《信号与系统》第五章课件(英文版)
《信号与系统教案》课件

《信号与系统教案》课件第一章:信号与系统概述1.1 信号的概念与分类定义:信号是自变量为时间(或空间)的函数,用以描述物理现象、信息传输等。
分类:模拟信号、数字信号、离散信号、连续信号等。
1.2 系统的概念与分类定义:系统是由信号输入与输出之间关系构成的一个实体。
分类:线性系统、非线性系统、时不变系统、时变系统等。
1.3 信号与系统的处理方法信号处理:滤波、采样、量化、编码等。
系统处理:稳定性分析、频率响应分析、时域分析等。
第二章:连续信号及其运算2.1 连续信号的基本运算叠加原理、时移原理、微分、积分等。
2.2 连续信号的傅里叶级数傅里叶级数的概念与性质。
连续信号的傅里叶级数展开。
2.3 连续信号的傅里叶变换傅里叶变换的概念与性质。
连续信号的傅里叶变换公式。
第三章:离散信号及其运算3.1 离散信号的基本运算叠加原理、时移原理、差分、求和等。
3.2 离散信号的傅里叶变换离散信号的傅里叶变换的概念与性质。
离散信号的傅里叶变换公式。
3.3 离散信号的Z变换Z变换的概念与性质。
离散信号的Z变换公式。
第四章:数字信号处理概述4.1 数字信号处理的基本概念数字信号处理的定义、特点与应用。
4.2 数字信号处理的基本算法滤波器设计、快速傅里叶变换(FFT)等。
4.3 数字信号处理硬件实现数字信号处理器(DSP)、Field-Programmable Gate Array(FPGA)等。
第五章:线性时不变系统的时域分析5.1 线性时不变系统的定义与性质线性时不变系统的数学描述。
线性时不变系统的特点。
5.2 系统的零状态响应与零输入响应零状态响应的定义与求解。
零输入响应的定义与求解。
5.3 系统的稳定性分析系统稳定性的定义与判定方法。
常见系统的稳定性分析。
第六章:频率响应分析6.1 频率响应的概念系统频率响应的定义。
频率响应的性质和特点。
6.2 频率响应的求取直接法、间接法求取频率响应。
频率响应的幅频特性和相频特性。
信号与系统第五章(陈后金)3

Y S ( j ) Y1 ( j ) Y 2 ( j )
利用希尔伯特变换下边带幅度调制的频谱
X ( j )
A
Y1 ( j )
A/ 2
c
c
Y2 ( j )
m
m
X h ( j )
A/ 2
c
A/ 2
Aj
c
YS ( j )
A
m
m
c
c
四、频分复用
X 1 ( j )
调制系统
cos( c1t )
x1 (t )
0
X 2 ( j )
x 2 (t )
一、双边带调幅 (Amplitute Modulation)
信号的频谱分析
x (t )
y (t )
c ( t ) cos c t y ( t ) x ( t ) cos c t
c (t )
幅度调制方块图
Y ( j )
1 2π
1 2
X ( j ) * π [ ( c ) ( c )]
...
例 如图所示系统中,已知输入信号x(t)的频谱X(j), 试分析系统中A、B、C、D各点及y(t)的频谱并画出 频谱图,求出y(t)与x(t)的关系。
H1(j) x(t) H2(j) C 1 1 y(t)
A
B
-100 -80 80 100
ห้องสมุดไป่ตู้
《信号和系统》课件

