《应用型本科系列规划教材 信号与系统》毕杨编|(epub+azw3+mobi+pdf)电子书下载

图书名称：《应用型本科系列规划教材 信号与系统》

【作　者】毕杨编

【丛书名】应用型本科系列规划教材

【页 数】 289

【出版社】 西安：西北工业大学出版社 , 2021.02

【ISBN号】978-7-5612-7311-1

【价 格】60.00

【分 类】信号系统-高等学校-教材

【参考文献】 毕杨编. 应用型本科系列规划教材 信号与系统. 西安：西北工业大学出版社, 2021.02.

图书封面：

图书目录：

《应用型本科系列规划教材 信号与系统》内容提要：

本书共8章，主要包括信号与系统的基本概念、连续时间系统的时域分析、连续时间系统的频域分析、连续信号与系统的s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、傅里叶分析在通信和滤波中的应用和信号与系统实验等内容。本书可作为应用型本科学校电子信息类、电气及自动化类及其他相关专业“信号与系统”课程的教材，也可供从事信号与系统分析、信号处理的科研与工程技术人员参阅。

《应用型本科系列规划教材 信号与系统》内容试读

第1章信号与系统的基本概念

1.1信号与系统

信号与系统的概念已经深入人们生活的各方面，其理论和分析方法也几乎渗透到各个科学领域中。例如，在通信、图像处理、雷达、自动控制、集成电路、生物医学、遥测遥感及声学、地震学等领域和学科中，它都有广泛的应用。

信号有多种表现形式。上课的铃声、火车的汽笛声等是声信号；古代传送的烽火、十字路口的交通灯等是光信号；无线广播和电视发射的信号属于电磁波信号。此外，交警指挥的手势、军舰使用的旗语、计算机屏幕上的图形文字等也是信号。

系统就是由若干个相互联系、相互作用的事物按照一定的规律组合而成的具有某种特定功能的整体。在日常生活中，人们常用的手机、计算机、电视、自动取款机、公交车的刷卡机等工具和设备都可以看成是一个系统，它们传送的语音、数字、文字和图像等都可以看成是信号。信号与系统有着十分密切的联系。在系统中，信号按照一定的规律变化，系统在输人信号的驱动下对它进行处理并产生输出信号。输入信号称为激励，输出信号称为响应，如图1一1所示。例如，在电路系统中，随时间变化的电流或电压是信号，电路对输人信号的响应是输出信号：超市收银员使用的扫描仪也是一个系统，该系统通过红外光扫描商品的条形码得到商品的价格；一台照相机也是一个系统，该系统接收来自不同光源和物体反射回来的光信号而产生

一张照片。

本书主要讨论信号与系统的基本理论和基本分析方法，研究信号经过系统传输或处理的

一般规律，为进一步研究通信理论、控制理论、信号处理和信号检测等学科奠定必要的基础。

输入信号

输出信号

系统

激励

响应

图1-1信号与系统

1.2信

号

广义地说，信号就是随时间和空间变化的某种物理量。在通信工程中，一般将语言、文字、图像和数据等统称为消息。消息中包含着一定的信息，但是信息不能直接传送，必须借助于一

1

信号与系统

定形式的信号（声、光、电等）才能进行传送和处理。因此，信号是消息的载体，消息是信号的内容。

在数学上，信号可以表示为一个或多个变量的函数。例如，一个语音信号可以表示为声压x随时间t变化的函数，记为x(t);静止的黑白图像信号可以表示为亮度（也称为灰度）f随二维空间坐标x,y变化的函数，记为f(x,y);活动的图像信号可表示为亮度f随二维空间坐标x,y和时间t变化的函数，记为f(x,y,t)等。本书主要讨论目前广泛应用的电信号，讨论的范围也仅限于一个变量。为了方便，后面以时间表示自变量。

信号常可以表示为时间的函数，称该函数的图像为信号的波形。后面再讨论信号的有关问题时，“信号”和“函数”两个词相互通用，不予区分。

信号的特性可以从时间特性和频率特性两方面来描述。信号的时间特性是指从时间域对信号进行的分析，如信号的波形、出现时间的先后、持续时间的长短、随时间变化的快慢和大小、重复周期的大小等。信号的频率特性是指从频率域对信号进行的分析，如任意一信号都可以分解为许多不同频率的余弦分量，而每一余弦分量则可用它的振幅和相位来表征。时域和频域是两种不同的观察和表示信号的方法。信号的时间特性和频率特性有着密切的联系，不同的时间特性将造成不同的频率特性。

