§11信号的基本概念与分类
信号与系统重要知识总结
信号与系统重要知识总结信号与系统是电子信息类专业中的一门重要课程，它是研究信号的产生、传输、处理与分析的学科。
信号与系统的重要知识主要包括信号的基本概念、信号的分类、信号的时域和频域表示、线性时不变系统、卷积运算、系统的稳定性等。
以下是对信号与系统重要知识的总结。
一、信号的基本概念信号是随时间、空间或其他自变量变化的物理量。
根据自变量的不同，信号可以分为时域信号和频域信号。
时域信号是关于时间的函数，而频域信号是关于频率的函数。
二、信号的分类根据信号的性质和特点，信号可以分为连续时间信号和离散时间信号。
连续时间信号是在整个时间范围内存在的信号，离散时间信号仅在一些离散时间点存在。
三、信号的时域和频域表示时域表示是将信号表示为随时间变化的函数，常用的时域表示方法有冲激函数表示、阶跃函数表示和周期函数表示等。
频域表示是将信号表示为随频率变化的函数，常用的频域表示方法有傅里叶变换和拉普拉斯变换等。
四、线性时不变系统线性时不变系统（LTI）是信号与系统中的重要概念，它是指系统的输出只取决于输入的当前值和过去值，且满足线性叠加原理。
LTI系统具有很多重要性质，如时域稳定性、频域稳定性、因果性、时域线性和频域线性等。
五、卷积运算卷积运算是信号与系统中的重要运算工具，它描述了输入信号经过系统响应的输出信号。
卷积运算实质上是将两个信号相乘并对一个变量进行积分的过程。
在时域中，卷积运算可以表示为输入信号和系统冲激响应的卷积；在频域中，卷积运算可以使用傅里叶变换和反变换来进行。
六、系统的稳定性系统的稳定性是指当输入有界时，输出是否也是有界的。
稳定性是一个重要的系统性质，不稳定系统可能导致系统失控或发生崩溃。
稳定性的判定方法有多种，常用的方法有判定系统传递函数的极点位置和利用BIBO（有界输入有界输出）稳定性判据。
综上所述，信号与系统是电子信息类专业中的一门重要课程，它涉及信号的产生、传输、处理与分析的方法。
信号与系统中的重要知识包括信号的基本概念、信号的分类、信号的时域和频域表示、线性时不变系统、卷积运算和系统的稳定性等。
信号分析知识点总结
信号分析知识点总结信号分析是一门涉及信号处理、通信系统、控制系统等多个领域知识的学科，它主要研究如何对各种类型的信号进行分析、处理和识别等方面的问题。
在工程技术领域中，信号分析具有非常重要的应用价值，可以帮助我们更好地理解和利用各种信号，促进技术的发展和应用。
下面我们将对信号分析的一些核心知识点进行总结和介绍。
一、信号的基本概念1. 信号的定义和分类信号是指随着时间、空间或其他独立变量的变化而变化的物理量，根据不同的特性和用途，信号可以分为连续信号和离散信号，模拟信号和数字信号等。
2. 信号的表示与描述通常情况下，我们可以使用数学函数、图形、波形等方式来表示和描述信号，在信号分析中，常用的表示方法包括时域表示、频域表示、复域表示等。
3. 基本信号的特性和分析在信号处理和分析中，一些基本的信号，如单位冲激信号、单位阶跃信号、正弦信号、方波信号等具有重要的作用，了解这些基本信号的特性和分析方法，对于我们理解其他复杂信号具有重要的指导作用。
二、信号的采样和量化1. 信号采样基本原理信号采样是指将连续信号转换为离散信号的过程，它是数字信号处理中非常基础的一环，信号采样的基本原理是根据奈奎斯特采样定理进行采样，以确保能够完整地保留原信号的信息。
2. 信号量化基本原理信号量化是指将连续信号的幅度值转换为有限个离散值的过程，信号量化技术决定了数字信号处理的精度和性能，因此对于信号量化的原理和方法有一定的了解是十分重要的。
三、频域分析1. 傅里叶级数与变换傅里叶级数和傅里叶变换是信号频域分析的基础，它们可以将信号从时域转换到频域，从而揭示信号的频率成分和能量分布等特性。
2. 信号能量与功率谱密度信号的能量和功率谱密度是对信号频域特性的重要描述，了解这些概念可以帮助我们更好地理解信号的功率分布和频率特性。
3. 滤波与频域分析滤波是信号处理中的一个重要环节，它可以通过在频域对信号进行处理来实现信号的去噪、增强和分析等功能，因此对于滤波原理和方法的了解是十分重要的。
信号的基本概念
信号的基本概念1. 信号的定义和分类信号是信息的一种表现形式，它是通过某种物理媒介传递的。