系统建模:MATL AB可以建立系统的数学模型,并进行仿真和优化
控制系统设计:MATL AB可以进行控制系统的设计、分析和优化 信号和系统分析:MATL AB可以进行信号和系统的分析,包括频谱分析、 时域分析等
MATL AB在系统设计中的应用
互动性强:设置问 答、讨论等环节, 增强学生的学习兴 趣和参与度
信号基础知识
信号定义
信号是信息的载体, 是信息的表现形式
信号可以分为模拟 信号和数字信号
模拟信号是连续变 化的物理量,如声 音、图像等
数字信号是离散变 化的物理量,如二 进制数据等
信号分类
连续信号:在时 间上和数值上都
是连续的信号
结构图描述法:通过结构 图来描述系统的结构关系
系统分析的基本概念
系统:由相互关联的 组件组成的整体,具 有特定的功能和目标
信号:信息的载体, 可以是数字、模拟或
其他形式
输入:系统的输入信 号,决定了系统的行
为和输出
输出:系统的输出信 号,是系统对输入信
号的处理结果
反馈:系统对输出信 号的监测和调整,以 实现更好的性能和稳
适用人群
电子信息工程、 通信工程、自 动化等专业的
学生
信号处理、通 信系统、控制 系统等领域的
工程师
对信号和系统 感兴趣的科研
人员
信号和系统课 程的教师和助
教
课件特点
内容全面:涵盖信 号与系统的基本概 念、理论、应用等
逻辑清晰:按照信 号与系统的发展脉 络进行讲解,易于 理解
实例丰富:结合实 际案例,便于学生 理解抽象概念
定常系统:系统参数不随时间变化的系统
奥本海默《信号与系统课件》

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h(n) x(n) h(t) y(t) x(t) y(t) x(t) h(t) x(n) y(n) h(n) y(n)
4. 卷积运算其它性质: 卷积积分微分、积分特性:
若 x (t ) h(t ) y (t ),则
x(t ) h(t ) x(t ) h(t ) y(t ) [ x( ) d ] h(t ) x(t ) [ h( ) d ] [ y ( ) d ]
k
x ( k ) h( n k )
k
x ( n k ) h ( k ) h( n) x ( n)
y (t ) x(t ) h(t ) x( )h(t )d x(t )h( )d h(t ) x(t )
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2 .3 Properties of Linear
Time-Invariant Systems
Wang Zhengyong College of Electronics and Information, Sichuan University
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一. 卷积积分与卷积和的性质
1. 交换律(The commutative property ):
y ( n ) x ( n) h( n)
信号与系统第五章-4

5.3.3 傅里叶逆变换
前面介绍了傅里叶变换的主要内容和方法。对给定信号或系 统进行分析时,有时需要在时域中进行,有时需要在变换域 (如频域)中进行。在频域中分析系统的性能比较方便,求解 系统的输出响应也比较简单,但频域中的系统输出响应不便 于理解,需要变换回时域中进行分析,这种从频域到时域的 变换就是傅里叶逆变换。 1. 傅里叶逆变换的定义 按照傅里叶变换及逆变换的定义,若已知某信号的傅里叶变 换为 F ( j ) F [ f (t )] f (t )e dt (5-115) 则其傅里叶逆变换的计算公式如下
(2) 部分分式展开法 如果系统在信号作用下的输出响应为 j 的有理分式,则可 将其按部分分式的方式进行展开(展开方法同拉普拉斯展开 法一样,只需将 j 换成即可。具体内容见“连续时间系统 的复频域分析”),然后再对各项分别求其傅里叶逆变换即 可。在对部分分式进行展开和求其逆变换时,常常会用到以 下的傅里叶逆变换结果。 F 1[( j )n ] ( n) (t ) n 0,1, 2, L (5-120) 1 t n 1 t F 1 e u (t ) 0, n 0,1, 2, L (5-121) n ( j ) (n 1)! 【例5-13】 已知 2( j ) F ( j ) ( j 1)( j 3) 1 求 F (j ) 的傅里叶逆变换 F [ F ( j )] 。 解: F (j ) 可展开成以下的部分分式
2
∞
令 s j ,即可将其化为以下的复变函数积分
1 j∞ F ( s)e st ds f (t ) j2 j∞
(5-122) 利用复变函数积分的留数法即可对上述积分进行求解,具体 求解过程略。 葡京娱乐城官网
信号与系统课件SandS-5-8