1.2.1信号的分类

信号的种类很多，从不同的角度可以有不同的分类方法。

1.确定信号与随机信号

若信号可以由一个确定的数学表达式表示，或者信号的波形是唯一确定的，则这种信号就是确定信号，如正弦信号。反之，如果信号不能用确定的图形、曲线或函数式来准确描述，其具有不可预知的不确定性，则称为随机信号或不确定信号，如图1-2所示。

f(

图1-2随机信号

当任意给定一时刻值时，对确定信号可以唯一确定其信号的取值；而对于随机信号而言，其取值是不确定的。严格来说，在自然界中确定信号是不存在的，因为在信号传输过程中，不可避免地要受到各种干扰和噪声的影响，这些干扰和噪声都具有随机性。对于随机信号，不能将其表示为确切的时间函数，要用概率、统计的观点和方法来研究。尽管如此，研究确定信号仍然十分重要，因为它是一种理想化的模型，不仅适用于工程应用，也是研究随机信号的重要基础。本书只研究确定信号。

2.连续时间信号与离散时间信号

根据信号定义域取值是否连续，可将信号分为连续时间信号和离散时间信号。

连续时间信号（简称连续信号）是指在某一时间间隔内，对于任意一时刻都可以给出确定的函

2

信号与系统

3.周期信号与非周期信号

在确定信号中根据信号是否具有周期性可以将信号分为周期信号和非周期信号。

所谓周期信号就是指在（一∞

4f(

f(n)

-4-3-2-10123

图1-5周期信号

连续周期信号可以表示为

f(t)=f(t+mT),m=0,士1，士2，…

(1-1)

离散周期信号可以表示为

f(n)=f(n+mN),m=0,士1，±2，

(1-2)

满足式(1-1)和式(1-2)的最小T(或N)值叫作信号的周期。只要给出周期信号在任意

周期内的函数式或者波形，便可确定它在任意时刻的值。

非周期信号在时间上不具有周而复始变化的特性，并且不具有周期T。真正的周期信号

实际上是不存在的，实际中所谓的周期信号只是指在相当长的时间内按照某一规律重复变化的信号。

这里注意：①两个连续的周期信号之和不一定是周期信号，只有当这两个连续信号的周期

T,和T2之比为有理数时，其和信号才是周期信号，周期为两者的最小公倍数：②两个离散的周

期序列之和一定是周期序列，其周期等于两个序列周期的最小公倍数。

4.实信号与复信号

实信号是指物理上可以实现的，取值是实数的信号。它常常为时间t的实函数，或n的实序列。

复信号指取值为复数的信号。虽然实际上不会产生复信号，但为了理论分析的需要，常常引用数值为复数的复信号，最常用的是复指数信号。

连续信号的复指数信号可表示为

f(t)=e,-o∞

(1-3)

式中，s=o十jw,其中o是s的实部，记作Re[s];w是s的虚部，记作Im[s]。

根据欧拉公式，式(1-3)可以展开为

f(t)=e*=eti)=e"cos(a)+je"sin(a)

(1-4)

式(1-4)表明一个复指数信号可以分解为实部与虚部两部分。其中，实部为余弦信号，虚部为正弦信号。指数因子的实部σ表征了正弦和余弦的振幅随时间变化的情况。若σ>0，则正、余弦信号为增幅振荡；若σ<0，则为衰减振荡。指数因子的虚部ω则表示正、余弦信号的角频率。利用复指数信号可以描述许多基本的信号，如直流信号（σ=0，ω=0）和指数信号（σ≠0，ω=0)等。

一4

第1章信号与系统的基本概念

5.能量信号与功率信号

按照信号的能量特点，可以将信号分为能量信号和功率信号。

如果在无限大的时间间隔内，信号的能量为有限值而平均功率为零，则称此信号为能量有限信号，简称能量信号。

如果在无限大的时间间隔内，信号的平均功率为有限值而总能量为无限大，则称此信号为功率有限信号，简称功率信号。

信号f(t)的能量定义为

E lim f(t)2dt

(1-5)

d-o0

信号f(t)的功率指的是其平均功率，定义为

(1-6)

持续时间有限的非周期信号都是能量信号，而直流信号、周期信号和阶跃信号等都是功率信号，因为它们的能量为无限大。一个信号不可能既是能量信号又是功率信号，但有少数信号既不是能量信号也不是功率信号，如e‘。

序列f(n)的能量定义为

E=m1fw

(1-7)

序列f(n)的功率定义为

1

P=im2N+1,

∑1f(n)12

(1-8)

1.2.2典型信号

以连续时间信号为例，介绍几种常用的典型信号。

1.指数信号

在信号与系统分析中，指数信号是很重要的基本信号之一，它的表达式为

f(t)=Aea

(1-9)

式中，a是实数。若α>0，则信号将随时间增大而增大，且a越大，增大速度越快。若α<0，则信号随时间增大而衰减，且α越大，衰减速度越快。当α=0时，信号不随时间而变化，称为直流信号。指数信号的波形如图1-6所示。

Af(t)=Ae"

(a>0)

(a<0)

.(a=0)

0

图1-6指数信号

5

···试读结束···