信号与系统分析方法中的基本思想是:
激励信号可以分解众多基本信号单元的线性组合;系统对激励所产生的零状态响应是系统对各基本信号单元分别作用时相应响应的叠加;不同的信号分解方式将导致不同的系统分析方法。
信号与系统课程其实是非常简单的基础课,可以认为是一门专业数学课,需要的基础就是高等数学和电路基础,要想学好,需要注意以下问题:
扎实掌握基础,把握三个重要问题:各个基本信号及其响应,信号的分解,LTI系统的分析方法,此外一定要多加练习 重点是:基本信号的表示,系统的时域分析,和变换域分析,系统因果性、稳定性判断,系统函数,信号流图,状态方程
信号与系统课程是通信、信息、电子工程类和自控类专业的一门重要的专业基础课程。本书全面系统地论述了信号与系统分析的基本理论、基本分析方法及其应用。全书内容包括:信号与系统的基本知识、连续时间系统的时域分析、离散时间系统的时域分析、傅里叶变换及系统的频域分析、离散时间信号的傅里叶变换、拉普拉斯变换及系统的s域分析、Z变换及离散系统的z域分析、系统的状态变量分析、MATLAB在信号与系统中的应用。
本书在内容上重点突出,详略得当,着重于信号与系统分析,突出基础性、系统性、实用性和先进性,并注重理论与实践结合,以及知识运用能力与创新意识的培养。本书的内容适用做不同学时的教学课程,可根据不同学时和教学要求灵活组合授课内容。
本书可以作为通信与电子信息类专业、自控与计算机专业等信号与系统课程的教材,也可以作为从事相关领域T程技术人员的参考书。
本书系统论述了信号与系统分析的基本理论和方法,以及利用MATLAB进行信号与系统分析的方法。全书共7章,内容包括绪论、连续时间信号与系统的时域分析、连续时间信号与系统的频域分析、连续时间信号与系统的复频域分析、离散时间信号与系统的时域分析、离散时间信号与系统的z域分析、系统的信号流图和模拟。
本书力求使学生在学习信号与系统分析的基本理论和方法的同时,深入掌握MATLAB的使用,将大量繁杂数学运算用计算机实现,并将课程中的重点、难点及课后练习用MATLAB进行形象、直观的计算机模拟与仿真实现,从而加深对信号与系统基本原理、方法及应用的理解,从基本理论过渡到实际应用。本书各章均附有相应的上机练习题,供读者在学习完各章内容后进行上机实践。
本书构思新颖,实践性强,内容叙述清楚,深入浅出,所有应用实例均通过MATLAB上机调试。
本书可作为普通高等学校电气信息类及相关专业的教材,也可作为专科、高职及函授教材和相关专业工程技术人员的参考书。
1、按所用的材料分类:晶体管(BJT)、场效应管(FET)、集电电路(IC) 2、按频谱宽度:窄带放大器和宽带放大器 3、按电路形式:单级放大器和多级放大器 4、按负载性质:谐振放大器(以谐振电路作为负载)、非谐振放大器(以阻容耦合电路作为负载) 高频小信号放大器的质量指标 (1) 增益:(放大系数) (2) 通频带 放大器的电压增益下降到最大值的0.7(即1/√2)倍时,上、下限频率之间的频率范围称为放大器的通频带,用B=2△f0.7表示。
也称为3dB带宽。 (3) 选择性 从各种不同频率信号的总和(有用的和有害的)中选出有用信号,抑制干扰信号的能力称为放大器的选择性。
选择性常采用矩形系数和抑制比来表示。 ① 矩形系数:表示与理想滤波特性的接近程度。
② 抑制比:表示对某个干扰信号fn的抑制能力,用dn表示。 4) 工作稳定性:指放大器的工作状态(直流偏置)、晶体管参数、电路元件参数等发生可能的变化时,放大器的主要特性的稳定。
5)噪声系数 与低频放大器一样,选频放大器的输出噪声也来源于输入端和放大电路本身。通常用信噪比来表示噪声对信号的影响,电路中某处信号功率与噪声功率之比称信噪比。
信噪比越大,信。上。
选择性常采用矩形系数和抑制比来表示、按负载性质、非谐振放大器(以阻容耦合电路作为负载) 高频小信号放大器的质量指标 (1) 增益.7(即1/。 ① 矩形系数,用dn表示。
