信号与系统是工程领域的基础概念,其核心定义如下:
一、信号的定义
基本定义 信号是信息的载体,通过物理现象(如电信号、声波、光束等)传递信息。例如,声音信号通过空气传播,电信号通过导线传输。
分类
- 模拟信号: 连续变化的物理量(如电压、电流随时间连续变化)。 - 数字信号
与消息、信息的关系 - 消息:
包含实际内容的信息(如文字、图像)。
- 信息:消息中有意义的内容(如“猫在叫”中的“猫叫”)。
- 信号是消息的载体,通过变化传递信息。
二、系统的定义
基本定义 系统是由相互关联、相互作用的组成部分组成的、具有特定功能的整体。例如,手机、通信网络、计算机系统等。
核心功能
- 信号处理: 对输入信号进行加工、变换或传输,生成输出信号。 - 结构特性
与信号的关系 - 系统依赖信号存在意义,通过输入输出关系实现功能。
- 例如,放大器系统将微弱电信号放大为强信号。
三、信号与系统的区别与联系
| 维度 | 信号 | 系统 |
|------------|--------------------------|--------------------------|
| 本质
| 信息的载体 | 信号处理的装置 |
| 特性 | 可连续或离散 | 可线性/非线性、时变/时不变等 |
| 功能 | 传递信息 | 转换、处理信号 |
| 示例 | 电波(模拟信号) | 通信基站(处理信号) |
四、补充说明
系统层次: 系统可嵌套,如计算机系统包含硬件(信号处理单元)和软件(信号处理算法)。 抽象视角
通过以上定义和关系,可以清晰理解信号与系统在信息传递与处理中的协同作用。