1、无负载串联元件的传递函数 由无负载串联元件组成的系统,其系统的总传递函数
可以通过消除中间变量而得到。例如,图5-8-1a)所示系 统中,各元件的传递函数分别为
H1(s)
X 2 (s) X1(s)
和
H2(s)
X 3(s) X 2 (s)
12
第五章 拉普拉斯变换与系统函数描述
5-8-2 电路系统的s域模型
di2 dt
u2
L2
di2 dt
M
di1 dt
(5-8-10)
对上式求其拉普拉斯变换,利用微分性质即可得到耦合
电感的s域模型为
U1(s) sL1I1(s) L1i1(0 ) sMI2(s) Mi2(0 ) U2(s) sL2I2(s) L2i2(0 ) sMI1(s) Mi1(0 ) (5-8-11)
3、电容端口特性
电容C的端口特性是电容端电压 vC (t) 与流过电容的电流
iC (t) 之间的关系,即
对上式求其拉vC普(t)拉 斯C1 变0t i换C (,)d利 用vC积(0分 ) 性质即可得(到5-8电-7)容
元件的s域模型为
VC (s)
1 sC
IC (s)
vC (0 ) s
(5-8-8)
X1(s) H1(s) X2(s) H2(s) X3(s)
电路的s域模型还可以用于其它电路元件,例如 理想变压器等。
11
第五章 拉普拉斯变换与系统函数描述
5-8-2 电路系统的s域模型
在分析电路问题时,首先需要获得描述该电路的数学 模型。这一步其实就是对系统进行建模的过程。电路 的数学模型可以通过对给定电路应用基尔霍夫定律得 到。对于电路分析问题,有意义的变量是电路中不同 节点之间的电压和通过各节点的电流。
信号与系统课件(英文)讲解

x[n] Balance in bank y[n]
(sytem
x(t)
t1 y(t)
t2
1 Signal and System
1.6.4 Stability
x[n]
Discrete-time y[n]
System
SISO system
MIMO system?
1 Signal and System
1.5.1 Simple Example of systems
Example 1.8:
RC Circuit in Figure 1.1 : Vc(t) Vs(t)
Memoryless system: It’s output is dependent only on the input at the same time. Features: No capacitor, no conductor, no delayer.
Examples of memoryless system: y(t) = C x(t) or y[n] = C x[n]
Representation of System: (1) Relation by the notation
x(t) L y(t)
x[n] L y[n]
1 Signal and System
(2) Pictorial Representation
x(t) Continous-time
System
信号与系统SignalsandSystemsppt课件

