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Gaokao高考第一章1.正弦信号是最常用的周期信号,正弦信号组合后在任一对频率(或周期)的比值是有理分数时才是周期的其周期为各个周期的最小公倍数
①连续正弦信号一定是周期信号,而正弦序列不一定是周期序列
②两连续周期信号之和不一定是周期信号,而两周期序列之和一定是周期序列2.信号的平移、反折、尺度变换是最常用的信号运算平移、反折不改变信号的面积或能量信号变换的先后顺序不改变其结果混合运算时,三种运算的次序可任意但一定要注意一切变换都是相对t而言通常,对正向运算,先平移,后反转和展缩不易出错;对逆运算,反之3.单位阶跃函数和单位冲激函数是信号分析最基本的信号冲激函数的三个重要性质缩放性质、乘积性质、抽样性质冲激偶也同样有这三个性质
(1)取样性
(2)是偶函数
(3)比例性
(4)微积分性质;
(5)冲激偶;;任何偶函数的导数都为奇函数4.带跳变点的分段信号的导数,必含有冲激函数,其跳变幅度就是冲激函数的强度正跳变对应着正冲激;负跳变对应着负冲激
5.系统的分类连续/离散、因果/非因果、稳定/不稳定、线性/非线性、时变/时不变
(1)线性时不变因果系统性质的判断线性性满足叠加原理是线性系统;线性系统具有分解特性零输入响应是初始值的线性函数,零状态响应是输入信号的线性函数,但全响应既不是输入信号也不是初始值的线性函数直观判断方法若f·前出现变系数,或有反转、展缩变换,则系统为时变系统时变性如果系统的输入-输出关系不随时间改变,则系统是非时变的因此,对于非时变系统,有因果性如果系统对输入信号的响应与该输入信号的未来值无关,则称为因果系统第二章
1.LTI连续时间系统的数学模型是常系数线性微分方程算子、算子电路及数学模型2.系统的全响应可分解3.微分方程的经典解法就是根据特征方程的特征根计算方程的齐次解,根据激励信号的形式求解方程的特解,最后由系统的初始状态确定全解的待定系数方程的齐次解即为系统的自由响应,特征根为系统的自由频率;特解为系统的强迫响应4.系统的零输入响应就是解齐次方程,形式由特征根确定,待定系数由初始状态确定零输入响应必然是自由响应的一部分零状态响应含有自由响应和强迫响应5.初始状态有和之分状态称为零输入时的初始状态,即输入信号没有加入系统时,系统就有储能,它是由系统储藏的能量产生的;状态为加入输入信号后的初始状态即初始值不仅有系统的储能,还受激励的影响在经典法求全响应的积分常数时,用的是状态初始值而在求系统零输入响应时,用的是状态初始值在求系统零状态响应时,用的是状态初始值,这时的零状态是指状态为零
6.卷积积分的性质1)ft*δt=δt*ft=ft2)ft*δ’t=f’t3)ft*utut*ut=tut6)f1t–t1*f2t–t2=f1t–t1–t2*f2t=f1t*f2t–t1–t2=ft–t1–t27两个因果信号的卷积,其积分限是从0到t8)9)
7.卷积积分的图解分析法(求某一时刻卷积值)卷积过程可分解为四步
(1)换元t换为τ→得f1τ,f2τ
(2)反转平移由f2τ反转→f2–τ右移t→f2t-τ
(3)乘积f1τf2t-τ
(4)积分τ从–∞到∞对乘积项积分8.系统全响应的求解方法过程归纳如下a.根据系统建立微分方程;b.由特征根求系统的零输入响应;c.求冲激响应;d.求系统的零状态响应;e.求系统的全响应第三章1.周期信号分解为三角级数时,表示信号由无穷多个谐波分量叠加组成周期信号分解为复指数形式时,意味着信号可由无穷多个指数分量叠加组成;n=0±1±2,…2.利用周期信号的对称性可以简化傅里叶级数中系数的计算从而可知周期信号所包含的频率成分有些周期信号的对称性是隐藏的,删除直流分量后就可以显示其对称性3.周期信号傅里叶级数中系数或就是的频谱4.从对周期矩形脉冲信号的分析可知1信号的持续时间(脉宽)与频带宽度成反比;2周期T越大,谱线越密,离散频谱将变成连续频谱;3周期信号频谱的三大特点离散性、谐波性、收敛性
5.非周期信号的频谱
(1)F变换对
(2).常用函数F变换对δt112πδωute-tutgτtsgnte–|t|
