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1、信号与系统问题无处不在信号与系统问题无处不在 在通信、航空航天、电路在通信、航空航天、电路设计、声学、地震学、生物医设计、声学、地震学、生物医学工程、化学过程控制和语音学工程、化学过程控制和语音处理等领域。处理等领域。1移动用户基站交换机固定网络固定用户移动用户基站交换机基站移动用户移动通信移动通信2手机组成手机组成3CT成像成像4CT成像成像(From Picker)(From Siemens)5系统系统输入信号输入信号输出信号输出信号信号与系统的描述什么是信号？什么是信号？什么是系统？什么是系统？输入信号作用于系统产生什么样的输出信号？输入信号作用于系统产生什么样的输出信号？6声音信号：声
2、音信号：空气压力随时间变化的函数空气压力随时间变化的函数音乐信号音乐信号鸟叫信号鸟叫信号语音信号语音信号心音信号心音信号7气温和风速信号气温和风速信号8心电信号心电信号9不同心脏病人的心电图：不同心脏病人的心电图：心电信号心电信号10脑脑电信号电信号11脑脑电信号电信号脑电的主要频率成分：脑电的主要频率成分：13Hz 的成分；受刺的成分；受刺激或思考激或思考12人体生理信号：人体生理信号：ECG(心电心电),EEG(脑电脑电),EOG(眼电眼电),EMG(肌电肌电),PCG(心音心音)等等等。等。社会信号常见信号常见信号电压，电流，磁通；电压，电流，磁通；温度，压力，温度，压力，压强；压强；光
3、，机械振动；光，机械振动；流量，水位，潮位；流量，水位，潮位；价格，经济指数，股市指数；价格，经济指数，股市指数；电信号13静止的彩色图象：静止的彩色图象：三基色红三基色红(R)、绿绿(G)、蓝蓝(B)随空间位置变化的信号。随空间位置变化的信号。静止的单色图象：静止的单色图象：亮度随空间位置变化的信号亮度随空间位置变化的信号f(x,y)。141、信号的定义、信号的定义信号：是消息的表现形式及传送载体，消息则是信号的具信号：是消息的表现形式及传送载体，消息则是信号的具体内容。体内容。消息是事物运动或状态的直接反映消息是事物运动或状态的直接反映。广义地说，信号是随一些参数变化的某种物理量。广义地说
4、，信号是随一些参数变化的某种物理量。2、信号的表现形式、信号的表现形式数学表达式或波形、图像数学表达式或波形、图像常为时间常为时间(t)、位置位置(x,y)或或空间空间(x,y,z)的函数的函数;根据载体的不同，有各种信号，如声、光、电信号等。根据载体的不同，有各种信号，如声、光、电信号等。3 3、电信号（研究的主要信号形式）、电信号（研究的主要信号形式）电信号电信号:通常指随时间变化的电压或电流。非电信号可以通常指随时间变化的电压或电流。非电信号可以通过通过传感器传感器转换成电信号，便于传输和处理。转换成电信号，便于传输和处理。一、什么是信号15电信号与非电信号的转换电信号与非电信号的转换例
5、如：例如：传感器传感器现实世界现实世界的信号的信号电信号电信号处理处理电信号电信号传感器传感器现实世界现实世界的信号的信号话筒话筒声压变化声压变化电压信号电压信号处理处理电压信号电压信号扬声器扬声器空气压力空气压力信号信号16系统实例171、系统的定义、系统的定义系统：是由若干相互作用和相互依赖的事物组合而系统：是由若干相互作用和相互依赖的事物组合而成的具有特定功能的整体。成的具有特定功能的整体。如手机、电视机、通信网、计算机网等。如手机、电视机、通信网、计算机网等。所传送的语音、音乐、图象、文字等都可以看成信号。所传送的语音、音乐、图象、文字等都可以看成信号。2、系统的基本作用、系统的基本作
