第十四章 信号与系统概述
序 号
内 容
学 时
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第一节 信号的基本知识
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2
第二节 信号的传输
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3
第三节 系统与网络
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4
本章小结与习题
1
5
本章总学时
4
第一节 信号的基本知识
一、信息
信息是人类对外界事物的感知。如人们听到的声音，看到的景象是信息，交流电也是一种信息。
二、信号
信号是信息的表现形式，信号可以是声音、图象、电压、电流和光等如交通信号灯。诸多信号中电信号是最便于储存、处理、传输和再现的，因而是应用最广泛的。许多非电信号如力、温度、声音、光等都可以通过传感器变换成电信号。
电信号以信号频率划分，分为直流信号和交流信号；以信号参数的状态划分，分为模拟信号和数字信号；以信号变化的规律划分，分为确定信号和随机信号，以及周期信号和非周期信号。
1．直流信号和交流信号
直流信号大小恒定，具有确定极性；交流信号的大小和极性随时间而变化。许多信号的组成既有直流成分又有交流成分。图14-1(a)的信号，实际就是由图14-1(b)的直流信号和图14-1(c)的交流信号合成。
2．模拟信号和数字信号
凡是数值和时间上都是连续变化的信号，称为模拟信号。
声音、图像信号就是模拟信号。数字信号在数值上和时间上
都是不连续变化的，具有离散且有限的状态，二进制信号就
是数字信号。图14-2示出了几种数字信号。
模拟信号可通过A/D转换变为数字信号，数字信号可
通过D/A转换变为模拟信号。
3．确定信号和随机信号
信号可用一个自变量的确定的函数来表示，对于任何
指定时刻，都有一个确定的值相对应，这种信号称为确定
信号，如正弦信号。
随机信号不能用自变量的一个确定的函数来表示，即：
对每一自变量的取值，其信号值是不确定的，如噪声干扰
信号。
4．周期信号和非周期信号
一定的时间间隔后重现相同波形的信号，称为周期信
号，如图14-3(a)所示，在变化的时间内，没有重复变化的
规律的信号称为非周期信号，如图14-3(b)所示。
第二节 信号的传输
一、信道
信道是信号传递的媒介或途径。如现场的声音信号是通过空气传播的，工频电信号是通过导线传输的，这里的空气和导线就是信道。信道分有线信道和无线信道两种。有线信道有双纹线，同轴电缆，光导纤维等。无线信道从极低频一直到微波波段。
二、调制和解调
信号的频率都很低，为便于信号远距有效的传输，需要将信号进行一定的处理 。调制是将所要传递的电信号“搬移”到高频正弦波上去的处理过程。要传递的信号称为调制信号，如图14-4(a)所示。用于调制的高频正弦波称为载波, 如图14-4(b)所示。调制后的信号称为已调信号。相反的过程称为解调，即从已调信号中恢复出调制信号来。
常用的调制方法：
(1) 调幅(AM)载波信号的幅度随调制信号的幅度变化而变化，如图14-4(c)所示
(2) 调频(FM)载波信号的频率随调制信号的幅度变化而变化，如图14-4(d)所示。
(3) 相位调制(PM)载波信号的相位随调制信号的幅度变化而变化，如图14-4(e)所示
(4) 脉码调制(PCM)把声音等模拟信号变换成被编码的数字信号后传输的调制方法。
三、波长
在一个周期时间内，已调信号在信道内传播的距离，叫波长。用 ( 表示。
在均匀媒质中，信号是匀速传播的，其波长等于信号在信道中的传播速度与周期的乘积，即
第三节 系统与网络
一、通信系统
通信是将信息从发信者传输给收信者。传输是利用通信系统完成。
通信系统是由发送终端、发射机、接受机终端和信道五部分组成，如图14-5所示。
发送终端将原始信号转换成电信号，如送话器把声音变成电信号。
发射机将该信号进行适当的处理，如放大、调制等。无线电发射机的输出端接高频天线，将高频电信号转换成电磁波向空间辐射。
接收机将收到的高频信号进行处理。如放大、滤波和解调，恢复为原来的电信号。
接收终端将电信号还原成原始信号。如喇叭。
二、通信网
通信网用于多用户的相互连接，目前通信网的网络结构主要有图14-6所示的四种形式，图中标有字母的小圆代表用户终端(在网络中称为节点)，连线代表通信链路。
1．网型网
各用户终端之间直接与通信链路连接。优点是接续质量高，网络稳定性好，但需要通
信链路多，网络投资费用高。
2．星型网
用户终端通过转接中心进行连接，这种网节省通信链路。但需要转换设备，通信的质
量和可靠性会受到一定的影响。
3．环型网
用户终端通过中继器连入网内，各中继器间链路首尾连接，信息单相沿环路逐点传送。
特点是传输线路短，安装易，诊断准确但可靠性较差。
4．总线型网
采用公共总线作为传输介质，结点通过硬件接口连向总线，信号沿介质进行广播式传
送。特点是安装易，可靠性高，但不易管理，故障诊断和隔离困难。
本章小结
一、信号通过信道进行传输，表达信息。信道是信号传递的媒介或途径。信道分为有线信道和无线信道。
二、将要传输的低频信号加载到高频载波信号上，以便于信号的传输。解调是将原信号从已调信号中恢复出来。常用的调制方法有调幅(AM)、调频(FM)、相位调制(PM)和脉码调制(PCM)等。
三、通信系统是由发送终端、发射机、接受机终端和信道五部分组成的，通信网的网络结构的主要有网型网、星型网、环型网和总线型网四种形式。
