信号与系统——典型的连续时间信号讲解

  • 什么是指数信号?

解释:我们在中学就知道指数函数 gif.latex?y%3Da%5E%5E%7Bx%7D ,而我在这里所说的指数信号则是 gif.latex?y%3Dk%5Cvarrho%20%5E%7B%5E%7B%5Calpha%20t%7D%7D

a=0时,信号不随时间变化,成为直流信号

a>0时,信号将随时间增长。                              当 a<0时,信号将随时间衰减。

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 常数表示的是指数信号在 t=0点的初始值。

指数a的绝对值大小反映了信号增长或衰减的速度快慢。

指数信号的一个重要特性是:其对时间的微分和积分形式仍为指数形式

|a|  越大增长或衰减的速度越快
|a|  越小增长或衰减的速度越慢
通常情况下,把 |a| 的倒数称为指数信号的时间常数,记作 gif.latex?%5Ctau ,即 gif.latex?%5Ctau%20%3D%20%5Cfrac%7B1%7D%7B%5Cleft%20%7C%20a%20%5Cright%20%7C%7D  , gif.latex?%5Ctau 越大,指数信号增长或衰减的速度越慢。
  • 什么是复指数信号?

解释:复指数信号是相对于指数信号而言的,当指数信号的指数因子为一复数时,称为复指数信号,其表示式为:     gif.latex?f%28t%29%20%3D%20k%20e%5E%7Bst%7D    ,其中 gif.latex?s%20%3D%20%5Calpha%20&plus;j%5Comega

所以说:gif.latex?f%28t%29%20%3D%20k%20e%5E%7Bst%7D%3D%20k%20e%5E%7B%28%5Calpha%20&plus;j%5Comega%20%29%7D%3Dk%20e%5E%7B%5Calpha%20t%20%7Dcos%28%5Comega%20t%29&plus;jk%20e%5E%7B%5Calpha%20t%20%7Dsin%28%5Comega%20t%29

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  • 什么是正弦信号?

解释:首先我们知道在数学中,有余弦函数与正弦函数之分,但是对于余弦信号与正弦信号而言,它们之间的相位仅相差  gif.latex?%5Cfrac%7B%5Cpi%20%7D%7B2%7D ,所以我们在信号与系统中,基本上都统称为正弦信号,所以我们在该书中基本上看到余弦信号也被称为正弦信号。

其表达式为 gif.latex?f%28t%29%20%3D%20Asin%28%5Comega%20t&plus;%5Ctheta%20%29  ,其中 A 为振幅,gif.latex?%5Comega 是角频率,gif.latex?%5Ctheta 为初相位。其波形如下图所示:

watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5NTMwNjky,size_16,color_FFFFFF,t_70

除此之外,我们在信号与系统中还遇到一些衰减的正弦信号,如下图所示:
 

watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5NTMwNjky,size_16,color_FFFFFF,t_70

其表示式为:

                                                                                                                                                                   gif.latex?f%28t%29%20%3D%20%5Cleft%5C%7B%5Cbegin%7Bmatrix%7D%200%26%20%28t%3C0%29%5C%5C%20ke%5E%7B-%5Calpha%20t%7Dsin%28%5Comega%20t%29%20%26%20%28t%5Cgeqslant%200%29%20%5Cend%7Bmatrix%7D%5Cright. 

正弦信号与余弦信号可以借助复指数信号来表示。根据欧拉公式可以知道:

2021032316471768.png

所以可以得出: 

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  • 什么是 Sa(t) 函数(抽样函数)?

解释:Sa(t) 函数即 Sa(t) 信号是指 sintt之比构成的函数,定义如下:gif.latex?Sa%28t%29%20%3D%20%5Cfrac%7Bsint%7D%7Bt%7D

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函数的性质有:

20210324101124860.png

                                                                                                                                                                                    Sa(-t) = Sa(t)  为偶函数

与 Sa(t)函数类似的是 Sinc(t)函数,其表示式为:gif.latex?sinc%28t%29%3D%5Cfrac%7Bsin%28%5Cpi%20t%29%7D%7B%5Cpi%20t%7D

有些书中将两种符号通用,即Sa(t)也可以用 Sinc(t)表示。

 

  • 什么是钟形信号(高斯函数) ?

解释:钟形信号(高斯函数)的定义是:gif.latex?f%28t%29%20%3D%20Ee%5E-%7B%28%5Cfrac%7Bt%7D%7B%5Ctau%20%7D%29%5E%7B2%7D%7D

波形如图所示:

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