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信号与系统/信号与系统的定义

来自Wikibooks,开放世界的开放书籍

什么是信号?当然,我们知道信号可以是一个相当抽象的概念,例如我们汽车前保险杠上的闪烁灯(转向信号),或者裁判在棒球比赛中示意球过盘的动作(好球信号)。梅里亚姆-韦伯斯特词典中对信号的定义之一是

“一种可检测的物理量或脉冲(如电压、电流或磁场强度),通过它可以传输消息或信息。”或者

“信号是独立变量的函数,承载一些信息。”或者

“信号是信息源,通常是物理量,它相对于时间、空间、温度等任何独立变量而变化”或者

“信号是一种随时间、空间或任何其他独立变量变化的物理量,通过它可以传递信息”

根据Pragnan Chakravorty在“什么是信号?[讲义]”,IEEE信号处理杂志,第35卷,第5期,第175-177页,2018年9月。doi: 10.1109/MSP.2018.2832195中提出的信号新定义

“信号,作为一到多个变量的函数,可以定义为可量化实体的可观察变化”

这些是本书中感兴趣的信号类型。我们将重点关注两大类信号,离散时间连续时间。我们稍后将考虑离散时间信号。现在,我们将把注意力集中在连续时间信号上。幸运的是,连续时间信号有一个非常方便的数学表示。我们将连续时间信号表示为实变量t的函数x(t)。这里,t表示连续时间,我们可以为t分配任何我们认为合适的单位时间(秒、小时、年等)。我们不必对x(t)做任何特别的假设,比如“有界性”(如果信号具有有限值,则该信号是有界的)。我们将会使用的一些信号实际上并不是有界的(即它们取无限值)。但是,我们在现实世界中处理的大多数连续时间信号都是有界的。

信号:表示某个变量的函数,包含有关自然或人工系统行为的一些信息。信号是整体的一部分。没有系统来解释信号,信号就没有意义;没有信号来处理,系统就没有用处。

信号:承载某些信息的能量(行波)。

信号示例:一个电子电路信号可能代表跨电阻测量的时变电压。

信号可以表示为独立变量t的函数x(t),其中t通常表示时间。如果t是连续变量,则x(t)是连续时间信号;如果t是离散变量,仅在t的离散值处定义,则x(t)是离散时间信号。离散时间信号通常被识别为一系列数字,表示为x[n],其中n是整数。

信号:信息的表示。信号;信号是包含信息的物理量。

系统是任何接收信号并产生信号的物理组件集合。在工程方面,输入通常是一些电信号X,输出是另一个电信号(响应)Y。但是,情况并非总是如此。考虑一个家用恒温器,它以旋钮或开关的形式接收输入,并依次输出用于炉子的电控制信号。

本书的一个主要目的是尝试为将来处理电信号奠定一些理论基础。系统将仅在理论意义上进行讨论。


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