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北邮信号与系统本科教学课件
BUPT EE
信号的展缩 信号 平移、倒置、展缩 同时都有的变换
退出 开始
一.信号的自变量的变换（波形变换）
1.信号的平移 2.信号的倒置 3.信号的展缩 4.一般情况
退出
1.信号的平移
将信号 f (t ) 沿 t轴平移 τ即得时移信号 f (t − τ ) , τ为时间常数
f (t ) → f (t − τ )
频率：f 角频率：ω = 2πf 初相：θ
衰减正弦信号：书上p7 图1-7
退出
欧拉(Euler)公式
1 jω t sin ωt = e − e − jω t 2j
1 jω t cos ωt = e + e − jωt 2
(
)
(
)
e jω t = cos ωt + j sin ωt
退出
正弦信号的性质
退出
2. 倒置(翻转)
f (t ) → f (− t )
以纵轴为轴折叠
f (t )t ) (−
例：
f (t )
1
1
1
− 2 −1 0
t
−1 0
1 2
t
把信号的过去与未来对调。
没有可实现此功能的实际器件。数字信号处理中可 以实现此概念，例如堆栈中的“后进先出” 。
退出
3. 信号的展缩
f (t ) → f (at )
注意！
退出
f (t )
例题 已知f(t)，求f(3t+5)。
解 方法1：先时移，再标度变换
f(t)→f(t+5) →f(3t+5)
−6 −5 −4
f ( t + 5)
1
−1 0 1 f (3t + 5)
信号的展缩 信号 平移、倒置、展缩 同时都有的变换
退出 开始
一.信号的自变量的变换（波形变换）
1.信号的平移 2.信号的倒置 3.信号的展缩 4.一般情况
退出
1.信号的平移
将信号 f (t ) 沿 t轴平移 τ即得时移信号 f (t − τ ) , τ为时间常数
f (t ) → f (t − τ )
频率：f 角频率：ω = 2πf 初相：θ
衰减正弦信号：书上p7 图1-7
退出
欧拉(Euler)公式
1 jω t sin ωt = e − e − jω t 2j
1 jω t cos ωt = e + e − jωt 2
(
)
(
)
e jω t = cos ωt + j sin ωt
退出
正弦信号的性质
退出
2. 倒置(翻转)
f (t ) → f (− t )
以纵轴为轴折叠
f (t )t ) (−
例：
f (t )
1
1
1
− 2 −1 0
t
−1 0
1 2
t
把信号的过去与未来对调。
没有可实现此功能的实际器件。数字信号处理中可 以实现此概念，例如堆栈中的“后进先出” 。
退出
3. 信号的展缩
f (t ) → f (at )
注意！
退出
f (t )
例题 已知f(t)，求f(3t+5)。
解 方法1：先时移，再标度变换
f(t)→f(t+5) →f(3t+5)
−6 −5 −4
f ( t + 5)
1
−1 0 1 f (3t + 5)
北邮信号与系统本科教学课件
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第
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
求h(t),H(ω)
系统函数
V2 (ω ) 1 H (ω ) = = = V1 (ω ) 1 + jωRC 1 h(t ) = α e
−α t
4 页
α RC = jω + α + jω RC
−
1 t RC
1
其反变换
1 u(t ) = e RC
u(t )
1 其中α = , τ = RC 称为时间常数 RC
重点 无失真传输条件 难点 相位特性为什么与频率成正比关系？
BUPT EE 退出 开始
第
一.失真
信号经系统，系统函数 H (ω ) 加权、修正，是否有失真 对系统的不同用途有不同的要求： ●无失真传输 ●利用失真⎯⎯波形变换： 自阅P273-274 失真分类： ●线性失真——幅度，相位变化，不产生新的频率成分 ●非线性失真——产生新的频率成分 信号的失真由两方面因素造成： ●不同频率分量的幅度变化不同； ●不同频率分量上其相移与频率不成比例
8 页
= E [u(t ) − u(t − τ )] − Ee −αt u(t ) + Ee −α (t −τ ) u(t − τ ) = E 1 − e −αt u(t ) − E 1 − e −α (t −τ ) u(t − τ )
(
)
(
)
u1 ( t ) E
0
u2 (t ) E
τ
t
0
τ
t
退出
第
与第二章讨论的冲激响应一致
退出
第
求V1(ω)，V2(ω)
3.求V1(ω) 4.求V2(ω)
∴ V2 (ω ) = H (ω )V1 (ω ) ⎛ ωτ = ⋅ Eτ Sa⎜ α + jω ⎝ 2 v 1 (t ) ↔ V1 (ω ) = Eτ Sa⎜ ⎟e ⎝ 2 ⎠ ⎛ ωτ ⎞
北邮通信原理ppt
《通信原理课件》
21
1.3.2 通信方式
1、按信息传输的方向与时间关系划分通信方式
对于点对点之间的通信，按信息传送的方向与时间关 系，通信方式可分为单工通信、半双工通信及全双工通信 三种。
