信號系統及其分類

王彥新 郭銳 沈陽工學院信息與控制學院

研究一個系統的特性首先要知道系統的輸入、輸出的關系，在某些特定的輸入信號下系統會做出相應的響應。對信號的研究是系統類型研究的出發點對系統特性的認知研究系統的概念及其分類是研究的基本手段與方法。

1 系統基本概念

系統是指很多個相互之間有一定的關系、相互之間有一定的影響并相互作用的事物按照一定的規律、規則、法則組合而成具有特殊、強大或微弱功能的整體。除了自然系統以外還需要根據人類的發展組建新的、具有高效率的人工系統并且大量的發展，用來實現復雜的、難度大的需求目的，然后將這些系統推廣到醫用、民用、軍用各個鄰域。

不同系統之間有相同的功能也具有不同的屬性和特性，為了符合社會的需求與發展兩地之間需要有信號的傳輸與聯系，在這樣時代步伐的催促下人們搭建并完成了通信系統。

2 系統研究的主要內容

在一個系統中通常將輸入信號稱之為系統激勵并將系統的輸出信號稱之為系統響應，系統進行分析時需要根據在給定的條件下研究系統對于輸入的系統激勵所引起的變化及響應。系統分析是建立在多個平面上的其中最重要的為數學系統模型以及憑借系統的特性來研究系統的基本屬性，如系統的輸入信號引起的頻率特性，輸出信號反饋回來信息所引起的穩定性、因果性，在特殊輸入信號所引起的響應特性及系統線性不變特性等等。

不同的系統作用也大不相同為了簡化研究問題的方式方法，按照經驗的法則將具有一定性質的信號系統化繁為簡建立數學模型，這個模型存在的形式極多可以是數學方程式、數學交集圖、數學函數圖等等將系統輸入的信號和系統響應產生的信號關聯起來。若把一個復雜及其抽象的系統變成自己所熟悉的系統模式下用數學知識及其他知識進行研究，那么在研究系統時遇到問題分析方法是相通的在某種程度上來講可以降低難度。

3 系統分類

對于信號系統的類型不同其分析也大有不同，對于系統的分析其角度和類型有如下方式方法：若對于一個系統輸入輸出的信號都是連續的時間信號，并經過系統內部的轉換將其連續的信號轉換為離散的時間信號，然后使這些離散信號通過電氣設備來進行改變這個系統的為連續時間系統；若系統的系統激勵和系統響應都為離散時間信號，且在系統內部沒有經過轉換則這種模式稱之為離散時間系統。在現在信息時代的背景下，將通話者的語音信號經過一系列的變化為電信號，在經過數字電路的數字放大及其它形式變為數字信號，然后在通過數字輸送電路輸送到某種裝置在還原為語音信號，這種系統被稱為混合系統。

在系統中任意時刻輸出信號系統響應不受系統該時刻的輸入信號系統激勵影響，且該時刻的系統任何狀況都與其他無關則被稱為即時系統俗稱為無記憶系統。在該系統中的系統內部組件都是不包含記憶的且大量采用電阻型器件，研究該系統時系統的輸入與輸出信號之間一般都是用數學代數方程來描述的。如果系統在某一時刻響應受系統該時刻的輸入信號影響也與系統過去的狀態有關系則稱為動態系統，也稱為記憶系統。在記憶系統中往往采用的元件為記憶的器件比如電容、電感等等，面對記憶系統分析時往往采用數學中的微分方程和差分方程。

在一個系統中任意時刻的響應輸出信號只與系統當前時間的輸入激勵信號和系統之前的輸入信號有關的，并且與系統即將接受的輸入激勵信號無關則這個系統稱之為因果系統。若任意時刻的響應輸出信號與系統當前時間的輸入激勵信號和系統之前的輸入信號有關的，并且與系統即將接受的輸入激勵信號有關則這個系統稱之為非因果系統。對于一個系統最重要的性質就是穩定，系統的穩定性其系統特征之一。對研究的系統不同類型穩定性不同的定義也大不相同，一般的穩定性是通過輸入、輸出之間關系來定義的，在某種程度來講系統的輸入若有界輸出也有界則這個系統是穩定的；若系統的輸入有界輸出沒有界則這個系統是非穩定系統。

4 結語

信號系統雖然是一種高級學術用語，但在研究一個問題時往往是將其納入某一個類型系統中進行展開研究。系統的分類在各個鄰域及其廣泛作用及其重要，要想對系統了解和掌握系統的類型、特性以及系統對信號的作用情況顯得要熟練的掌握系統、系統信號相關基礎知識尤為重要。