信号可以是声音、图片、电流等形式。
根据信号的性质，我们可以将信号分为模拟信号和数字信号。
模拟信号是连续变化的信号，例如声音的波形就是模拟信号。
数字信号则是离散变化的信号，其数值只能在有限的范围内取值。
在计算机中，我们经常使用数字信号来表示和处理信息。
2. 信号的特征信号具有一些基本的特征，包括幅度、频率、相位和时间等。
•幅度指信号的大小或强度，例如声音的音量或电流的电压。
•频率指信号的周期性变化，可以理解为信号的振动次数。
常用的单位是赫兹（Hz）。
•相位指信号的起始位置。
相位可以用角度或时间来表示，常用的单位是度或弧度。
•时间指信号发生的时刻。
3. 信号的传播和损耗信号在传播过程中可能会受到各种因素的影响，导致信号强度的减弱或失真。
信号的传播和损耗可以通过一些物理模型来描述，例如衰减模型和噪声模型。
•衰减模型描述的是信号在传播过程中逐渐减弱的情况。
常见的衰减模型有线性衰减模型和指数衰减模型。
•噪声模型描述的是信号在传播过程中受到的外部干扰，导致信号质量下降。
噪声可以分为加性噪声和乘性噪声，常见的噪声模型有高斯白噪声和均匀噪声。
4. 信号的处理和分析在许多应用中，我们需要对信号进行处理和分析，以获取有用的信息或进行进一步的处理。
•信号处理可以包括滤波、增强、压缩等操作。
滤波是通过选择性地传递或抑制特定频率的信号来改变信号的频谱特性。
增强是对信号进行放大或增强，以提高信号的强度或清晰度。
压缩则是对信号进行压缩，以减少存储或传输所需的资源。
•信号分析可以包括时域分析和频域分析。
时域分析是通过观察信号在时间上的变化特性来分析信号的特征。
频域分析则是通过对信号在频率上的变化特性进行分析，例如使用傅里叶变换将信号从时域转换为频域。
5. 信号的应用信号在许多领域中有着广泛的应用，例如通信、图像处理、音频处理、生物医学等。
信号的描述方法
号，如噪声。
信号的特性
幅度
幅度是指信号的强度或振幅，表示信号的大小或强弱程度。在模拟信号中，幅度通常表示 为连续变化的物理量；在数字信号中，幅度通常表示为电压或电流的幅度。
示信号的周期性或节奏。在模拟信号中，频率表示为 连续变化的波形；在数字信号中，频率表示为二进制数据的变化速率。
Z变换
Z变换的定义
Z变换是一种将离散时间信号序列从时域转换到复平面上的频域的方法，通过 将序列 $x[n]$ 映射到复平面上的函数 $X(z)$ 来描述信号的频域特性。
Z变换的性质
具有线性性、时移性、频移性、时域卷积定理和频域卷积定理等性质，可以用 于分析信号的频域特性和系统的稳定性。
THANKS
相位
相位是指信号在不同时刻所处的位置或状态，表示信号的时间关系或同步性。相位的变化 通常用于调制和解调等通信技术中。
02
信号的时域描述
信号的幅度
01
02
03
04
幅度
表示信号的强弱程度，通常用 振幅来描述。振幅是信号在时
域中的最大值或最小值。
幅度调制
通过改变信号的幅度来传递信 息，例如声音的响度或无线电
计算方法
通过将信号分解为不同频率的正弦波和余弦波，然后计算每个频率 分量的能量，再除以对应的频率带宽，得到每个频带的能量密度。
应用
用于分析信号的频谱特性和频率成分，了解信号在不同频率下的能量 分布情况。
功率谱密度函数
定义
功率谱密度函数（PSD）是描述 信号功率在频率域分布的函数， 表示单位频带内的信号功率。
频谱密度函数的应用
用于信号的统计特性分析和噪声抑制等。
傅里叶变换
01
02
03
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。
信号理论知识点总结
信号理论知识点总结一、信号的基本概念信号是指随时间变化的某种物理量，它可以是电压、电流、声音、光、视频等形式。
信号可以分为连续信号和离散信号两种。
1. 连续信号：连续信号是指在给定的时间间隔内连续地变化的信号，例如模拟电路中的声音信号、电压信号等都是连续信号。
2. 离散信号：离散信号是指在一定的时间间隔内发生变化的信号，例如数字电路中的数字信号就是离散信号。
二、信号的分类1. 按时间变量分类：(1) 静态信号：信号在不同时间点的取值不发生变化，称为静态信号。