单工通信是指信息只能单方向进行传输的一种通信工 作方式，如图1-5（a）所示。单工通信的例子很多，如 广播、遥控、无线寻呼等。这里，信号只从广播发射台、 遥控器和无线寻呼中心分别传到收音机、遥控对象和 BP 机上。
《通信原理课件》
8
《通信原理课件》
9
我们以语音信号为例来说明图1-2模拟通信系统 模型各部分的作用。
发信人讲话的语音信息首先经变换器将语音信 息变成电信号（模拟信源），然后电信号经放大 设备后可以直接在信道中传输。为了提高频带利 用率，使多路信号同时在信道中传输，原始的电 信号（基带信号）一般要进行调制才能传输到信 道中去。调制是信号的一种变换，通常是将不便 于信道直接传输的基带信号变换成适合信道中传 输的信号，这一过程由调制器完成，经过调制后 的信号称为已调信号。在收端，经解调器和逆变 换器还原成语音信息。
第一章 绪论
1.1 引言 1.2 通信系统的组成 1.3 通信系统分类及通信方式 1.4 信息及其度量 1. 5 通信系统的主要性能指标 1.6 信道及其容量
《通信原理课件》
1
《通信原理课件》
2
《通信原理课件》
3
《通信原理课件》
4
1.2 通信系统的组成
1.2.1 通信系统的一般模型
我们把实现信息传输所需一切设备和传输媒介 所构成的总体称为通信系统。以点对点通信为例， 通信系统的一般模型如图1-1所示。
5、按通信业务类型分类
根据通信业务类型的不同，通信系统可分为电报通信系 统、电话通信系统、数据通信系统和图像通信系统等.
北京邮电大学信号与系统-3.03 典型周期信号的傅里叶级数
15~20,000Hz。
退出
0
3
t
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二. 频谱随参数的变化
设 f t 的脉冲高度E不变，脉冲宽度 不变，当周期 T1 取不同的值时，具体看频谱如何变化。
1 1 s , T1 s 20 4
1 1 s , T1 s 20 2 1 s , T1 1s 20
退出
第 8 页
1 1 1. 20 s, T1 4 s
退出
第
周期矩形脉冲信号的功率
1 T 2 2 P f ( t )dt F n 1 T 0 n 1 1 以 s, T1 s为例，取前5 次谐波 20 4 2 2 2 2 2 P5 n F 0 F 1 F 2 1 F 3 1 F 4 1
2 1 8 T1
F ( n 1 )
第 9 页
E E n F n 1 Sa n 1 Sa T1 2 5 5
E
5
2
0 1
谱线在 1的整数倍上， n 1 0， 8， 16， n 1 2 第一个零点： ，即 n 1 40 2 40 40 第一个零点内谱线数 n 5，即五次谐波为 0。 1 8
退出
4.总结
幅度 2 T1 谱线间隔 1 T1
第 12 页
E 当T1 ，时， 1 0， 为无限小， T1 f t 由周期信号 非周期信号。
矩形脉冲的频谱说明了周期信号频谱的特点： 离散性，谐波性，收敛性
1 对比波形： T1 s 4 1 T2 s 2 T3 1s
退出
第
4.抽样信号(Sampling
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0
3
t
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二. 频谱随参数的变化
设 f t 的脉冲高度E不变，脉冲宽度 不变，当周期 T1 取不同的值时，具体看频谱如何变化。
1 1 s , T1 s 20 4
1 1 s , T1 s 20 2 1 s , T1 1s 20
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第 8 页
1 1 1. 20 s, T1 4 s
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第
周期矩形脉冲信号的功率
1 T 2 2 P f ( t )dt F n 1 T 0 n 1 1 以 s, T1 s为例，取前5 次谐波 20 4 2 2 2 2 2 P5 n F 0 F 1 F 2 1 F 3 1 F 4 1
2 1 8 T1
F ( n 1 )
第 9 页
E E n F n 1 Sa n 1 Sa T1 2 5 5
E
5
2
0 1
谱线在 1的整数倍上， n 1 0， 8， 16， n 1 2 第一个零点： ，即 n 1 40 2 40 40 第一个零点内谱线数 n 5，即五次谐波为 0。 1 8
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4.总结
幅度 2 T1 谱线间隔 1 T1
第 12 页
E 当T1 ，时， 1 0， 为无限小， T1 f t 由周期信号 非周期信号。
矩形脉冲的频谱说明了周期信号频谱的特点： 离散性，谐波性，收敛性
1 对比波形： T1 s 4 1 T2 s 2 T3 1s
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第
4.抽样信号(Sampling
北邮通信原理课件 (9)(全)
a. 在检测的前后窗口的参考音能量大 小,若两窗口能量均大于某个门限时,同 步处于跟踪模糊区内,就自动向固定方向 调一个样点,使同步头脱离跟踪模糊区. b. 在条件①不满足的条件下,检测两 窗口内参考音能量差值,依据前述准则判 别.
