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信号与系统

2021-07-04 15:00:06  阅读:371  来源: 互联网

标签:周期 变换 系统 卷积 信号 时域


第一章 信号与系统

        介绍了三种信号分类以及如何判断,包括连续信号与离散信号,周期信号与非周期信号,能量信号与功率信号;

        信号的运算,包括乘法、加法、积分、微分、平移、反转、尺度变换;

        阶跃信号与冲激信号,和它们最突出的性质比如阶跃的筛选性,冲激的取样性,求导,尺度变换,卷积等;

        单位阶跃序列和单位冲激序列及其性质;

        系统的描述分为数学模型描述——微分或者差分方程、框图描述、信号流图描述,其中梅森公式是绘制信号流图最方便的方法;

        系统的性质,即线性与非线性,时变与时不变性,因果与非因果性,稳定性与不稳定性的判断。

 

第二章 连续系统的时域分析

        本章讲述的是如何在时域内求解微分方程,与高等数学中求解微分方程相同,全解是由齐次解和特解构成;

        由初始状态(0-时刻的值)求初始值(0+时刻的值)的方法,常用奇异函数匹配法;

        对于系统的响应可以分为自由响应(固有响应)和强迫响应,暂态响应和稳态响应,零输入响应和零状态响应;

        如何在时域中求解零输入(齐次解)和零状态响应(全解),以及系统的冲激响应(齐次解)和阶跃响应(全解),后两者都属于零状态响应的一种;

        卷积积分,卷积是一种很重要的运算,求解方法大致三种,定义式法,卷积性质,图解法常用在某个固定时刻的卷积计算,换元,反转平移,乘积,积分;

        卷积性质,奇异函数的卷积,微积分,时移,最后总结了常用的卷积公式。

 

第三章 离散系统的时域分析

       本章讲述的是如何在时域内求解差分方程,全解也是由齐次解和特解构成;

       由初始状态(0-时刻的值)求初始值(0+时刻的值)的方法,常用迭代法;

       如何在时域中求解零输入和零状态响应,以及系统的单位序列响应;

       卷积和的概念,性质,以及计算方法包括不进位乘法,卷积和性质,图解法常用在某个固定K值的卷积和计算,换元,反转平移,乘积,求和。

 

第四章 傅里叶变换和系统的频域分析

       周期信号的傅里叶级数可以分为一般式,余弦式,指数式,三者之间可以相互转化,波形存在谐波性和对称性;

       周期信号的频谱单边谱和双边谱之间的关系,双边谱的谱线高度是单边谱的一半,且关于纵坐标对称,而直流分量不变。单边的相位谱关于零点奇对称得到的就是双边相位谱;

       如何绘制谱线图,首先保证相位在-Π到+Π范围内,其次都转化成cos形式。确定基波角频率,平均功率。周期信号的频谱特点为离散型,谐波性,收敛性。平均功率求解根据帕萨瓦尔定理,(直流分量直接平方)与(各谐波分量平方和×1/2)。这里有个重要认识,低频分量反应信号的主要信息,高频表现细节,图像处理中常用玛丽莲梦露和爱因斯坦的例子。

       非周期信号的傅里叶变换,具体推导是由T趋近于∞时周期信号渐变为非周期而来。常用的傅里叶变换公式。傅里叶变换的性质有线性,奇偶性(实偶对实偶,实奇对虚奇),对称性,尺度变换,时移性质,频移性质,卷积定理,时域积分微分,频域积分微分,相关定理。求解周期信号的傅里叶变换有三个公式;

       时域频域信号对应关系:周期对离散,非周期对连续;

       系统频率响应函数H(jw)求解一般信号可以用傅里叶变换的方法,若是周期信号还可以用傅里叶级数的方法。无失真传输条件:|H(jw)|为常数,φ(w)为过原点的直线;

       采样分为矩形脉冲取样和冲激取样。时域采样定理,必须是带限信号,fs要大于等于2倍的fm,其中fs称为奈奎斯特频率。形象来理解,就是将原信号频谱以ws/fs作为周期拓扑,并使得幅值变为原来的ws/fs倍。因为离散对周期,所以采样信号一定是周期信号,具体是离散还是连续取决于原信号是否周期。

 

第五章 连续系统的s域分析

        s=σ+jω,收敛域Re[s](因果向右,非因果向左),单边拉氏变换,双边拉氏变换,常见的拉氏变换,拉普拉斯变换性质,线性,尺度变换,时移,频移,时域微分积分,频域微分积分,卷积定理,终值定理,初值定理;

       拉普拉斯反变换——部分分式展开法,长除法,留数法;

       系统函数H(s),进行带初始状态的拉氏变换,两边再分别逆变换到时域,零状态Yf(s)和零输入Yx(s)分好,带F(s)的是零状态;

       电路的s域模型。

 

第六章 离散系统的z域分析

       z=esT,收敛域(因果圆外,非因果圆内),常见序列z变换,z变换性质,线性,移位,K域反转,尺度变换,微分与积分,时域卷积和,部分和,终值定理,初值定理;

       逆z变换——留数法,幂级数展开法,部分分式展开法;

      系统函数H(z),进行带初始状态的z变换,两边再分别逆变换到时域,零状态Yf(z)和零输入Yx(z)分好,带F(z)的是零状态;

      s域和z域的关系,左半平面对应单位圆内部,jw轴对应单位圆,实轴对应正实轴,原点对应z=1的点,右半平面对应单位圆内部。

 

第七章 系统函数与系统特性

      s域,因果系统——收敛域向右,稳定系统——收敛域包括虚轴,总之,极点位于左半平面;

      z域,因果系统——收敛域向外,稳定系统——收敛域包括单位圆,总之,极点位于单位圆内部;

      复杂系统稳定性判断罗斯阵列(连续),朱里准则(离散);

      信号流图分为直接型,级联型,并联型,流图绘制与用梅森公式求系统函数。

 

第八章 系统的状态变量分析

       状态变量,状态方程,输出方程(方程式和矩阵式)。

 

      

       

       

       

 

标签:周期,变换,系统,卷积,信号,时域
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