01. 第一章 信号与系统概述1

《第一章 信号与系统概述》 信号与系统是电子工程和通信领域的重要基础，它涵盖了对信号的理解、处理以及系统模型的研究。本章主要讲解了信号的基本概念、分类，以及系统的一些基本属性。 我们关注的是信号的分类。信号可以分为确定信号和随机信号。确定信号是可以通过确定的时间函数来精确描述的信号，如正弦波或阶跃函数，它们在任何时候的值都是已知的。相反，随机信号则无法用单一确定的函数表示，它们的特性只能通过概率分布来描述，如电子设备中的噪声或雷电干扰。 信号还可以按照时间连续性进行分类，分为连续信号和离散信号。连续时间信号在无限的时间范围内有定义，且其值也是连续的，通常称之为模拟信号，例如声音信号。离散时间信号则只在特定的、离散的时间点上有定义，如数字信号，常见于数字电路和计算机系统中。 接下来，我们讨论了周期信号与非周期信号。周期信号是满足一定周期条件的信号，如正弦波，它们能在无限时间内重复自身。而非周期信号，如阶跃信号，则没有明显的重复模式。 此外，信号还有能量信号与功率信号之分。能量信号是指信号包含的能量有限，而功率信号则是指信号在无限时间内的平均功率恒定。这两类信号在分析信号的能量和功率特性时尤其重要。 在MATLAB中，我们可以用各种函数来表示和绘制这些信号，这对于理解和模拟实际系统非常有帮助。例如，阶跃函数可以用Heaviside函数表示，冲激函数是信号处理中的关键元素，具有特殊的数学性质，如取样性质和导数特性。 系统方面，我们介绍了系统的基本定义和分类。系统可以是线性的，也可以是非线性的，线性系统遵循叠加原理，而非线性系统则不满足这一性质。同时，系统可以是时变的，即随时间变化，也可以是时不变的，其特性不会因时间的推移而改变。此外，因果系统仅依赖过去的输入，而非因果系统则可能依赖未来的输入。 LTI（线性时不变）系统是信号与系统分析中的核心概念，这类系统在处理信号时具有很多理想特性，如傅里叶变换的应用。 我们探讨了信号与系统之间的关系以及分析方法。信号是系统输入和输出的表现形式，而系统则是对信号进行处理的工具。分析系统通常采用时域和频域方法，如LTI系统的傅里叶分析。 理解信号的类型及其特征，以及系统的基本属性，是深入研究通信、控制和电子信息系统的基础。这些知识对于设计和分析实际的信号处理系统至关重要。