(3) Doppler
在通信过程中,由于多种因素的影响 会导致频率漂移,若不对此进行校正,将
在误码率为10 -2 的情况下采用该种校 验方式后,其误码率小于10 -11,可以认为 是无差错传输.另外采用了 S-ARQ技术, 即重发有错的小组,大大地提高了通过率. 另外在ARQ工作方式下,实现了自动 降速的功能,共分为两档:300bit/s以上及 150bit/s以下.在每一挡下,通信速率可以 根据信道的实际情况实现自动的速率升降, 以获得大的通过率.
(1) 电离层的衰耗随时间变化及多 径效应所引起的衰落. (2) 多径效应所引起的波形展宽.
(3) 电离层快速运动和反射层高度 变化所引起的多普勒频移.
一般情况下,短波高速数字通信系统
框图如图9-1所示.
图9-1 短波无线数字通信系统框图
9.2 TCT-301短波高速调制解 调器的基本原理
图9-2和图9-3分别是短波高速 调制解调器的发送端和接收端的 原理框图.
3. 群同步建立,位同步跟踪,
(1)
这里所指的群同步是指译码同步.在 位同步建立之后,抽样的位置确定了.
(2)
在通信过程中,由于时钟等各种因素 的影响,位同步的位置会发生变化,如果 不跟踪其变化,则在通信建立一段时间之 后因同步位置丢失而导致通信中断.
① 上下帧相位突跳点附近有比较好的 线性关系, Diff>0, Diff=0, Diff<0,同步滞后. ② 上,下帧相位突跳点同时位于两窗 口内,则存在一个同步跟踪的模糊区.
信号与系统ppt课件
02
时不变：系统的特性不随时间变 化。
系统的数学模型为非线性微分方 程或差分方程。
03
频域分析方法不适用，需采用其 他方法如几何法、状态空间法等
。
04
时变系统
系统的特性随时间变 化，即系统在不同时 刻的响应具有不同的 特性。
时域分析方法：积分 方程、微分方程等。
系统的数学模型为时 变微分方程或差分方 程。
信号与系统PPT课件
目录
CONTENTS
• 信号与系统概述 • 信号的基本特性 • 系统分析方法 • 系统分类与特性 • 系统应用实例
01
CHAPTER
信号与系统概述
信号的定义与分类
总结词
信号是传输信息的一种媒介，具有时间和幅度的变化特性。
详细描述
信号是表示数据、文字、图像、声音等的电脉冲或电磁波，它可以被传输、处理和记录。根据不同的特性，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、光线等；数字信号则是离散的二进制数 据，如计算机中的数据传输。
04
CHAPTER
系统分类与特性
线性时不变系统
线性
系统的响应与输入信号的 线性组合成正比，即输出 =K*输入+常数。
时不变
系统的特性不随时间变化 ，即系统在不同时刻的响 应具有相同的特性。
频域分析方法
傅里叶变换、拉普拉斯变 换等。
非线性时不变系统
01
系统的响应与输入信号的非线性 关系，即输出不等于K*输入+常 数。
系统的定义与分类
总结词
系统是由相互关联的元素组成的整体，具有输入、输出和转 换功能。
详细描述
系统可以是一个物理装置、生物体、组织或抽象的概念，它 能够接收输入、进行转换并产生输出。根据不同的分类标准 ，系统可以分为线性系统和非线性系统、时不变系统和时变 系统等频域分析方法将信号和系统从时间域转换到频率域，通过分析系统的频率响应 来了解系统的性能，如系统的幅频特性和相频特性，这种方法特别适用于分析 周期信号和非周期信号。
信号与系统全套课件
滤波器设计和应用
滤波器的概念和分类
根据滤波器的频率响应特性，可分为低通、高通、带通和带阻滤 波器等。
滤波器设计方法
包括巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器、椭圆滤波器等设计方法， 以及数字滤波器的设计等。
滤波器的应用
在通信、音频处理、图像处理等领域广泛应用，如信号去噪、平 滑处理、频率选择性传输等。
04 信号与系统复频域分析
状态变量分析法概述
1
状态变量分析法是一种基于系统内部状态变量描 述系统动态行为的方法。
2
它适用于线性时不变系统，可以方便地分析系统 的稳定性、能控性、能观性等重要特性。