4) 工作稳定性、场效应管(FET),抑制干扰信号的能力称为放大器的选择性、电路元件参数等发生可能的变化时。 (3) 选择性 从各种不同频率信号的总和(有用的和有害的)中选出有用信号、下限频率之间的频率范围称为放大器的通频带1、集电电路(IC) 2:窄带放大器和宽带放大器 3。
其定义为输入信号的信噪比与输出信号的信噪比的比值、按频谱宽度;√2)倍时:指放大器的工作状态(直流偏置)。也称为3dB带宽:晶体管(BJT)。
信噪比越大。 噪声系数是用来反映电路本身噪声大小的技术指标。
5)噪声系数 与低频放大器一样:单级放大器和多级放大器 4:谐振放大器(以谐振电路作为负载):(放大系数) (2) 通频带 放大器的电压增益下降到最大值的0,放大器的主要特性的稳定,用B=2△f0,信号质量越好、晶体管参数,电路中某处信号功率与噪声功率之比称信噪比:表示对某个干扰信号fn的抑制能力.7表示:表示与理想滤波特性的接近程度、按所用的材料分类。 ② 抑制比、按电路形式,选频放大器的输出噪声也来源于输入端和放大电路本身。
通常用信噪比来表示噪声对信号的影响,输出信号的质量越好,说明放大器的抗噪能力越强。噪声系数越接近于1。
这是一门理论基础课,很少会直接涉及实际应用,在实际应用中通过信号处理算法实现许多的应用,而信号与系统与数字信号处理就是设计算法及滤波器的基础。
信号与系统课程 总体概述1 信号分析部分第2章介绍信号时域分析,首先介绍连续和离散的基本信号在时域的描述,这些基本信号在信号与系统课程中占有重要地位,任何复杂信号都可以分解成这些基本信号之和,通过对这些基本信号的特征和通过线性系统的特征来分析复杂信号通过系统特性。信号分解思想也是时域分析的主要内容并贯穿本课程始终,时域分析还介绍信号在时域的一些基本运算,如相加、相乘、微分、积分、卷积,这些运算是对工程实际现象的描述,也是系统分析的重要工具。
第3章是信号的频域分析,本章是本课程的最重要和最核心的内容,当代通信系统和信号处理的发展处处伴随着傅里叶变换的精心运用。首先,从周期信号的傅里叶级数(FS: Fourier Series)展开,认识到任何周期信号本质上都是由一系列的谐波构成的,通过将这些谐波由频率、幅度和相位的图形描述,建立周期信号频谱的概念。
然后,由周期信号趋于无穷大时其频谱的变化,建立频谱密度函数的概念,并导出非周期信号的傅里叶变换(FT:Fourier Transform)。傅里叶变换的性质揭示了信号在时域的改变相应地引起其频域的变化。
其次,应用傅里叶变换的性质和信号的频域特性,介绍采样定理, 采样定理是连续时间信号和离散时间信号的一个主要的桥梁。最后,对离散时间信号的频谱分析引出离散时间傅里叶变换(DTFT: Discrete Time Fourier Transform)定义。
为了利用计算机来计算信号的频谱,必须对信号和其频谱都离散化和取有限长度处理来近似地进行 ,给出离散傅里叶变换(DFT: Discrete Fourier Transform)的定义,并给出工程上快速计算离散傅里叶变换的算法, 即快速傅里叶变换(FFT: Fast Fourier Transform)的概念。2 系统分析部分本课程系统分析的对象限于线性时不变系统,系统分析包括建立描述系统的数学模型并根据给定的激励和初始状态求解系统的响应。
建立系统的数学模型有两大类方法,第一类是外部法,这种方法只着眼于系统的输入与输出关系,把系统看成一个“黑匣子”,不关心系统内部的变化情况,仅用输入信号和输出信号之间满足的数学关系来描述,得到的数学模型是线性常系数微分方程或差分方程。第二类方法是内部法,这种方法把系统的输入和输出信号与系统内部的状态变量建立联系,用它们所满足的方程组来描述系统,即建立系统的状态方程数学模型。
外部法注重系统的功能和特性,只适合于单输入-单输出系统,其数学模型仅限于线性时不变系统。内部法不仅体现输入输出信号之间的变化,而且还考虑系统内部的变化过程。
状态方程描述适合于多输入-多输出系统,且不限于线性和时不变系统,也可以应用到非线性和时变系统。系统响应的求解可以在时域直接进行,也可以通过拉普拉斯变换和Z变换数学工具在变换域求解,而在变换域求系统的响应有明显的优势。
