信号与系统是电子工程、通信工程、控制工程等领域的核心基础课程,其核心内容可概括为以下几个方面:
一、基本概念
信号 信号是携带信息的物理量(如电压、电流、声音等),其数值随时间或空间变化。根据连续性可分为模拟信号(连续变化)和数字信号(离散变化)。
系统
系统是能对信号进行加工、传输或控制的装置或方法。根据输入输出关系可分为线性/非线性、时变/时不变、因果/非因果等类型。
二、核心研究内容
信号表示与变换
时间域分析: 研究信号随时间的变化规律,如位移响应、冲激响应等。 频率域分析
系统特性描述 时延与延迟:
时延是信号输入与输出之间的时间差,延迟是系统对输入信号的滞后响应。
稳定性分析:判断系统在输入信号作用下的稳定性,如李雅普诺夫稳定性。
系统响应分析 激励-响应关系:
研究输入信号通过系统后的输出响应,包括零输入响应和零状态响应。
三、应用领域
信号与系统的理论和方法广泛应用于:
通信系统:信号调制解调、信道传输分析;
控制系统:系统稳定性分析、控制策略设计;
信号处理:滤波、压缩、特征提取等。
四、学科地位
作为电子工程类核心基础课,信号与系统为后续专业课程(如数字信号处理、控制工程、通信原理等)奠定基础,其分析方法(如微分方程、Z变换等)是工程实践中的重要工具。
综上,信号与系统通过研究信号与系统的相互作用,揭示信息传输与处理的本质规律,是现代工程技术的理论基石。