1、.,課程意義及課堂要求,本課程是“電路分析基礎(chǔ)”課的繼續(xù)和深入。是后繼課程“通信原理”、“通信技術(shù)基礎(chǔ)”、“數(shù)字信號與處理”等課程的基礎(chǔ)。要求：上課手機不準發(fā)出聲音；作一些預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)；做一些筆記；認真作業(yè)，必須獨立完成。每周交一次。,.,第一章信號與系統(tǒng),信號的基本概念及基本分類系統(tǒng)的基本概念及分類信號與系統(tǒng)分析概要,.,本章學(xué)習(xí)目標：,通過本章學(xué)習(xí)，應(yīng)該達到以下要求：掌握信號的概念及分類。掌握系統(tǒng)的概念及分類。,.,1.1信號的基本概念,信號的描述1、信號：廣義的說，信號是隨時間變化的某種物理量。2、特點：帶有信息的物理量。例如：紅綠燈，上下課鈴聲等。所以，信號一般是指代表聲音、圖像和編碼等

2、消息。如聲信號、光信號、電信號和數(shù)據(jù)信號等，但在本課程中我們大多采用電信號。,.,1.1信號的基本概念,3、信號總是以下面的形式傳輸：信源通過信道到達信宿甲(語言)（空氣）乙(耳朵)信號的特性：（時間特性頻率特性）一般地說:信號是時間的函數(shù);有一定的波形。任一信號具有其自身特有的頻率組成，所以信號也是頻率的函數(shù)。,.,1.2信號的分類,1確定性信號和隨機信號按信號是否可預(yù)知劃分，可以將信號分為確定性信號和隨機信號。2連續(xù)時間信號和離散時間信號按信號是否是時間的連續(xù)函數(shù)劃分，將信號分為連續(xù)時間信號和離散時間信號。3周期信號和非周期信號按信號是否具有重復(fù)性，可以將信號劃分為周期信號和非周期信號。,

3、.,1.2信號的分類,4一維信號和n維信號按信號可以表示為幾個變量的函數(shù)劃分，將信號分為一維信號和維信號。5時限信號和非時限信號按信號的持續(xù)時間劃分，將信號分為時限信號和非時限信號。6能量信號和功率信號按信號的能量特性劃分，將信號分為能量信號和功率信號。,.,1.確定信號與隨機信號,（a）,（b）,.,2.連續(xù)時間信號與離散時間信號,.,3.周期信號與非周期信號,周期信號是指依一定時間間隔周而復(fù)始，且無始無終的信號，表達式可寫為非周期信號在時間上不具有周而復(fù)始的特性。非周期信號也可以看作為周期為無窮大的周期信號,.,4.奇異信號,奇異信號是指信號本身有不連續(xù)點，或者其導(dǎo)數(shù)與積分有不連續(xù)點的信號

4、。,（a）階躍信號,（b）沖激信號,.,1.3系統(tǒng)的定義和分類,1、系統(tǒng)的定義系統(tǒng)就是由若干個相互關(guān)聯(lián)又相互作用的事物組合而成的，具有某種特定功能的整體。例如：通信系統(tǒng)、電力系統(tǒng)等。,.,1.3系統(tǒng)的定義和分類,2、系統(tǒng)的分類（1）連續(xù)時間系統(tǒng)和離散時間系統(tǒng)按照輸入輸出信號來分類（2）線性和非線性系統(tǒng)如果系統(tǒng)同時滿足疊加性和齊次性，那么這個系統(tǒng)就是一個線性系統(tǒng)，否則就是非線性系統(tǒng)。,.,1.3系統(tǒng)的定義和分類,如果則線性性表示為：,.,1.3系統(tǒng)的定義和分類,（3）時變系統(tǒng)與非時變系統(tǒng)如果那么,.,1.3系統(tǒng)的定義和分類,（4）因果系統(tǒng)與非因果系統(tǒng)因果系統(tǒng)是指當且僅當輸入信號激勵系統(tǒng)時才產(chǎn)生輸