6、用对输入信号进行加工和处理，将其转换为所需要的输出信号。对输入信号进行加工和处理，将其转换为所需要的输出信号。二、什么是系统二、什么是系统系统系统输入信号输入信号输出信号输出信号激励激励响应响应18信号与系统的关系 信号与系统是相互依存的整体。信号与系统是相互依存的整体。1.信号必定是由系统产生、发送、传输与接收，信号必定是由系统产生、发送、传输与接收，没有离开系统孤立存在的信号；没有离开系统孤立存在的信号；2.系统的重要功能就是对信号进行加工、变换与系统的重要功能就是对信号进行加工、变换与处理，没有信号的系统就没有存在的意义。处理，没有信号的系统就没有存在的意义。19系统与电路的关系1.通常
7、把系统看成比电路更为复杂、规模更大的组合通常把系统看成比电路更为复杂、规模更大的组合2.处理问题的观点不同：处理问题的观点不同：电路：着重在电路的结构和参数上，关心局部电路：着重在电路的结构和参数上，关心局部系统：着重在输入输出之间的关系上，系统：着重在输入输出之间的关系上，即系统能实现何种功能，关心全局即系统能实现何种功能，关心全局20信号与系统研究的问题信号分析信号分析 研究信号的基本性能。重点研究信号的描述、研究信号的基本性能。重点研究信号的描述、分类、分解、变换。分类、分解、变换。系统分析系统分析 信号作用于系统产生什么响应？即在给定系统信号作用于系统产生什么响应？即在给定系统的条件下
8、，研究系统对于输入激励信号所产生的条件下，研究系统对于输入激励信号所产生的输出响应。的输出响应。要进行系统分析，先要进行信号分析要进行系统分析，先要进行信号分析21教材信号与系统信号与系统（第二版，上下册），（第二版，上下册），郑君里、应启珩、杨为理著，清华大学出版郑君里、应启珩、杨为理著，清华大学出版社，社，2000该书基本概念清楚，例题具有代表性，习该书基本概念清楚，例题具有代表性，习题丰富，答案齐全题丰富，答案齐全内容丰富，便于自学内容丰富，便于自学22第1章 绪论信号与系统基本概念连续信号的时域分析连续信号的时域分析第2章 连连续续系系统统的时域分析的时域分析第7章 离离散散信信号号与
9、与系统时域分析系统时域分析第3章 连连续续信信号号的的频频域分析域分析、抽样定理第4章 连连续续信信号号与与系系统复频域分析统复频域分析第8章 离离散散信信号号与与系系统统z域、频域分析域、频域分析第5章 傅里叶变换的应用 连续系统的频域分析连续系统的频域分析基本概念导引核心内容应用和拓展主要内容及组织连续离散整个课程以信号分析和系统分析为内容主线，信号分析是系统分析的基础，分析问题时，要分清是信号分析还是系统分析。23基本要求理理解解本本课课程程中中以以信信号号分分析析和和系系统统分分析析为为内内容容主主线线，掌掌握各章内容结构及其相互关系。握各章内容结构及其相互关系。重重点点掌掌握握信信号
10、号与与系系统统分分析析的的物物理理含含义义，将将数数学学概概念念、物理概念物理概念和和工程概念工程概念相结合。相结合。理理解解连连续续信信号号和和系系统统的的分分析析、离离散散信信号号和和系系统统的的分分析析体体现现了了信信号号与与系系统统由由时时域域到到变变换换域域、由由连连续续到到离离散散的的过程。过程。要要求求学学生生每每4人人组组成成一一个个小小组组，平平时时一一起起做做思思考考题题，做做实实验验（一一个个小小组组交交一一份份），在在总总结结课课和和讨讨论论课课上上选选一一名代表发言。名代表发言。要求学生熟悉要求学生熟悉MATLAB编程。编程。24关于本课程的教学关于本课程的教学课堂讲
