奥本海姆 信号与系统 第一章知识点总结

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第一章 信号与系统

一.连续时间和离散时间信号 1.两种基本类型的信号:

连续时间信号和离散时间信号。在前一种情况下,自变量是连续可变的,因此信号在自变量的连续值上都有定义;而后者是仅仅定义在离散时刻点上,也就是自变量仅取在一组离散值上。为了区分,我们用t 表示连续时间变量。而用n 表示离散时间变量,连续时间变量用圆括号()•把自变量括在里面,而离散时间信号则用方括号[]•来表示。 2.信号能量与功率

连续时间信号在[]21t t ,区间的能量定义为:E=dt t x t t 2

2

1

)(⎰

连续时间信号在[]21,t t 区间的平均功率定义为:P=dt t x t t t t 21

221)(1

⎰- 离散时间信号在[]21,n n 区间的能量定义为:E=∑=2

1

2

][n n n n x

离散时间信号在[]21,n n 区间的平均功率定义为:P=∑=+-2

1

2

12)(11n n n t x n n 在无限区间上也可以定义信号的总能量: 连续时间情况下:⎰⎰+∞

--∞→∆

∞==dt t x E T

T

T 2

2

x(t)dt )(lim

离散时间情况下:∑

+∞

-∞

=+-=∞

→∆

=

=n N

N

n N n x n x E 2

2

][][lim

在无限区间内的平均功率可定义为:

-∞→∆∞=T

T

T dt t x T

P 2

)(21lim

∑+-=∞→∆

∞+=N

N

n N n x N P 2

][121lim 二.自变量的变换

1.时移变换

x(t)→x(t-0t ) 当0t >0时,信号向右平移0t ;当0t <0时,信号向左平移0t

x[n]→x[n-0n ] 当0n >0时,信号向右平移0n ;当0n <0时,信号向左平移0n 2.反转变换

x(t)→x(-t) 信号以t=0为轴呈镜像对称 x[n]→x[-n] 与连续时间的情况相同 3.尺度变换

x(t)→x(at) a>1时,x(at) 是将x(t)在时间上压缩a 倍 0

由于离散时间信号的自变量只能取整数值,因而尺度变换只对连续时间信号而言。 4.周期信号

周期信号:x(t)=x(t+T) x[n]=x[n+N]

满足此关系的正实数(正整数)中最小的一个,称为信号的基波周期()00N T x(t)=c 可视为周期信号,但它的基波周期没有确定的定义。 x[n]=c 可以视为周期信号,其基波周期10=N 5.偶信号与奇信号

如果有x(-t)=-x(t)或x[-n]=-x[n], 则称该信号为奇信号 如果有x(-t)=x(t)或x[-n]=x[n], 则称该信号为偶信号 任何信号都能分解成一个偶信号与一个奇信号之和。 对实信号有:

其中

其中

()()()

e o x t x t x t =+1()

[()()]

2

e x t x t x t =+-1

()[()()]

2

o x t x t x t =--

三.指数信号与正弦信号

1.连续时间复指数信号与正弦信号

连续时间复指数信号具有如下形式:x(t)=C at e C 和a 一般为复数,根据这些参数值的不同,复指数信号可有几种不同的特征。 ✍实指数信号:

C 和a 都为实数,若a 是正实数,那么x(t)随t 的增加而指数增长,若a 是负实数,那么x(t)随t 的增加而指数衰减,对于a=0,x(t)为一常数。 ✍周期复指数信号:

a 为纯虚数,

x(t)是周期的,其基波周期为:0

02ωπ

=T

正弦信号: 其基波周期为0

02ωπ

=T , 基波频率为0ω

④一般复指数信号

)sin()cos(00θωθω+++=t e C j t e C Ce rt rt at 当r>0时,是指数增长的正弦振荡。 r<0时,是指数衰减的正弦振荡。 r=0 时,是等幅的正弦振荡。

000()cos sin j t

x t e t j t ωωω==+0()cos()

x t A t ωφ=

+0022

j t j t

j j A A e e e e ωωφφ--=+

2. 离散时间复指数信号与正弦信号 x[n]=C n α C 和α一般均为复数 ✍实指数信号

C 和α均为实数 当α>1时,呈单调指数增长 0<α<1时,呈单调指数衰减 -1<α<0时,呈摆动指数衰减 α<-1时,呈摆动指数增长 ✍正弦信号

注:离散时间正弦信号不一定是周期的 ✍一般复指数信号

)sin()cos(00θωαθωαα++

+=n C j n C C n

n

n

对α=1,复指数序列的实部和虚部都是正弦序列,对α<1,其实部和虚部为正弦序列乘以一个按指数衰减的序列,对α>1,则乘以一个按指数增长的序列。 3.离散时间复指数序列的周期性质

✍ 离散时间复指数序列x[n]=n j e 0ω 不一定是周期性的,要具有周期性,必须具备一定条件。

只有在2π与0ω的比值是一个有理数时,n j e 0ω才具有周期性。 在满足周期性要求的情况下,总能找到互为质数的两个正整数 m, N 使得:

)

cos(][0φω+=n A n x n

j n e n

j 00sin cos 0ωωω+=()()

φωφωφω+-++=+n j n j e

A e A n A 0022)cos(0n j j n j j e e A e e A 00)2()2(ωφωφ--+=