6.傅立叶变换性质一览表P.117表3-2利用这些性质可以深入理解时域与频域的关系,很方便地求出信号的傅里叶变换和反变换可得出以下结论1脉冲型信号的持续时间和它的带宽成反比关系;2任何带限信号一定是无时限信号即带限信号不是时限信号而所有时限信号也不是带限的,即是无限带宽的3信号的时移不改变频谱的幅度,只改变频谱的相位;4信号和被称为幅度调制信号有上式表明,信号经调制后的频谱是将原频谱频移到载波频率的位置
(5)由折线组成的信号总可以用时域微、积分特性,但要注意附加条件
(6)含的时间信号总可以用频域微、积分特性
(7)一个无限信号频谱一般含有冲激,除;
(8)信号或频谱中含有虚指数函数,要用时移和频移特性9对于能量信号,其频谱是不含冲激函数的,并且时域求导与求积分的运算互为逆运算,如果那么7.系统的频率响应函数
(1)可由微分方程两边取傅氏变换得到;
(2)可由转移算子求解Hjω=Hp|p=jω;
(3)先求出系统的冲激响应ht,然后对冲激响应ht求傅里叶变换;
(4)由频域电路求解8.系统频域分析法的基本方框图如图所示9.在时域中,无失真传输的条件是在频域中,无失真传输系统的特性为即Hj=K10.理想滤波器是指可使通带之内的输入信号的所有频率分量以相同的增益和延时完全通过,且完全阻止通带之外的输入信号的所有频率分量的滤波器有四种理想滤波器低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器理想滤波器是非因果性的,物理上不可实现的11.抽样信号的频谱在频率上具有周期性,其周期为抽样频率即是以为周期的周期延拓12.对于为有限带宽的信号,只要按抽样频率进行均匀抽样,则抽样信号中将包含原信号的全部信息,因而可用适当的滤波器恢复原信号
13.时域与频域分析对比t域域分析变量时间变量频率变量基本信号tejt系统特性htHj激励分解响应分解系统分析突出信号与系统的时间特性突出信号与系统的频率特性第四章1.拉普拉斯变换收敛域使得拉氏变换存在的S平面上的取值范围称为拉氏变换的收敛域是有限长时,收敛域整个S平面;是右边信号时,收敛域的右边区域;是左边信号时,收敛域的左边区域;是双边信号时,收敛域是S平面上一条带状区域要说明的是,我们讨论单边拉氏变换,只要取得足够大总是满足绝对可积条件,因此一般不写收敛域2.单边拉氏变换的定义为3.拉氏变换的性质(P.191表4-2)及应用一般规律有t相乘时,用频域微分性质有实指数相乘时,用频移性质分段直线组成的波形,用时域微分性质周期信号,只要求出第一周期的拉氏变换,要求掌握拉氏变换的性质,并能运用它来求得一般因果信号的拉氏变换
4.简单的象函数表达式可直接查表(P.179表4-1)求出对应的原信号在实际应用中大部分象函数都是有理真分式,可用部分分式法,这种方法使用较多
(1)单实根时
(2)多重根时
(3)复根时
5.微分方程的拉普拉斯变换分析当线性时不变系统用线性常系数微分方程描述时,可对方程取拉氏变换,并代入初始条件,从而将时域方程转化为S域代数方程,求出响应的象函数,再对其求反变换得到系统的响应6.动态电路的S域模型所谓动态电路的S域模型,就是拉普拉斯变换的等效电路电容元件和电感元件的S域模型都有两种形式,即串联模型和并联模型一般串联模型用得多些在这些模型中,初始条件都化成了初值电源初值电源的值和方向对S域模型来说特别重要由时域电路模型能正确画出S域电路模型,是用拉普拉斯变换分析电路的基础由于初始条件化为信号源,由初始值引起的响应即零输入响应,实际上变为由等效信号源引起的零状态响应所以,s域网络的电源分为激励源和初值电源初始电源单独作用产生零输入响应;激励源单独作用产生零状态响应
7.LTI连续因果系统的ht的函数形式由Hs的极点确定
①Hs在左半平面的极点无论一阶极点或重极点,它们对应的时域函数都是按指数规律衰减的,当t→∞时,时域函数的值趋于零响应均趋于0结论极点全部在左半开平面的系统(因果)是稳定的系统
②Hs在虚轴上的一阶极点对应的时域函数是幅度不随时间变化的阶跃函数或正弦函数Hs在虚轴上的二阶极点或二阶以上极点对应的时域函数随时间的增长而增大,当t→∞时,时域函数的值趋于无穷大Hs在虚轴上的一阶极点所对应的响应函数为稳态分量
③Hs在虚轴上的高阶极点或右半平面上的极点,其所对应的响应函数都是递增的 即当t→∞时,响应均趋于∞
8.连续时间系统模拟的直接(卡尔曼)形式及信号流图的表示
