信號與系統


第一章 信號與系統

        介紹了三種信號分類以及如何判斷,包括連續信號與離散信號,周期信號與非周期信號,能量信號與功率信號;

        信號的運算,包括乘法、加法、積分、微分、平移、反轉、尺度變換;

        階躍信號與沖激信號,和它們最突出的性質比如階躍的篩選性,沖激的取樣性,求導,尺度變換,卷積等;

        單位階躍序列和單位沖激序列及其性質;

        系統的描述分為數學模型描述——微分或者差分方程、框圖描述、信號流圖描述,其中梅森公式是繪制信號流圖最方便的方法;

        系統的性質,即線性與非線性,時變與時不變性,因果與非因果性,穩定性與不穩定性的判斷。

 

第二章 連續系統的時域分析

        本章講述的是如何在時域內求解微分方程,與高等數學中求解微分方程相同,全解是由齊次解和特解構成;

        由初始狀態(0-時刻的值)求初始值(0+時刻的值)的方法,常用奇異函數匹配法;

        對於系統的響應可以分為自由響應(固有響應)和強迫響應,暫態響應和穩態響應,零輸入響應和零狀態響應;

        如何在時域中求解零輸入(齊次解)和零狀態響應(全解),以及系統的沖激響應(齊次解)和階躍響應(全解),后兩者都屬於零狀態響應的一種;

        卷積積分,卷積是一種很重要的運算,求解方法大致三種,定義式法,卷積性質,圖解法常用在某個固定時刻的卷積計算,換元,反轉平移,乘積,積分;

        卷積性質,奇異函數的卷積,微積分,時移,最后總結了常用的卷積公式。

 

第三章 離散系統的時域分析

       本章講述的是如何在時域內求解差分方程,全解也是由齊次解和特解構成;

       由初始狀態(0-時刻的值)求初始值(0+時刻的值)的方法,常用迭代法;

       如何在時域中求解零輸入和零狀態響應,以及系統的單位序列響應;

       卷積和的概念,性質,以及計算方法包括不進位乘法,卷積和性質,圖解法常用在某個固定K值的卷積和計算,換元,反轉平移,乘積,求和。

 

第四章 傅里葉變換和系統的頻域分析

       周期信號的傅里葉級數可以分為一般式,余弦式,指數式,三者之間可以相互轉化,波形存在諧波性和對稱性;

       周期信號的頻譜單邊譜和雙邊譜之間的關系,雙邊譜的譜線高度是單邊譜的一半,且關於縱坐標對稱,而直流分量不變。單邊的相位譜關於零點奇對稱得到的就是雙邊相位譜;

       如何繪制譜線圖,首先保證相位在-Π到+Π范圍內,其次都轉化成cos形式。確定基波角頻率,平均功率。周期信號的頻譜特點為離散型,諧波性,收斂性。平均功率求解根據帕薩瓦爾定理,(直流分量直接平方)與(各諧波分量平方和×1/2)。這里有個重要認識,低頻分量反應信號的主要信息,高頻表現細節,圖像處理中常用瑪麗蓮夢露和愛因斯坦的例子。

       非周期信號的傅里葉變換,具體推導是由T趨近於∞時周期信號漸變為非周期而來。常用的傅里葉變換公式。傅里葉變換的性質有線性,奇偶性(實偶對實偶,實奇對虛奇),對稱性,尺度變換,時移性質,頻移性質,卷積定理,時域積分微分,頻域積分微分,相關定理。求解周期信號的傅里葉變換有三個公式;

       時域頻域信號對應關系:周期對離散,非周期對連續;

       系統頻率響應函數H(jw)求解一般信號可以用傅里葉變換的方法,若是周期信號還可以用傅里葉級數的方法。無失真傳輸條件:|H(jw)|為常數,φ(w)為過原點的直線;

       采樣分為矩形脈沖取樣和沖激取樣。時域采樣定理,必須是帶限信號,fs要大於等於2倍的fm,其中fs稱為奈奎斯特頻率。形象來理解,就是將原信號頻譜以ws/fs作為周期拓撲,並使得幅值變為原來的ws/fs倍。因為離散對周期,所以采樣信號一定是周期信號,具體是離散還是連續取決於原信號是否周期。

 

第五章 連續系統的s域分析

        s=σ+jω,收斂域Re[s](因果向右,非因果向左),單邊拉氏變換,雙邊拉氏變換,常見的拉氏變換,拉普拉斯變換性質,線性,尺度變換,時移,頻移,時域微分積分,頻域微分積分,卷積定理,終值定理,初值定理;

       拉普拉斯反變換——部分分式展開法,長除法,留數法;

       系統函數H(s),進行帶初始狀態的拉氏變換,兩邊再分別逆變換到時域,零狀態Yf(s)和零輸入Yx(s)分好,帶F(s)的是零狀態;

       電路的s域模型。

 

第六章 離散系統的z域分析

       z=esT,收斂域(因果圓外,非因果圓內),常見序列z變換,z變換性質,線性,移位,K域反轉,尺度變換,微分與積分,時域卷積和,部分和,終值定理,初值定理;

       逆z變換——留數法,冪級數展開法,部分分式展開法;

      系統函數H(z),進行帶初始狀態的z變換,兩邊再分別逆變換到時域,零狀態Yf(z)和零輸入Yx(z)分好,帶F(z)的是零狀態;

      s域和z域的關系,左半平面對應單位圓內部,jw軸對應單位圓,實軸對應正實軸,原點對應z=1的點,右半平面對應單位圓內部。

 

第七章 系統函數與系統特性

      s域,因果系統——收斂域向右,穩定系統——收斂域包括虛軸,總之,極點位於左半平面;

      z域,因果系統——收斂域向外,穩定系統——收斂域包括單位圓,總之,極點位於單位圓內部;

      復雜系統穩定性判斷羅斯陣列(連續),朱里准則(離散);

      信號流圖分為直接型,級聯型,並聯型,流圖繪制與用梅森公式求系統函數。

 

第八章 系統的狀態變量分析

       狀態變量,狀態方程,輸出方程(方程式和矩陣式)。

 

      

       

       

       

 


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