信号是什么？如何对其进行表征

　　一、概述

　　何谓信号以及如何对其进行表征呢？最简单而有用的定义如下：信号是随时间变化的电压（或电流）。为了表征信号，直观而又精确的概念就是定义信号的波形。通过想象一支记录笔以与信号电压成比例的方式上下移动，在与笔移动相垂直的方向平稳拉动的纸带上绘出曲线，就不难直观的得到波形的图像。下图示出一种典型的周期波形及其大小。

　　信号源是根据用户对其波形的命令来产生信号的电子仪器。信号源用来满足在工程和科学工作中用特性为已知的信号激励电路或系统的经常性需要。

　　二、信号波形的种类

　　大多数信号都可分为两大类，即周期信号和非周期信号。周期信号具有重复的波形：记录笔在画出信号波形的一个周期之后，仍处在与起始相同的垂直位置，然后再精确重复相同的画线，正弦波是人们最熟知的周期信号。相反，非周期信号的波形不重复，人们最熟知的非周期信号是随机信号。信号源既可以产生周期信号，也可以产生非周期信号，甚至有时产生两种信号。

　　1. 基本周期信号波形------正弦波

　　正弦曲线是电学中最常用的信号。为了确定对正弦波进行表征的一些特性，可以考察它的最简单的数学表示形式： S（t）=Asin（2πft）式中s代表信号，为时间的函数； T为时间，单位为秒； A为信号的峰值幅度，单位为伏特（V）或安培（A）； F为信号频率，单位为赫兹（Hz）。根据这个表达式，可以定义出正弦波的一些重要特性（或参数）。相位：即正弦函数的幅角2πft。它随时间线性增大，这一关系不像普通信号那样可以直接观察。出于数学原因，相位用弧度（2π=360°）加以测量。然而，两个正弦波可以通过记下它们的相位差来进行比较。相位差表现为波形之间的时移。

　　第二个条件对理解滤波器的品质因数Q在确定振荡器的频率稳定性中所起的作用方面特别重要。Q是储存在谐振电路中的能量相对于被耗散能量的量度。这与飞轮中储存的能量与摩擦损失的关系完全相似。对滤波器而言，在谐振处其相移改变的速率与Q成正比。在工作期间，环路内可能发生微小相移。例如，放大器的转换时间可能随温度而变化，或者随机噪声可能呈矢量增加到环路信号上并使它的相位移动。为了持续满足第二个条件，振荡器的瞬时频率将发生变化，以便产生使总环路相位保持恒定不变的补偿相移。由于滤波器的相位斜率与它的Q成正比，故高Q滤波器要求较小的频移（它是无用调频），以抵消振荡器中的给定相位扰动，因此，振荡器更加稳定。根据以上讨论还应当明确，调谐反馈的振荡器产生的信号能量主要集中在一个频率上，只有在此处才满足振荡条件。放大器中若无产生谐波信号的失真机理（如饱和），则所有能量都会集中在该频率上。这样的信号是有适度失真（通常比基频低20～50dB）的正弦波。