3
状态变量分析法通过引入状态变量的概念，将高 阶微分方程转化为一阶微分方程组，从而简化系 统分析和设计的复杂性。
状态方程和输出方程建立
系统函数的性质
系统函数具有因果性、稳定性、频率 响应等性质，这些性质决定了系统的 基本特性和性能指标。
稳定性判据和稳态误差分析
稳定性判据
通过系统函数的极点分布来判断系统的 稳定性，常用的稳定性判据有劳斯判据 、奈奎斯特判据等。
VS
稳态误差分析
稳态误差是指系统对输入信号响应的稳态 分量与期望输出之间的差值，通过分析系 统函数和输入信号的特性，可以对系统的 稳态误差进行定量评估。
信号与系统全套课件
目 录
• 信号与系统基本概念 • 信号与系统时域分析 • 信号与系统频域分析 • 信号与系统复频域分析 • 离散时间信号与系统分析 • 状态变量分析法在信号与系统中的应用
01 信号与系统基本概念
信号定义与分类
信号定义
信号是传递信息的函数，它可以是时间的函数，也可以是其 他独立变量的函数。在信号处理中，通常将信号表示为时间 的函数，即s(t)。
北邮信号课件第四章
相位偏移常数
sm t A cos c t t
t 2 K f m d 频率偏移常数
t
相位调制：瞬时相位偏移随调制信号m(t)而线性变化
sPM t A cos ct K p m t
t t t
e t 0, then : K f m Kvv , then : v m
24
4.4 线性调制系统的抗噪声性能
分析模型 DSB-SC的性能 SSB-SC的性能 AM的性能
25
分析模型
n t
AWGN
压控振荡器的瞬时频率： fv (t ) fc Kvv(t )
VCO的输出： sv (t ) A0 sin ct 0 t
0 t 2 Kv v d
t
23
4.3.3 解调：非相干解调：锁相环
鉴相器由乘法器和低通构成，其输出：
e(t ) 1 Ac A0 sin t 0 t 2
相干解调中，将r(t)与本振相乘，可得
r (t ) cos(2 fct ) Acm(t ) cos(2 fct c ) cos(2 fct ) n (t ) cos(2 fct ) 1 1 Acm(t ) cos( c ) Acm(t ) cos(4 fct c ) 2 2 1 1 [nc (t ) cos ns (t ) sin ] [ nc(t ) cos(4 fct ) ns(t ) sin(4 fc )] 2 2
锁相环锁定时，e(t)为一个很小的值
sin t 0 t t 0 t e t
sm t A cos c t t
t 2 K f m d 频率偏移常数
t
相位调制：瞬时相位偏移随调制信号m(t)而线性变化
sPM t A cos ct K p m t
t t t
e t 0, then : K f m Kvv , then : v m
24
4.4 线性调制系统的抗噪声性能
分析模型 DSB-SC的性能 SSB-SC的性能 AM的性能
25
分析模型
n t
AWGN
压控振荡器的瞬时频率： fv (t ) fc Kvv(t )
VCO的输出： sv (t ) A0 sin ct 0 t
0 t 2 Kv v d
t
23
4.3.3 解调：非相干解调：锁相环
鉴相器由乘法器和低通构成，其输出：
e(t ) 1 Ac A0 sin t 0 t 2
相干解调中，将r(t)与本振相乘，可得
r (t ) cos(2 fct ) Acm(t ) cos(2 fct c ) cos(2 fct ) n (t ) cos(2 fct ) 1 1 Acm(t ) cos( c ) Acm(t ) cos(4 fct c ) 2 2 1 1 [nc (t ) cos ns (t ) sin ] [ nc(t ) cos(4 fct ) ns(t ) sin(4 fc )] 2 2
锁相环锁定时，e(t)为一个很小的值
sin t 0 t t 0 t e t
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第 1 页
Signals and
Systems
课程位置 教 材 课程特点 学习方法 教学手段
考 试 教师基本信息
