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信号与系统课件郑君里版第六章•信号与系统的基本概念•信号的时域分析目录•系统的时域分析•信号的频域分析•系统的频域分析•信号与系统的综合应用01信号与系统的基本概念信号的定义与分类定义信号是传递信息的一种媒介,通常由随时间变化的物理量表示分类根据信号随时间变化的规律,可以分为确定性信号和随机信号;根据信号的连续性,可以分为连续时间信号和离散时间信号系统的定义与分类定义系统是指由若干相互关联和相互作用的元素组成的整体,具有特定功能和行为分类根据系统的特性,可以分为线性系统和非线性系统;根据系统的动态行为,可以分为时变系统和时不变系统;根据系统的输入和输出关系,可以分为因果系统和非因果系统信号与系统的重要性01信息传递信号是信息传递的媒介,系统是信息处理的工具,信号与系统的理论和应用对于信息传递和处理具有重要意义02工程应用在通信、控制、图像处理、音频处理等领域,信号与系统的理论是不可或缺的基础03科学研究在物理、生物、医学等领域,信号与系统的理论也是研究各种现象的重要工具02信号的时域分析信号的时域表示信号的时域表示是将时域表示方法包括解解析式表示法是通过波形表示法是通过图信号在时间轴上展开,析式表示法、波形表数学公式描述信号随形方式展示信号随时以时间作为自变量,示法和函数表示法等时间的变化规律,如间的变化规律,如示描述信号随时间变化正弦波、方波等波器显示的波形图的数学表达式信号的时域运算信号的时域运算是在时间轴上对信号进行数学运01算,包括加、减、乘、除等基本运算时域运算可以改变信号的幅度、频率和相位等参02数,从而实现对信号的调整和处理常见的时域运算包括卷积、微分、积分等,这些03运算在信号处理中具有广泛的应用信号的时域变换信号的时域变换是将信号从时域转换到其他域的01过程,常见的变换域包括频域和复频域时域变换通过数学公式将信号在时间轴上的表示02转换为其他域的表示,从而揭示信号内在的特性02时域变换包括傅里叶变换、拉普拉斯变换和Z变换等,这些变换在信号处理中具有重要的作用03系统的时域分析系统的时域模型建立系统时域模型01通过系统微分方程、差分方程等数学模型描述系统的动态行为确定系统参数02根据系统模型,确定系统的传递函数、差分系数等参数模拟系统行为03利用计算机软件模拟系统在时域内的响应,预测系统的性能系统的时域响应瞬态响应与稳态响应动态性能指标分析系统在输入信号作用根据系统响应,评估系统下的瞬态响应和稳态响应的动态性能指标,如超调量、调节时间等阶跃响应与脉冲响应研究系统对阶跃信号和脉冲信号的响应特性系统的稳定性分析010203稳定性定义稳定性判据稳定性分析方法根据系统响应的性质,定利用劳斯判据、赫尔维茨通过计算系统的极点、零义系统的稳定性,如渐近判据等数学方法判断系统点等参数,分析系统的稳稳定、临界稳定等的稳定性定性04信号的频域分析信号的频域表示信号的频谱表示傅里叶级数频谱密度函数将信号分解为不同频率的将信号表示为无穷多个正描述信号在各个频率上的正弦波和余弦波,得到信弦波和余弦波的线性组合,能量分布,即频谱密度函号的频谱表示即傅里叶级数数信号的频域变换傅里叶变换频域变换的逆变换将时域信号转换为频域信号,通过积将频域信号还原为时域信号,通过反分运算实现变换实现频域变换的性质包括线性性、时移性、频移性、对称性等频域分析的应用信号的频率分析滤波器设计调制与解调频分复用通过频域分析,可以利用频域分析,可以在通信系统中,利用利用频域分析,可以了解信号在不同频率设计不同频率响应的频域分析实现信号的将多个信号分配到不上的能量分布,从而滤波器,用于信号处调制和解调,实现信同的频率范围内,实对信号进行分类和识理和噪声抑制号的传输和接收现频分复用,提高通别信系统的容量05系统的频域分析系统的频域模型傅里叶变换将信号从时域变换到频域,通过积傅里叶级数分形式表示信号的频域特征将信号表示为无穷多个正弦波和余弦波的叠加,从而得到信号的频域表示频域模型通过傅里叶变换建立系统的频域模型,描述系统对不同频率信号的响应系统的频域响应频率响应描述系统对不同频率信号的幅度和相位响应幅频响应和相频响应分别表示系统对不同频率信号的幅度和相位变化特性稳定性分析通过分析系统的频率响应,判断系统是否稳定系统的频率特性分析频率特性曲线带宽和带宽增益滤波器设计绘制系统频率响应的图形表示,描述系统对不同频率信号的增益根据系统频率特性曲线,设计满便于直观分析变化范围和变化趋势足特定要求的滤波器06信号与系统的综合应用信号处理技术的应用信号压缩通过特定的算法对信号进行压缩,减小存储和传输所需的资源,提高效率信号增强利用数字信号处理技术,对信号进行滤波、去噪等操作,提高信号质量信号识别通过特征提取和模式识别技术,对信号进行分类和识别,实现自动化和智能化系统设计的应用系统建模01根据实际需求,建立系统的数学模型,为系统分析和设计提供基础系统优化02通过调整系统参数,优化系统性能,提高系统稳定性和效率系统仿真03利用计算机仿真技术,模拟系统运行过程,预测系统性能和行为信号与系统理论的实践意义通信系统控制系统图像处理音频处理信号与系统理论在通在控制系统中,信号在图像处理领域,信在音频处理领域,信信系统中有着广泛应与系统理论用于分析号与系统理论用于图号与系统理论用于音用,如调制解调、信系统的稳定性、响应像压缩、图像增强等频压缩、音频特效等道编码等速度等性能指标方面方面THANKS感谢观看。