(2) 动态信号：信号在不同时间点的取值会发生变化，称为动态信号。
2. 按频率分布分类：(1) 短时信号：信号在频率上的分布相对较窄，信号在时间上的变化较快。
(2) 长时信号：信号在频率上的分布相对较宽，信号在时间上的变化较慢。
3. 按能量分布分类：(1) 有限能量信号：信号的总能量在有限时间内是有限的，通常用在瞬态信号中。
(2) 无限能量信号：信号的总能量在有限时间内是无限的，通常用在周期信号中。
三、信号的基本运算1. 信号的加法：(1) 连续信号的加法：两个连续信号相加的运算可以简单地通过将两个信号的函数表达式相加进行。
(2) 离散信号的加法：两个离散信号相加的运算也可以通过将两个信号在各个时间点上的取值加起来。
2. 信号的乘法：(1) 连续信号的乘法：两个连续信号相乘的运算可以通过将两个信号的函数表达式逐个相乘得到。
(2) 离散信号的乘法：两个离散信号相乘的运算同样可以通过将两个信号在各个时间点上的取值逐个相乘得到。
3. 信号的卷积：信号的卷积是一种重要的信号运算，它描述了两个信号之间的相互作用。
卷积的计算涉及到信号的积分，可以用于分析系统的输出响应等。
四、信号的频谱分析1. 连续信号的频谱分析：(1) 傅里叶变换：傅里叶变换是一种将连续信号从时间域变换到频率域的方法，通过傅里叶变换可以得到信号的频率特性。
(2) 傅里叶级数：对于周期信号，可以使用傅里叶级数将其分解为一系列正弦和余弦函数的和。
§1.1信号的基本概念与分类
3．连续信号和离散信号
连续时间信号： 连续时间信号：信号存在的时 间范围内， 间范围内，任意时刻都有定义 即都可以给出确定的函数值， （即都可以给出确定的函数值， 可以有有限个间断点）。 可以有有限个间断点）。 表示连续时间变量。 用t表示连续时间变量。 表示连续时间变量 离散时间信号： 离散时间信号：在时间上是离 散的， 散的，只在某些不连续的规定 瞬时给出函数值， 瞬时给出函数值，其他时间没 有定义。 有定义。 表示离散时间变量。 用n表示离散时间变量。 表示离散时间变量
主要讨论确定性信号。 主要讨论确定性信号。 确定性信号 先连续，后离散；先周期，后非周期。 先连续，后离散；先周期，后非周期。 O
n
X
第
判断信号性质
判断下列波形是连续 时间信号还是离散时 间信号，若是离散时 间信号， 间信号是否为数字信 号？
f (t )
9 页
连续信号
O
f (t )
t
离散信号
O 1 2 3 4 5 6 7 8
10 页
0
0.1
0.2
0.3
0.4
X
第
6．能量信号与功率信号
11 页
X
第
6．能量信号与功率信号
12 页
X
X
第
二、信号的分类
•信号的分类方法很多，可以从不同的角度对信 信号的分类方法很多， 信号的分类方法很多 号进行分类。 号进行分类。 •按实际用途划分： 按实际用途划分： 按实际用途划分 电视信号 雷达信号 控制信号 通信信号 广播信号 …… •按所具有的时间特性划分 按所具有的时间特性划分
信号的分类知识点总结
信号的分类知识点总结一、信号的基本概念1. 信号的定义信号是带有信息的波形或者电流，可以传送信息的载体。
在通信系统中，信号是指传输中的模拟信号或者数字信号，可以是声音、图像、文本等形式。
在控制系统中，信号指的是传达控制信息或者参数的电气或者物理量。
2. 信号的分类信号可以按照多种特性进行分类，包括：- 按照时间域特性分类：分为连续信号和离散信号。
- 按照频率域特性分类：分为基带信号和载波调制信号。
- 按照数量级分类：分为低频信号、中频信号和高频信号。
- 按照波形形状分类：分为周期信号和非周期信号。
二、信号的时间域特性分类1. 连续信号连续信号指的是在时间上是连续变化的信号，可以用连续的函数来表示。
例如，模拟语音信号、模拟视频信号等都是连续信号。
2. 离散信号离散信号指的是在时间上是不连续的信号，可以用离散的序列来表示。
例如，数字音频信号、数字图像信号等都是离散信号。
三、信号的频率域特性分类1. 基带信号基带信号指的是没有经过频率变换的信号，其频率范围包括直流到最大可用频带之间的所有频率。
例如，普通的模拟声音信号就属于基带信号。
2. 载波调制信号载波调制信号指的是经过频率变换的信号，是将基带信号调制到一个高频信号载波上进行传输的信号。
