一信号的定义及分类
一信号的定义及分类

第一章主要讲什么是信号,什么是系统。
首先来了解一下信号,我们平时见到的报道称为消息,消息中有意义的内容称为信息,信号是信息的载体,是信息的物理体现。
简而言之,就是通过信号传递信息。
我们平时见到的十字路口的红绿灯就是一种光信号,我们常见的广告牌也可以说成文字、图像信号,电视机接收的信号是一种电信号,而我们主要讨论的就是电信号,简称信号。
电信号的基本形式是随时间变化的电压或电流,通常我们用描述信号,也可以用波形来表示。
需要注意的是在这门课里,“信号”与“函数”两词常相互通用。
1、信号的分类方法很多,下面是从不同的角度对信号分类:2、按实际用途分类:电视信号,雷达信号,控制信号,通信信号,广播信号3、按所具有的时间特性划分:确定信号和随机信号;连续信号和离散信;周期信号和非周期信号;能量信号与功率信号;因果信号与反因果信号;实信号与复信号等等。
下面从时间角度看一下各种信号的含义:确定信号与随机信号:顾名思义,确定性信号就是信号可以用一个确定的时间函数表示。
有便可推知,而随机信号指信号不能用一个确定的时间函数加以确定,它只能用统计方法进行描述,就像在相同条件下,随机信号不能准确的重现某一数值,只能得到某值得概率。
连续信号和离散信号:连续信号就是在连续时间都有定义的信号,至于值域可连续也可不连续,幅值连续为模拟信号(如图一中),否则为量化信号(如图一中)。
离散时间信号是仅在一些离散的时间才有定义的信号,需要注意的是其余时间无定义(不是0)。
幅值连续是取样信号(如图二),离散是数字信号(如图三)。
图一图二图三如图三的仅在一些离散时刻才有定义,间隔,取等间隔,离散信号:,简写为称为序列,k为序号。
用表达式可表示为:,其他或写为:此处必须标明模拟信号通过抽样可化为抽样信号,抽样信号经过量化可化为数字信号,以后会详细讲述变换过程。
周期信号和非周期信号:可以从字面含义理解。
连续周期信号满足:,离散周期信号满足:,满足上述关系的最小(或整数)称为该信号的周期。
信号和信号集(第一讲)

n
x(nT )e snT
(2)
X ( z)
n
(3)
x[n]z n
21 z变换与拉普拉斯变换的关系
比较(2)(3)两式可知,当 z esT 或 s 1 ln z 时, 抽样序列的z变换就等于其拉普拉斯变换:
T
X ( z ) X s ( s) z e
* i
则称此函数集为完备正交函数集。
结合函数空间基的概念(标准正交基)
Байду номын сангаас
在一个函数空间中,对于一个完备正交函数集
{i (t )}, i 1,2,, n
其也是这个函数空间中的一组基。因为,对于函数空
间中任一个函数 (t ) 都可用这组完备正交函数集表示:
(t ) K11(t ) K22 (t ) K33 (t ) Knn (t )
a0 x(t ) (an cos nt bn sin nt ) 2 n1
n 1
T
x (t )
n
c e
n
int
7 傅立叶级数展开式的系数
上述三式中 an ,n , n称为x(t)的傅立叶系数, b c 由三角函数系的正交性可得到下列计算公式:
8 周期函数的频谱分析
j
S平 面 jIm[z] z平面
T
T
j
S平 面 jIm[z]
3 / 4T
/ 2T / 4T
Re[z]
Re[z]
/ 5T
z平面
r与 的关系
与 的关系
25 z变换与拉普拉斯变换的关系
信号和信号集
信号的分类与基本特性讲课文档

通常把消息中有意义的内容称为信息。
信息量=[收到消息前对某事件的无知程度]-[收到消息后对某事件的无知程度]
2022/3/13
3
现在三页,总共五十八页。
一、信号的概念
3.信号(signal):
信号是消息的载体。通过信号传递信息。
信号是随时间和空间变化的物理量,是携带信息的载体和 工具。
f1 (t ) 1
0
1
f2 (t)
1
0
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t
t
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f(t)
2
0
1
t
42
5. 信号的相乘
f (t) = f1(t) ·f2(t)
0
0
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f (t) 1
0
t
1
1
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43
6. 信号的微分
f (t) 1
y(t) = df(t)/dt = f '(t)
f (t) 2
连续信号
E
lim2
2
f(t)dt
P lim1
2
2
f(t)dt
2
2
➢ 能量信号: 0 < E < ,P = 0。
➢ 功率信号: E ,0 < P < 。
➢非功非能信号: E , P
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13
二、信号的分类
5. 一维信号 与 多维信号
一、典型普通信号
1. 直流信号
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17
现在十七页,总共五十八页。
1.1节-信号的描述与分类 《信号与系统》课件

