒng)對(duì)輸入信號(hào)f(t)的響應(yīng)y(t)。根據(jù)卷積的定義，系統(tǒng)對(duì)輸入信號(hào)f(t)的響應(yīng)y(t)可以通過(guò)計(jì)算h(t)與f(t)的卷積得到，即y(t)=h(t)*f(t)。具體計(jì)算過(guò)程可根據(jù)卷積的定義和性質(zhì)進(jìn)行。思考題與習(xí)題解答《信號(hào)與系統(tǒng)》（第二版），奧本海姆著，電子工業(yè)出版社。該書(shū)對(duì)信號(hào)與系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論進(jìn)行了全面深入的闡述，適合作為進(jìn)一步學(xué)習(xí)的參考書(shū)籍。