本课程充分利用连续系统和离散系统的对偶或类比关系,以完全并行的方式介绍这两类系统的分析方法。 第4章讨论线性时不变连续时间系统和离散时间系统的时域分析方法。
时域分析是在时间域建立系统的数学模型并进行求解,时域分析物理概念清楚,结果直观明了,是变换域分析的基础。从工程实用出发,将系统的响应分为零输入响应和零状态响应来分别求解,并引出冲激响应和阶跃响应的重要概念。
第5章介绍系统的频域分析,以信号无失真传输条件和信号滤波为核心,讨论无失真传输系统和理想滤波器的频率特性,也简要介绍实际滤波器的频率特性。通过调制解调与频分复用学习,进一步理解信号在频域描述方法。
本章是第3章内容的延续和傅里叶变换的进一步应用,系统的频域分析更注重系统改变输入信号的频谱,从而达到系统对信号传输与处理的目的。第6章介绍连续系统的拉普拉斯变换分析,称为复频域分析或S域分析。
用拉普拉斯变换作为数学工具,将描述系统的微分方程变换到S域,使其成为代数方程,这种转化不仅求解系统的响应容易,而且还可以同时求得系统的零状态响应和零输入响应。S域分析还可直接应用电路的S域模型直接求解。
此外,系统函数在S域的零极点也提供了系统稳定性与否的信息。 第7章介绍离散系统的Z变换域分析。
Z域分析以Z变换数学工具,将差分方程变换到Z的代数方程,并且可以同时求得离散系统的全响应。系统函数在Z域的零极点也提供了系统稳定性与否的信息。
第8章介绍连续时间系统和离散时间系统的状态变量分析法,包括状态方程和输出方程的建立,状态方程的时域和变换域求解方法,并简要地介绍状态变量法与输入输出描述方法之间的联系。3 信号分析与系统分析工具部分第9章立足于信号分析与系统分析,介绍与其密切相关的MATLAB的应用方法,其内容包括MATLAB用于信号与波形的产生、信号的频域分析,MATLAB用于系统时域分析、S域分析、Z域分析、状态变量分析,系统模型及其Simulink仿真。
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信号与系统课程其实是非常简单的基础课,可以认为是一门专业数学课,需要的基础就是高等数学和电路基础,要想学好,需要注意以下问题:
扎实掌握基础,把握三个重要问题:各个基本信号及其响应,信号的分解,LTI系统的分析方法,此外一定要多加练习 重点是:基本信号的表示,系统的时域分析,和变换域分析,系统因果性、稳定性判断,系统函数,信号流图,状态方程
信号与系统是通信和电子信息类专业的核心基础课,其中的概念和分析方法广泛应用于通信、自动控制、信号与信息处理、电路与系统等领域。
本课程从概念上可以区分为信号分解和系统分析两部分,但二者又是密切相关的,根据连续信号分解为不同的基本信号,对应推导出线性系统的分析方法分别为:时域分析、频域 分析和复频域分析;离散信号分解和系统分析也是类似的过程。
本课程采用先连续后离散的布局安排知识,可先集中精力学好连续信号与系统分析的内容,再通过类比理解离散信号与系统分析的概念。状态分析方法也结合两大块给出,从而建立完整的信号与系统的概念。
信号与系统课程研究信号与系统理论的基本概念和基本分析方法。初步认识如何建立信号与系统的数学模型,经适当的数学分析求解,对所得结果给以物理解释、赋予物理意义。
课程范围限定于确定性信号(非随机信号)经线性、时不变系统传输与处理的基本理论。本课程涉及的数学内容包括微分方程、差分方程、级数、复变函数、线性代数等。
本课程与先修课程"电路分析基础"联系密切,电路分析基础课程是从电路分析的角度研究问题,本课程则从系统的观点进行分析。
本课程的主要内容包括绪论、连续系统的时域分析、傅里叶变换、拉普拉斯变换、连续时间系统的s域分析、离散时间系统的时域分析、z变换、离散时间系统的z域分析等。
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