5、出響應(yīng)的系統(tǒng)。（5）記憶系統(tǒng)與即時系統(tǒng)系統(tǒng)的輸出只取決于該時刻的輸入，與系統(tǒng)的過去工作狀態(tài)(歷史)無關(guān)，則稱之為無記憶系統(tǒng)或即時系統(tǒng)。,.,1.3系統(tǒng)的定義和分類,3、系統(tǒng)的模擬和聯(lián)結(jié),系統(tǒng)的模擬,.,1.4信號與系統(tǒng)分析概要,1、信號的分析信號分析的內(nèi)容及方法有多種，本教材主要描述了時域法和頻域法。2、系統(tǒng)的分析系統(tǒng)的分析方法也有時域法和頻域法。對連續(xù)時間系統(tǒng)的分析主要采用卷積法，而離散時間系統(tǒng)則采用卷積和的方法；,.,第二章信號與系統(tǒng)的時域分析,線性時不變系統(tǒng)的描述方法及系統(tǒng)的零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)的概念能正確掌握和應(yīng)用單位階躍函數(shù)和單位沖激函數(shù)及其性質(zhì)卷積是時域分析的核心，應(yīng)理解其物理意

6、義，并能理解和應(yīng)用其性質(zhì),.,本章學(xué)習(xí)目標：,通過本章學(xué)習(xí)，應(yīng)該達到以下要求：掌握常見信號的描述。掌握信號的代數(shù)運算和波形變換。掌握信號的時域分解。掌握系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng)的卷積求解方法。掌握系統(tǒng)的聯(lián)結(jié)。,.,2.1信號的描述,1、典型信號（1）復(fù)指數(shù)信號式中，且都是實數(shù),.,2.1信號的描述,2、抽樣信號,.,2.1信號的描述,3、奇異信號,（a）,（b）,(c）,.,2.1.3階躍信號的應(yīng)用,1、矩形方波的描述,.,2.1.3階躍信號的應(yīng)用,2、信號的接入特性及定義域的表達,.,2.1.3階躍信號的應(yīng)用,2、信號的接入特性及定義域的表達,.,2.1.4沖激信號的定義,沖激信號：,.,2.1.4

7、沖激信號的性質(zhì),1、抽樣特性,.,2.1.4沖激信號的性質(zhì),2、篩選特性,.,2.1.4沖激信號的性質(zhì),3、偶函數(shù)的性質(zhì)4、積分特性,.,2.1.4沖激信號的性質(zhì),5、展縮特性,.,2.2信號的運算和波形變換,1、信號的運算（1）加減運算,.,2.2.1信號的運算,（2）乘法運算,.,2.2.1信號的運算,（3）積分和微分運算,微分運算,積分運算,.,2.2.2信號的波形變換,1、尺度變換,.,2.2.2信號的波形變換,2、反摺,.,2.2.2信號的波形變換,3、平移,.,2.2.2信號的波形變換,4、綜合變換由要先反摺、后展縮、再平移,.,2.3信號的分解,1、交直流分解,.,2.3信號的分

8、解,2、奇偶分解,.,2.3信號的分解,3、信號的脈沖分解,.,2.4系統(tǒng)的微分方程及其響應(yīng),1、系統(tǒng)的微分方程,.,2.4系統(tǒng)的微分方程及其響應(yīng),2、系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng)和零輸入響應(yīng)（1）零輸入響應(yīng)系統(tǒng)的輸入為零時，求出的響應(yīng)。（2）零狀態(tài)響應(yīng)系統(tǒng)的初始狀態(tài)為零時，求出的響應(yīng)。可以用經(jīng)典法求解。,.,2.4.2系統(tǒng)零狀態(tài)響應(yīng)的卷積求解,1、沖激響應(yīng)和階躍響應(yīng)輸入信號為沖激信號時，輸出為沖激響應(yīng),.,2.4.2系統(tǒng)零狀態(tài)響應(yīng)的卷積求解,1、沖激響應(yīng)和階躍響應(yīng)輸入信號為階躍信號時，輸出為的響應(yīng)為階躍響應(yīng),.,2.4.2系統(tǒng)零狀態(tài)響應(yīng)的卷積求解,2、卷積積分（1）定義我們在數(shù)學(xué)上把上式定義為卷積積分，