9.稳定系统与分母多项式Ds的系数关系1Ds的系数ai全部为正实数;2Ds多项式从最高次方项排列至最低次项无缺项以上是系统稳定的必要条件而非充分条件如果给定Hs表示式,由此可对系统稳定性作出初步判断若当系统为一阶、二阶系统时,系数ai0就是系统稳定的充分必要条件i=01罗斯准则(判据):若 Ds=ansn+an-1sn-1+…+a1s+a0(
4.7-8)则Ds方程式的根全部位于s左半平面的充分必要条件是Ds多项式的全部系数ai大于零、无缺项、罗斯阵列中第一列数字符号相同第五章
1.常用典型序列及序列的运算
2.LTI离散系统的数学模型为常系统的差分方程及线性差分方程的求解的迭代方法
3.离散时间系统的零输入响应是常系统线性齐次差分方程的解4.离散系统的零状态响应等于系统激励与系统单位序列响应的卷积和即分析步骤1)求单位序列响应;2)计算卷积和5.任意离散信号可分解为一系列离散冲激的和,即那么系统的零状态响应为激励信号与单位冲激响应的卷积和,即6.卷积和的计算方法有解析法、图解法和不进位乘法其中,图解法与连续卷积的计算过程相同一般来说,有限长序列用不进位乘法或图解法,无限长序列用解析法对于有限长序列,它们的卷积和可用多种方法求出两个有限长度序列和的卷积长度也是有限的,它符合以下规则1 的起始序号等于和的起始序号之和2 的结束序号等于和的结束序号之和3 的长度等于与的长度和的关系是7.描述离散系统的差分方程与描述连续系统的微分方程有着对应的关系因此两者的解法也完全相似时域分析方法分为经典法和离散卷积法,全响应也按三种方式分解全响应=零输入响应+零状态响应全响应=自由响应+强迫响应全响应=瞬态响应+稳态响应8.正如连续系统中和初始值不同一样,离散系统的初始值也有两个,即零输入初始值和系统的初始值其中表示激励信号作用之前(零输入)系统的初始条件,它与系统的激励信号无关是系统的初始储能、历史的记忆是系统真正的初始状态表示系统在有了激励信号之后系统的初始条件,它既有零输入时初始状态(初始储能),又有激励信号的贡献第六章1.序列的变换是复变量的幂级数要使存在,级数必须收敛判别变换的收敛是一个级数求和问题,通常把使级数收敛的所有值的集合称为变换的收敛域ROC2.根据变换的定义式可以直接求出某些常用右边序列的变换实际中复杂的序列表达式总可以化简为这些常用序列的变换表达式的组合n←→1,z0n←→,z1––n–1←→,z
13.逆Z变换
①Z变换的基本形式
②部分方式求逆Z变换步骤1)XzXz/z真分式);2)Xz/z进行部分分式展开;3)求部分分式中的系数;4)部分分式型Xz/zXz;5)利用基本形式进行逆变换,求得xn
4.Z变换与拉普拉斯变换的关系s平面的左半平面(0---z平面的单位圆内部(|z|=r1s平面的右半平面(0---z平面的单位圆外部(|z|=r1s平面的j轴(=0---z平面中的单位圆上(|z|=r=1s平面上实轴(=0---z平面的正实轴(=0s平面上的原点(=0,=0)----z平面上z=1的点(=1,=0)结论
①Hz在单位圆内的极点所对应的响应序列为衰减的即当k→∞时,响应均趋于0极点全部在单位圆内的系统因果)是稳定系统
②Hz在单位圆上的一阶极点对应hk的中的响应为阶跃序列或正弦序列;Hz在单位圆上有二阶或二阶以上极点对应hk中的响应都是随k的增加而增大,最终趋于无穷大Hz在单位圆上的一阶极点所对应的响应函数为稳态响应
③Hz在单位圆上的高阶极点或单位圆外的极点,其所对应的响应序列都是递增的即当k→∞时,响应均趋于∞
5.系统的因果稳定性系统函数的收敛区直接关系到系统的因果稳定性
(1)因果系统由因果系统的时域条件n0,hn=0及Hz的定义,可知因果系统的Hz只有z的负幂项,其收敛区为RH-|z|≤∞因此收敛区包含无穷时,必为因果系统
(2)稳定系统由系统稳定的时域条件,可知系统的傅氏变换存在,Hz收敛区必定包含单位圆其收敛区为RH-|z|RH+,且RH-1RH+因此收敛区包含单位圆时,为稳定系统与连续时间系统当虚轴上有一阶极点时,定义系统为临界稳定的情况类似,当Hz的单位圆上有一阶极点时,定义离散系统为临界稳定
(3)因果稳定系统综合上述
1、2情况,当RH-|z|≤∞,且RH-1时,系统是因果稳定系统,意味着因果稳定的系统函数Hz的所有极点只能分布在单位圆内,若Hz有单位圆上或单位圆外的极点,系统就是非稳定系统概念、例题、作业题、习题中的填空与选择题及期中考试卷PAGE1。