11、授课堂讲授 重视物理含义、基本理论的应用，淡化推导重视物理含义、基本理论的应用，淡化推导实例分析实例分析 作业练习作业练习 书面习题书面习题课堂讨论课堂讨论 包括包括1次，课外阅读、解题方法、应用实例次，课外阅读、解题方法、应用实例课外实践课外实践 结合教材上的例题和习题上机实践结合教材上的例题和习题上机实践课程实验课程实验 包括包括10个实验，针对重点和难点训练个实验，针对重点和难点训练综合实验综合实验 包括包括2个，可选做一个，在课下完成，点评个，可选做一个，在课下完成，点评书面答疑书面答疑 将遇到的问题写出，交给老师将遇到的问题写出，交给老师25关于讨论课专门的讨论课有专门的讨论课有1次
12、，共次，共1 1学时，题目自选，内学时，题目自选，内容可以是课外阅读材料、解题方法、应用实例容可以是课外阅读材料、解题方法、应用实例分析、实验分析。教师提前布置任务。分析、实验分析。教师提前布置任务。每每4 4名同学组成一个讨论小组，并与教师讨论名同学组成一个讨论小组，并与教师讨论确定题目，根据所研究问题的需要自主决定搜确定题目，根据所研究问题的需要自主决定搜索相关信息、学习相关知识和理论，写出专题索相关信息、学习相关知识和理论，写出专题研究报告，做幻灯片。研究报告，做幻灯片。讨论课上选一名代表发言，包括自我陈述和教讨论课上选一名代表发言，包括自我陈述和教师、同学提问，可任意或指定小组成员回答
13、问师、同学提问，可任意或指定小组成员回答问题。题。26讨论课针对本课程第一至四章讲过的内容，讨论小组针对本课程第一至四章讲过的内容，讨论小组自拟题目，查找资料，准备报告。自拟题目，查找资料，准备报告。时间：大概在第时间：大概在第9周周参考题目（最好举例说明，将问题阐述清楚）参考题目（最好举例说明，将问题阐述清楚）为什么要处理数字信号？为什么要处理数字信号？卷积计算，讲解作业题。卷积计算，讲解作业题。如何理解信号的频谱，如何求？如何理解信号的频谱，如何求？A/D和和D/A转换的过程。转换的过程。其它其它 27自学内容和课外实践按按 讨讨 论论 小小 组组 自自 学学 参参 考考 书书 信信 号号
14、 与与 系系 统统-MATLAB综综合合实实验验第第一一篇篇内内容容或或别别的的有有关关MATLAB的的书书，了了解解MATLAB的的基基本本功功能能和和基本基本操作。操作。安安装装MATLAB软软件件，学学习习基基本本MATLABMATLAB命命令令，结结合教材上的例题和习题上机实践。合教材上的例题和习题上机实践。28本课程的考核课课程程总总成成绩绩期期末末考考试试（60）综综合合实实 验验（5）+考考 勤勤 和和 平平 时时 作作 业业（15%）+课课程程实实验验（15）+课课堂堂讨讨论论（5%）期末考试为闭卷笔试形式。期末考试为闭卷笔试形式。考试内容侧重于基本概念、基本内容及考试内容侧重
15、于基本概念、基本内容及其知识的综合应用。其知识的综合应用。29参考书1、信号与系统、信号与系统-MATLAB综合实验，谷源涛、综合实验，谷源涛、应启衍、郑君里，应启衍、郑君里，高等教育出版社，高等教育出版社，200820082 2、信号与系统，主编：陈后金，胡健，高等、信号与系统，主编：陈后金，胡健，高等教育出版社，教育出版社，200720073、信号与系统，、信号与系统，Alan V.Oppenheim等著，刘等著，刘树堂译，西安交通大学出版社，树堂译，西安交通大学出版社，19984、信号与系统学习指导及习题精解，陈后金、信号与系统学习指导及习题精解，陈后金主编，清华、交大出版社，主编，清华、交大出版社，20055、信号与线性系统分析（第三版），吴大正，信号与线性系统分析（第三版），吴大正，高等教育出版社，高等教育出版社，20082008.30