非周期信号
准周期(频率无 之理 比数 值) 为 瞬态(脉冲,) 衰减函数
瞬态信号:除准周期信号外的一切可以 用时间函数描述的非周期信号。
3 连续时间信号与离散时间信号
f(t)
连续时间信号:信号存在的时间范
围内,任意时刻都有定义(即都可
以给出确定的函数值,可以有有限
个间断点)。 用t表示连续时间变量。
,信号的平均功率为有限值而信 号的总能量为无限大,则此信号 称为功率信号。
信号的能量定义为在时
间区间内信号的能量,
记为
T/2
Elim
f
t
2dt
T T/2
信号的功率定义为在时 间区间内信号的平均功 率,记为
Plim1 T/2 f t 2dt
T T T/2
5 模拟信号,抽样信号,数字信号
•模拟信号:时间和幅值均为连续
信道(channel): 信号传输的通道
1 确定信号与随机信号
•确定性信号 对于指定的某一时刻t,可确定一相应的函 数值f(t)。若干不连续点除外。
•随机信号 具有未可预知的不确定性
•伪随机信号 貌似随机而遵循严格规律产生的信号(伪随 机码)。
2 周期信号与非周期信号
周期信号
正弦周期信号(号 简) 谐信 复杂周期信号(信 除号 简外 谐的周期信
t O
f(n)
离散时间信号:在时间上是离散的,
只在某些不连续的规定瞬时给出函
数值,其他时间没有定义。
用n表示离散时间变量。
n O 12
4 能量信号与功率信号
能量信号(energy signal) 如果在无限大的时间间隔内
,信号的能量为有限值而信号平 均功率为零,则此信号称为能量 信号。
信号及其分类

为什么要对信号进行频域描述?
信号的时域与频域描述是否包含同样的信息量?
1.时域描述:以时间为独立变量 ,反映信号
幅值—时间变化的关系
不能提示信号的频率组成
2.频域描述:信号的频率组成及其幅值相角之
大小
揭示:幅值——频率, 相位——频率
幅频谱
相频谱
例:周期方波
x(t) x(t nT0 )
x(t) A 0 t T0
2 T0
x(t)
sin
nw0tdt
2
n=1,2,3…..
w0
2
T0
合并同类项: x(t) a0 An sin(nw0t n )
An
a
2 n
bn2
n1
tg n
an bn
即:
n
arctg
an bn
也可写成: x(t) a0 An cos(nw0t n ) n1
T0
T0 t 0 2
x(t) A 2A t T0
o t T0 2
解:a0
1 T0
T0
2
2 T0
2
x(t)dt
T0
T0
2A
A
2 (A t)dt
0
T0
2
an
2 T0
T0
2 T0 2
x(t) cosnw0tdt
4 T0
T0 2 0
(
A
2 At ) T0
例1-2:画出余弦、正弦函数的实、虚部频谱图
解:
cosw0t
信号的概念与分类