9、簡稱卷積，也可表示成為,.,2.4.2系統(tǒng)零狀態(tài)響應(yīng)的卷積求解,（2）性質(zhì)a.交換率b.分配率c.結(jié)合率d.位移特性e.積分特性f.微分特性,.,2.4.2系統(tǒng)零狀態(tài)響應(yīng)的卷積求解,g.等效特性h.與沖激信號的卷積i.與沖激偶函數(shù)的卷積j.與階躍信號的卷積,.,2.4.2系統(tǒng)零狀態(tài)響應(yīng)的卷積求解,（3）計算方法a.解析解法利用定義或性質(zhì)求解b.圖解法,.,2.4.2系統(tǒng)零狀態(tài)響應(yīng)的卷積求解,.,2.5系統(tǒng)的聯(lián)結(jié),1、級聯(lián)有,.,2.5系統(tǒng)的聯(lián)結(jié),2、并聯(lián)有,.,第三章連續(xù)時間信號的頻域分析,傅立葉級數(shù)傅立葉變換常見信號的傅氏變換傅氏變換的性質(zhì)抽樣定理,.,本章學(xué)習(xí)目標：,掌握信號的傅里葉級數(shù)分

10、析法和傅里葉變換分析法，能對常用信號進行頻域分析熟悉信號的時域特性和頻域特性間的對應(yīng)關(guān)系理解信號頻譜的意義并掌握常用信號的頻譜頻域分析的重要工具是卷積定理，要熟練掌握理解并應(yīng)用取樣信號和取樣定理,.,3.1周期信號的頻譜分析,1、三角形式的傅立葉級數(shù)式中的系數(shù)a0，an，bn稱為傅里葉系數(shù)，計算公式為,.,3.1周期信號的頻譜分析,2、復(fù)指數(shù)形式的傅立葉級數(shù)其中,.,3.1周期信號的頻譜分析,3、周期信號的頻譜,周期矩形脈沖信號的頻譜圖,.,3.1周期信號的頻譜分析,4、周期信號的頻譜的特點一般周期信號頻譜的共同特點：離散性和諧波性,.,3.2非周期信號的頻譜分析,1、非周期信號的傅里葉變換記

11、為：,.,3.2非周期信號的頻譜分析,2、常見非周期信號的傅氏變換（1）門函數(shù)的傅氏變換,.,3.2非周期信號的頻譜分析,（2）沖激信號的傅氏變換（3）單位直流信號的頻譜注意推導(dǎo)的過程,.,3.2非周期信號的頻譜分析,（4）指數(shù)信號的頻譜（5）階躍信號的頻譜,.,3.2非周期信號的頻譜分析,3、傅氏變換的性質(zhì),.,3.2非周期信號的頻譜分析,.,3.3抽樣定理,取樣過程,.,3.3抽樣定理,取樣定理：通常把最低允許取樣頻率稱為奈奎斯特（Nyquist）取樣頻率，其倒數(shù)稱為奈奎斯特取樣間隔。,.,第四章離散時間信號和系統(tǒng)分析,離散時間信號差分方程卷積和離散系統(tǒng)時域分析離散系統(tǒng)的頻域分析,.,本章

12、學(xué)習(xí)目標：,離散時間信號與離散系統(tǒng)差分方程的特征，學(xué)習(xí)中應(yīng)注意與連續(xù)系統(tǒng)的對應(yīng)和類比；理解卷積和及單位響應(yīng)的概念，會計算常用的卷積和；掌握離散系統(tǒng)的分析方法，熟練計算離散系統(tǒng)的零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)、單位響應(yīng)及全響應(yīng)；離散信號的頻域分析主要掌握序列的傅立葉級數(shù)及常用序列的序列的傅立葉變換并能繪出其頻譜圖。,.,4.1離散時間信號,1、離散信號的波形及表達式離散信號一般用序列來表示。,.,4.1離散時間信號,2、基本離散信號（1）單位序列（2）階躍序列（3）矩形序列（4）單位指數(shù)序列（5）正弦序列,.,4.1離散時間信號,3、計算注意與連續(xù)時間信號對比,.,4.2離散時間系統(tǒng)的時域分析,卷積和,