例如，调幅调制（AM）、调频调制（FM）等都属于载波调制信号。
四、信号的数量级分类1. 低频信号低频信号指的是频率在几百赫兹以下的信号。
例如，语音信号、直流电信号等都属于低频信号。
2. 中频信号中频信号指的是频率在几百赫兹到几百千赫兹之间的信号。
例如，射频信号、调制信号等都属于中频信号。
3. 高频信号高频信号指的是频率在几百千赫兹以上的信号。
例如，微波信号、毫米波信号等都属于高频信号。
五、信号的波形形状分类1. 周期信号周期信号指的是在一定时间间隔内具有重复的波形形状的信号。
例如，正弦信号、方波信号等都是周期信号。
2. 非周期信号非周期信号指的是没有重复的波形形状的信号。
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•抽(取)样信号：时间离散的，幅值 连续的信号。 量
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•数字信号：时间和幅值均为离散 的信号。
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主要讨论确定性信号。 先连续，后离散；先周期，后非周期。 O
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判断信号性质
判断下列波形是连续 时间信号还是离散时 间信号，若是离散时 间信号是否为数字信 号？
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2．周期信号和非周期信号
周期信号 非周期信号
简谐信号 ） 正弦周期信号（ 复杂周期信号（ 除简谐信号外的周期 号）
3．连续信号和离散信号
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。 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。
§ 1.1 信号的基本概念与分类
•信号的基本概念
•信号的分类
中国计量学院信息工程分院
一、信号(Signal)
•消息（Message）：在通信系统中，一般将语言、文字、 图像或数据统称为消息。 •信号（Signal）：指消息的表现形式与传送载体。 •信息（Information）：一般指消息中赋予人们的新知 识、新概念。 •信号是消息的表现形式与传送载体，消息是信号的传送 内容。 •电信号是应用最广泛的物理量，如电压、电流、电荷、 磁通等。
f(t)
O f(n)
t
O 12
n
连续时间周期信号
(1). 若f(t),存在一个 正数T，对全部t， 有f(t)=f(t+T)，则 f(t)为周期信号。
f(t)
f ( t ) 2 sin 3 t 4 cos t f ( t ) f ( t ) 1 2
O
T
t
周期为T，T是满足上述条件的最小正数，称基波周期。
0
0 .1
0 .2
0 .3
0 .4
6．能量信号与功率信号
6．能量信号与功率信号
f t
连续信号
O
f t
t
离散信号
O
1 2 3 4 5 6 7 8
t
f t
3 2 1 O
只有 1， 2， 3值
离散信号 数字信号
t
1 2 3 4 5 6 7 8
5．一维信号和多维信号
一维信号： 只由一个自变量描述的信号，如语音信号。 多维信号：
由多个自变量描述的信号，如图像信号。
2 t 2 t t ) a cos b sin 例： f( T T 1 2
f(t)的周期是T1, T2 的最小公倍数 (且T1 /T2为有理数)； 例：ft ( ) 2 s i n 34 t c o s t 不 是
4．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 的信号。 抽
二、信号的分类
•信号的分类方法很多，可以从不同的角度对信 号进行分类。 •按实际用途划分： 电视信号 雷达信号 控制信号 通信信号 广播信号 …… •按所具有的时间特性划分
1．确定性信号和随机信号
•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