信号的定义
信号载有要传递的信息,它以反映某种对象的 物理状态随时间的变化过程来体现,即信号就 是载有一定信息的一种变化着的物理量。
信号是信息的表现形式,信息则是信号的具体 内容。
信号分析就是借助信号形式,研究和获取蕴涵 在信号中的信息。
信号的时域表示
信号是随时间变化的物理量,其数学表达式是时间的函数
心电图波形
现实生活中的几种信号Biblioteka 地震信号股票走势图
现实生活中的几种信号
电报信号
现实生活中的几种信号
鸟鸣的声音和其时域波形
现实生活中的几种信号
图像信号
现实生活中的几种信号
观看一段足球比赛视频 说明视频中出现了哪些信 号? 这些信号代表什么意思? 或传递何种信息?
信号的本质
信号的表现形式不同,但都存在两个共同的特点: 信号都是—种变化的物理量(才能够被传输和处理 ) 信号都含有一定携带信息(才有必要检测与传输 )
(2) 信号的平均功率P:
P lim 1 T T
T
2 T
2
f (t) 2 dt
能量信号与功率信号
E
f (t) 2dt
P lim 1 T T
T
2 T
2
f (t) 2dt
能量有限信号:信号f(t)的能量有限0<E<∞,简 称能量信号
功率有限信号:信号f(t)的功率有限0<P<∞ ,简 称功率信号
2.信号、信息、消息、新闻这些名词之间有何区 别和联系?
信号的分类
根据信号的物理形态不同:电信号、光信号、声 信号等;
按照信号的作用不同,有广播信号、雷达信号、 生物医学信号等;
根据信号的描述与分析工具不同来决定的,它与 本课程进一步学习的内容紧密相关。
通信原理信号基本知识

通信方式的分类
有线通信
利用物理介质(如电缆、光纤等)传输信号,如 固定电话通信、有线电视等。
卫星通信
利用人造卫星传输信号,覆盖范围广,适用于远 程通信和广播。
ABCD
无线通信
利用电磁波传输信号,如移动电话通信、无线电 广播等。
光纤通信
利用光波传输信号,具有高速、大容量、低损耗 等特点,广泛应用于数据传输和网络通信。
评估通信系统所需设备的成本, 设备成本越低,系统的经济性越 好。
02
03
运营成本
兼容性
评估通信系统运营所需的成本, 包括维护、电费等,运营成本越 低,系统的经济性越好。
评估通信系统与其他设备或网络 的兼容性,兼容性越高,系统的 经济性越好。
感谢您的观看
THANKS
通信系统的可靠性评估
误码率
01
衡量通信系统传输数据时发生错误的概率,误码率越低,系统
的可靠性越高。
信道容量
02
信道容量越大,通信系统能够传输的信息量越大,系统的可靠
性越高。
抗干扰能力
03
通信系统在受到干扰时仍能保持正常通信的能力,抗干扰能力
越强,系统的可靠性越高。
通信系统的经济性评估
01
设备成本
解调
将已调制的高频信号还原为低频信号的过程,以便于处理和识别。解调方式与调制方式相对应。
信号的编码与解码
编码
将原始信息转换为二进制代码的过程, 以便于传输和存储。常见的编码方式有 ASCII码、二进制码等。
VS
解码
将已编码的二进制代码还原为原始信息的 过程。解码方式与编码方式相对应。
信号的传输方式与媒介
均衡
用于补偿信号传输过程中产生的失真,通过调整信号的频谱分布,使信号在传输过程中 保持恒定的特性。
信号与系统考研笔记