13、.,4.2離散時間系統(tǒng)的時域分析,卷積和的計算1、解析法2、圖解法,.,4.3離散時間系統(tǒng)的頻域分析,序列傅里葉變換定義,.,4.3離散時間系統(tǒng)的頻域分析,2、性質(zhì)線性性質(zhì)、周期性、時移特性、頻移性質(zhì)、對稱性、時域卷積特性、頻域卷積定理、帕斯維爾(Parseval)定理注意與連續(xù)時間系統(tǒng)對應(yīng),.,第五章雙端口網(wǎng)絡(luò),雙端口網(wǎng)絡(luò)等效特性網(wǎng)絡(luò)函數(shù)匹配級聯(lián),.,本章學(xué)習(xí)目標：,理解雙端口網(wǎng)絡(luò)的四種參數(shù)及方程，這些知識是雙端口網(wǎng)絡(luò)的基本理論；熟悉雙端口網(wǎng)絡(luò)的基本聯(lián)接形式及雙端口網(wǎng)絡(luò)等效的概念；網(wǎng)絡(luò)函數(shù)是雙端口網(wǎng)絡(luò)理論中的重要概念，是設(shè)計網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，應(yīng)重點掌握；熟悉雙端口網(wǎng)絡(luò)匹配級聯(lián)的概念和意義。,.,5

14、.1雙端口網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)與方程,Z方程與Z參數(shù),.,5.1雙端口網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)與方程,Y方程與Y參數(shù),.,5.1雙端口網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)與方程,A方程與A參數(shù),.,5.1雙端口網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)與方程,H方程與H參數(shù),.,5.2雙端口網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)接,串連有得,.,5.2雙端口網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)接,并聯(lián)有得,.,5.3雙端口網(wǎng)絡(luò)的等效,“等效”概念在電路問題分析中已多次應(yīng)用，對雙口網(wǎng)絡(luò)也有等效問題。在對雙口網(wǎng)絡(luò)進行分析時，正確運用等效概念可使問題計算更加簡便；對雙口網(wǎng)絡(luò)綜合時，有效的等效可減少設(shè)計所用的網(wǎng)絡(luò)元件。這里所說雙口網(wǎng)絡(luò)等效是指等效前后網(wǎng)絡(luò)的端口電壓、電流關(guān)系相同，即在等效前后兩雙口網(wǎng)絡(luò)參數(shù)相等。根據(jù)等效參數(shù)的不同，網(wǎng)絡(luò)等效

15、形式也有多種,.,5.4雙端口網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)函數(shù),在正弦穩(wěn)態(tài)電路里，常用響應(yīng)相量與輸入相量之比定義為網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)函數(shù)，以表示，即,.,第六章網(wǎng)絡(luò)的頻率特性,網(wǎng)絡(luò)函數(shù)頻率特性一階RC低通網(wǎng)絡(luò),.,本章學(xué)習(xí)目標：,理解網(wǎng)絡(luò)函數(shù)及頻率特性的概念；一階RC低通網(wǎng)絡(luò)簡單而實用，需重點掌握；,.,6.1一階網(wǎng)絡(luò)的頻率特性,一階低通網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù),.,6.1一階網(wǎng)絡(luò)的頻率特性,一階高通網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù),.,6.2串聯(lián)單調(diào)諧網(wǎng)絡(luò),串聯(lián)諧振諧振條件：品質(zhì)因素：Q=,.,6.3并聯(lián)單調(diào)諧網(wǎng)絡(luò),并聯(lián)諧振諧振頻率：品質(zhì)因素：,.,6.4雙電感與雙電容并聯(lián)單調(diào)諧網(wǎng)絡(luò),諧振條件：諧振頻率：,雙電感,雙電容,.,第七章濾波器,濾波

16、器分類信號通過線性系統(tǒng)不失真條件設(shè)計方法,.,本章學(xué)習(xí)目標：,濾波器的基本概念及分類掌握并應(yīng)用信號通過線形系統(tǒng)不失真的條件掌握兩種常用濾波器的設(shè)計方法理解數(shù)字濾波器的基本概念、結(jié)構(gòu)等,.,7.1濾波器基本知識,所謂濾波，就是根據(jù)有用信號與噪聲的不同特性，消除或減弱噪聲，提取有用信號的過程。而實現(xiàn)濾波功能的系統(tǒng)就稱為濾波器。,.,7.1濾波器基本知識,分類：低通、高通、帶通、帶阻實際濾波器的幅頻特性曲線,.,7.1濾波器基本知識,實際濾波器的幅頻特性曲線,.,7.2信號通過線性系統(tǒng)不失真的條件,.,7.2信號通過線性系統(tǒng)不失真的條件,幅頻特性為常數(shù)、相頻特性為過原點的直線。,.,7.3信號通過線性系統(tǒng)不失真的條件,理想低通濾波器的頻率響應(yīng),.,7.4兩種低通濾