主讲：张金玲
课程位置
先修课 《高等数学》 《线性代数》 《复变函数》 《电路分析基础》 后续课程 《通信原理》 《数字信号处理》 ……
第 2 页
是我校及一些院校（清华）某些专业研究生入学的考 试课程
第
君里、应启珩 、 杨为理 讲课内容：1---9章
3 页
课程特点
•数学知识使用较多，用数学工具分析物理概念； •常用数学工具： 微分、积分(定积分、无穷积分、变 上限积分） 线性代数 微分方程 傅里叶级数、傅里叶变换、拉氏变换 差分方程求解,z变换
第 4 页
学习方法
•注重物理概念与数学分析之对照，不要盲目计算； •注意分析结果的物理解释，各种参量变动时的物理 意义及其产生的后果； •同一问题可有多种解法，应寻找最简单、最合理之 解法，比较各方法之优劣； •在学完本课程相当长的时间内仍需要反复学习本课 程之基本概念。
第 5 页
教学手段
• 教学手段：计算机投影、实物投影、黑板。 • 一般教学过程： • 1、总结前节课的主要内容（要求复习）； • 2、讲授新内容（要求预习） • 3、布置作业和下次课要讲的内容 • 4、每章结束后上一次习题课（课前整章复习） 包括本章内容串讲 例题 作业评议和讲解。
第 8 页
期末：60-70%
教师基本信息
• • • • • 姓名：张金玲 邮箱：zhangjing_ling@ 办公室：教4-213 答疑地点：教4-213 答疑时间：
第 9 页
第 6 页
教学要求
• 树立远大的学习目标，以积极乐观的心 态学习 • 预习 • 及时复习 • 认真完成作业 • 整体复习一章内容 • 遇到问题及时答疑
第 7 页
考试
考试
•期中、期末全校统考，统一出题，考教分离，流 水阅卷。 • 不及格： 重考 补考 往年 期中：10-20% 平时成绩：10-20%
Signals and
Systems
课程位置 教 材 课程特点 学习方法 教学手段
考 试 教师基本信息
主讲：张金玲
课程位置
先修课 《高等数学》 《线性代数》 《复变函数》 《电路分析基础》 后续课程 《通信原理》 《数字信号处理》 ……
第 2 页
是我校及一些院校（清华）某些专业研究生入学的考 试课程
第
君里、应启珩 、 杨为理 讲课内容：1---9章
3 页
课程特点
•数学知识使用较多，用数学工具分析物理概念； •常用数学工具： 微分、积分(定积分、无穷积分、变 上限积分） 线性代数 微分方程 傅里叶级数、傅里叶变换、拉氏变换 差分方程求解,z变换
第 4 页
学习方法
•注重物理概念与数学分析之对照，不要盲目计算； •注意分析结果的物理解释，各种参量变动时的物理 意义及其产生的后果； •同一问题可有多种解法，应寻找最简单、最合理之 解法，比较各方法之优劣； •在学完本课程相当长的时间内仍需要反复学习本课 程之基本概念。
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教学手段
• 教学手段：计算机投影、实物投影、黑板。 • 一般教学过程： • 1、总结前节课的主要内容（要求复习）； • 2、讲授新内容（要求预习） • 3、布置作业和下次课要讲的内容 • 4、每章结束后上一次习题课（课前整章复习） 包括本章内容串讲 例题 作业评议和讲解。
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期末：60-70%
教师基本信息
• • • • • 姓名：张金玲 邮箱：zhangjing_ling@ 办公室：教4-213 答疑地点：教4-213 答疑时间：
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教学要求
• 树立远大的学习目标，以积极乐观的心 态学习 • 预习 • 及时复习 • 认真完成作业 • 整体复习一章内容 • 遇到问题及时答疑
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考试
考试
•期中、期末全校统考，统一出题，考教分离，流 水阅卷。 • 不及格： 重考 补考 往年 期中：10-20% 平时成绩：10-20%