2)因果系统:n0时刻的输出y(n0)只由n0时刻之前的输入x(n),n?n0决定(记住!!)
?0,n?0(记住!!)
线性移不变系统是因果系统的充要条件:h(n)或:其系统函数H(z)的收敛域在某圆外部:即:|z|>Rx 3)稳定因果系统:同时满足上述两个条件的系统。
线性移不变系统是因果稳定系统的充要条件:
n????|h(n)|??,h(n)?0,n?0
?或:H(z)的极点在单位园内 H(z)的收敛域满足:|z|?Rx?,Rx??1
例:判断线性时不变系统的因果性、稳定性,并给出依据。
1N?1(1)y(n)??x(n?k);
Nk?0(2)
y(n)?n?n0k?n?n0?x(k);
解:(1)只要
N?1,该系统就是因果系统,因为输出只与n时刻的和n时刻以前的输入有关。如果x(n)?M,则y(n)?M,
因此系统是稳定系统。
n?n0(2)如果
x(n)?M,y(n)?k?n?n0?x(k)?2n0?1M,因此系统是稳定的。系统是非因果的,因为输出还和x(n)的
将来值有关。
注意:如果给出的是h(n),用上面要求记住的充要条件判断!
1.3 线性常系数差分方程
1 差分方程定义
卷积和是一种LTI 系统的数学模型,一般情况下,我们可以用差分方程描述LTI系统的输入输出关系。
?ak?0Nky[n?k]??bkx[n?k]
k?0M差分方程给出了系统响应y[n]的内部关系。为得到y[n]的显式解,必须求解方程。
2差分方程求解(重点):
1经典法 ○2递推法 ○3变换域法 ○
例:设系统的差分方程为
解:一阶差分方程需一个初始条件。
设初始条件为:
则
y(n)?0.5y(n?1)?1.5x(n),输入序列为x(n)??(n),求输出序列y(n)。 y(?1)?0
y(0)?0.5y(?1)?1.5x(0)?1.5 y(1)?0.5y(0)?1.5x(1)?0.75
9
y(2)?0.5y(1)?1.5x(2)?0.375
? ?
ny(n)?1.5?(0.5)u(n)
y(?1)?1
设初始条件改为:
则
y(0)?0.5y(?1)?1.5x(0)?2
y(1)?0.5y(0)?1.5x(1)?1
y(2)?0.5y(1)?1.5x(2)?0.5
? ?
ny(n)?2?(0.5)u(n)
该例表明,对于同一个差分方程和同一个输入信号,因为初始条件不同,得到的输出信号是不相同的。
1.4 模拟信号数字处理方法
1 模拟信号数字处理框图(重点)
xa(t):模拟信号输入
预滤波:目的是限制带宽(一般使用低通滤波器) 1采样:将信号在时间上离散化 ○
A/DC:模/数转换
2量化:将信号在幅度上离散化(量化中幅度值=采样幅度值) ○
3编码:将幅度值表示成二进制位(条件○
数字信号处理:对信号进行运算处理
D/AC:数/模转换(一般用采样保持电路实现:台阶状连续时间信号平滑滤波:滤除信号中高频成分(低通滤波器),使信号变得平滑
fs?2fc)
?在采样时刻幅度发生跳变 )
y(t):输入信号经过处理后的输出信号
a2.连续信号的采样
对连续信号进行理想采样,设采样脉冲,则采样输出
(重点表达式)
在讨论理想采样后,信号频谱发生的变化时,可遵循下面的思路:
1)由;2)由;
10
3)根据频域卷积定理,由计算过程:
计算出。
1)
2)周期信号可以用傅里叶级数展开,因此
其中系数
所以
其傅里叶变换
3)
(重点表达式)
因此,采样后信号频谱产生周期延拓,周期为Ωs,同时幅度为原来的1/T倍。这是一个非常重要的性质,应熟练掌握。(重点)
3 时域抽样定理(重点)
一个限带模拟信号xa(t),若其频谱的最高频率为F0,对它进行等间隔抽样而得x(n),抽样周期为T,或抽样频率为Fs只有在抽样频率Fs?1/T;
?2F0时,才可由xa(t)准确恢复x(n)。
?cos(2?ft??),式中,
f?20Hz,???2x(t)例:有一连续信号a(2)用采样间隔Tx(t)的周期。
(1)求出a?0.02s对xa(t)进行采样,试写出采样信号xa(t)的表达式。
x(t)的时域离散信号(序列)
(3)求出对应a
x(n),并求出x(n)的周期。
11
解:(1)
xa(t)周期为T??1?0.05s f?(2)
x(t)?x(t)?^n?????(t?nT)???cos(2?fnT)??(t?nT)(T?0.05s)
n???(3)x(n)的数字频率ω=0.8π,故简答题:
2???2?5?,因而周期N=5,所以x(n)=cos(0.8πn+π/2)
0.8?21.是不是任意连续信号离散后,都可从离散化后的信号恢复出原来的信号?为什么?
2.一个连续时间信号经过理想采样以后,其频谱会产生怎样的变化?在什么条件下,频谱不会产生失真? 3.离散信号频谱函数的一般特点是什么?
第二章:本章涉及信号及系统的频域分析方法,概念较多,但很基础,学习时要注意。
2.1 序列的傅里叶变换的定义及性质
1.定义
DTFT 是一个用来确定离散时间序列频谱的重要数学工具。
物理意义:傅里叶变换是将对信号的时域分析转换为对其在频域的分析,便于研究问题。
若序列满足绝对可和条件
则其傅里叶变换(DiscreteTimeFourierTransform-DTFT)定义为
j?
X(e)?n????x[n]e???j?n------记住!
反变换定义为:
1x[n]?2???j?j?nX(e)ed?------记住! ?傅里叶变换对
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