信号与系统考研笔记一、信号与系统的基本概念1.信号的定义和分类:信号可以分为确定性信号和随机信号,周期信号和非周期信号,连续时间信号和离散时间信号等。
2.系统的定义和分类:系统可以分为线性系统和非线性系统,时不变系统和时变系统,连续时间和离散时间系统等。
3.信号的基本运算:包括信号的加法、减法、乘法、除法等基本运算。
4.系统的基本运算:包括系统的串联、并联、反馈等基本运算。
二、傅里叶变换1.傅里叶级数和傅里叶变换的定义:傅里叶级数用于表示周期信号,而傅里叶变换则用于表示非周期信号。
2.傅里叶变换的性质:包括对称性、线性(叠加性)、奇偶虚实性、尺度变换特性、时移特性、频移特性、微分特性、积分特性、卷积特性、相关与自相关特性等。
3.傅里叶变换的应用:包括频域分析、系统响应分析、滤波器设计等。
三、拉普拉斯变换和Z变换1.拉普拉斯变换的定义和性质:拉普拉斯变换是用来分析具有无穷大的时间域信号的一种方法。
2.Z变换的定义和性质:Z变换是用来分析离散时间信号的一种方法。
3.拉普拉斯变换和Z变换的应用:包括系统响应分析、控制系统设计等。
四、线性时不变系统1.LTI系统的定义和性质:LTI系统是指具有线性特性和时不变特性的系统。
2.LTI系统的分析和设计:包括系统的频率响应分析、系统稳定性分析、系统均衡和滤波等。
3.LTI系统的状态空间表示:包括状态空间模型的建立、系统的稳定性和可控性分析等。
五、采样定理和离散傅里叶变换1.采样定理的理解和应用:采样定理规定了采样频率和信号带宽之间的关系,对于连续时间信号的离散化采样具有重要意义。
2.DFT的理解和应用:DFT是离散时间信号的一种基本运算,可以用于信号的分析和处理。
3.快速傅里叶变换(FFT)的理解和应用:FFT是一种高效计算DFT的算法,可以大大提高信号处理的速度和效率。
六、信号与系统的应用和实践1.数字信号处理的应用和实践:包括数字滤波器设计、数字波形合成、数字音频处理等。
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第一章主要讲什么是信号,什么是系统。
首先来了解一下信号,我们平时见到的报道称为消息,消息中有意义的内容称为信息,信号是信息的载体,是信息的物理表达。
简而言之,就是通过信号传递信息。
我们平时见到的十字路口的红绿灯就是一种光信号,我们常见的广告牌也可以说成文字、图像信号,电视机接收的信号是一种电信号,而我们主要讨论的就是电信号,简称信号。
电信号的根本形式是随时间变化的电压或电流,通常我们用描述信号,也可以用波形来表示。
需要注意的是在这门课里,“信号〞与“函数〞两词常相互通用。
1、 信号的分类方法很多,下面是从不同的角度对信号分类:
2、 按实际用途分类:电视信号,雷达信号,控制信号,通信信号,播送信号
3、 按所具有的时间特性划分:确定信号和随机信号;连续信号和离散信;周期信号和非周
期信号;能量信号与功率信号;因果信号与反因果信号;实信号与复信号等等。
下面从时间角度看一下各种信号的含义:
确定信号与随机信号:顾名思义,确定性信号就是信号可以用一个确定的时间函数表示。
有便可推知,而随机信号指信号不能用一个确定的时间函数加以确定,它只能用统计方法进行描述,就像在相同条件下,随机信号不能准确的重现某一数值,只能得到某值得概率。
连续信号和离散信号:连续信号就是在连续时间
都有定义的信号,至于值域可连续也可不连续,幅值连续为模拟信号〔如图一中〕,否那么为量化信号〔如图一中
〕。
离散时间信号是仅在一些离散的时间才有定义的信号,需要注意的是其余时间无定义〔不是0〕。
幅值连续是取样信号〔如图二〕,离散是数字信号〔如图三〕。
图一
图二 图三 如图三的仅在一些离散时刻
才有定义,间隔,取等间隔,离散信号:
,简写为称为序列,k 为序号。
t o f 1(t ) = sin(πt )12t
o 121-1-11f 2(t )t
o 2t 11
f (t )-1.521t 2t 3t 4
t-1
用表达式可表示为:,
或写为:
此处必须标明
模拟信号通过抽样可化为抽样信号,抽样信号经过量化可化为数字信号,以后会详细讲述变换过程。
周期信号和非周期信号:可以从字面含义理解。
连续周期信号满足:
离散周期信号满足:
满足上述关系的最小〔或整数〕称为该信号的周期。
能量信号与功率信号:将信号施加与1电阻上,它所消耗的瞬时功率为,在区间的能量和平均功率定义为:
信号的能量
信号的功率
对于能量信号,信号的能量E有界,即
对于功率信号:信号的能量E无限,而平均功率P为不等于零的有限值,即
因果信号与反因果信号:按信号的接入时间划分,因果信号是在时接入系统的信号,即时,,阶跃信号就是一个典型的例子,什么是阶跃信号呢,后面会有介绍。
反因果信号与因果信号相反,是在的信号。
大家对于因果信号应该比较容易接受,因为在系统参加信号,所以系统发生变化,这很正常,但是反因果信号就不一样了,参加信号前系统在变化,参加信号后系统反而没有变化,是不是很奇怪呢?这就是反因果信号的特性啦。
实信号与复信号:函数(或序列)值为实数的信号称为实信号,函数(或序列)值为复数的信号称为复信号,表示为复变量
由欧拉公式将展开:
这些是信号的定义和分类,先大致了解一下咯,下一节我们看一下信号的根本运算都有哪些以及它们在现实生活中的应用。