0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
一、基本信号的MATLAB表示
% rectpuls
t=0:0.001:4; T=1; ft=rectpuls(t-2*T,T); plot(t,ft) axis([0,4,-0.5,1.5])
rand
产生(0,1)均匀分布随机数矩阵
randn 产生正态分布随机数矩阵
四、数组
2. 数组的运算
数组和一个标量相加或相乘 例 y=x-1 z=3*x
2个数组的对应元素相乘除 .* ./ 例 z=x.*y
确定数组大小的函数 size(A) 返回值数组A的行数和列数(二维) length(B) 确定数组B的元素个数(一维)
0.3
0.2
0.1
function [f,k]=impseq(k0,k1,k2) 0
-50 -40 -30 -20 -10
0
10 20 30 40 50
%产生 f[k]=delta(k-k0);k1<=k<=k2
k=[k1:k2];f=[(k-k0)==0];
k0=0;k1=-50;k2=50;
[f,k]=impseq(k0,k1,k2);
已知三角波f(t),用MATLAB画出的f(2t)和f(2-2t) 波形
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N → ∞ periodic
aperiodic
for a d-t periodic signal x% [n] , we have
the discrete-time Fourier series pair:
[ ] ∑ x% n =
② Are there convergence issues
associated with
∫ x [n] = 1 X ( e jω )e jωndω ?
2π 2π
NO!
Because the integral in this equation is
over a finite interval of integration.
Example 5.1(p362) x [n] = anu[n] , a < 1
∑ [ ] ∑( ) ∞
X ( e jω ) = anu
n= −∞
∞
n e− jωn =
n=0
ae− jω
n
=
1−
1 ae− jω
Where X ( e jω ) is a complex function
Magnitude:
Ch5 The Discrete-Time Fourier Transform 第5章 离散时间傅立叶变换
V Abbreviations(缩写):
1. CFS :The Continuous-Time Fourier Series ——连续时间傅立叶级数
2. DFS :The Discrete-Time Fourier Series ——离散时间傅立叶级数
x[n] = e jω0n
In c-t time, we saw ( ) e jω0t ↔ 2πδ ω − ω0
(Note the d-t Fourier transform must be periodic
in ω with 2π )
∞
∑ Therefore, we expect e jω0n ↔ 2πδ(ω − ω0 − 2π k)
X(
e
jω
)
=
sin(
2N1 +
ω
1)ω
2
sin
2
Example 5.4(p367)
δ [n]
x [n] = δ [n]
1
n
0
∞
∑ [ ] X(e jω ) = x n e− jωn = 1
n=−∞
X(e jω )
1
−π 0
ω
π
5.1.3 Convergence Issues associated with the Discrete-Time Fourier Transform(p366) (离散 傅里叶变换的收敛问题)
X (e j(ω +2π ) ) = X (e jω )
2) the finite interval of integration in the synthesis equation.
¾In discrete-time ,
Low frequencies are the values of ω near even multiple of π ;
lim Nak
N →∞
X(e jω)
∑ [ ] ∞
X( e jω)=
x n e − jω n
n = −∞
discrete-time Fourier transform
Compare X(e jω)with ak , we have
ak
=
1 N
X (e jω ) ω=2π k N
=
1 N
X(e jkω0 )
Example 5.3(p365)
x
[n]
=
⎧1, ⎨⎩0,
n ≤ N1 n > N1
∑ X ( e jω
)=
N1
e − jω n
n=− N1
=
sin(
2
N
1
+
1
)
ω
2
sin ω
2
Real and even sequence
N1 = 2
Real and even function
①Compare with the corresponding periodic square wave signal
1. Development of the Discrete-Time Fourier Transform (离散时间傅立叶变换 的导出);
2. Basic Fourier Transform Pairs (常用信 号的离散时间傅立叶变换对);
3. The Fourier Transform for Periodic Signals (离散时间周期信号的傅立叶变换);
[ ] ∫ x n = 1
−∞
X ( e jω )e jωndω
2π 2π
discrete-time Fourier transform pair
9Differences between the c-t and d-t Fourier transform :
1) periodicity of the discrete-time transform X ( e jω )
4. Properties of the Discrete-Time Fourier Transform (傅立叶变换的性质);
5. The frequency response and frequency-domain methods for discrete-time signals and systems (离 散系统的频率响应与频域分析方法);
high-frequency signal
−1 < a < 0
Example 5.2 (p364) x [n] = a n , a < 1
x[n] = [ a−nu −n−1] + anu[n]
−1
∞
∑ ∑ X ( e jω ) =
a − ne − jω n + a ne − jω n
n = −∞
5.0 Introduction
Analytical objects : aperiodic discretetime signals and systems Analytical methods: (similar to CTFT) 1)An aperiodic d-t signal can be viewed a periodic d-t signals with an infinite period. 2)As the period becomes infinite, the discrete-time Fourier series representation becomes the discrete-time Fourier transform .
X ( e jω
)
=
sin(
2N1
+
1
)
ω
2
ω
sin
2
ak
=
1 N
sin
π
N
k( 2N1
π
+1)
,
sin k
N
so
ak
=
1 N
X ( e jω ) ω = 2π k N
②Compare with the corresponding c-t aperiodic square wave signal
X( jω ) = 2T1 sinωT1 ωT1
n=0
∞
∞
∑ ∑ = a ne jωn + a ne − jωn
n=1
n=0
=
ae jω 1 − ae jω
+
1
−
1 ae −
jω
=
1− a2
1 + a2 − 2a cos ω
Low-frequency signal
0<a<1
Real and even function
Real and even sequence
j 2π kn
ake N ,
k =< N >
∑ [ ] ak
=
1
x%
N n=<N>
n
− j 2π kn
eN
∑ [ ] ∑ [ ] so
Nak =
N /2
x%
− j 2π kn
ne N =
+∞
x
− j 2π kn
ne N
n=− N / 2
n = −∞
as N → ∞ , 2π k → ω
N
Define:
∫ ( ) We approximate x[n] by xˆ [n] =
1
+W
X
e jω
e jωndω
2π −W
δ [n]
5.2 The Fourier Transform For Periodic Signals(p367)(周期信号的离散傅里叶变换)
9consider the Fourier transform of the sequence
of as a linear combination of complex
exponentials infinitesimally close in
frequency and with amplitudes 1 X( e jω )dω 2π
结论:
∞
∑ [ ] X ( e jω ) = x n e− jωn