信號與系統(tǒng)考研考點(diǎn)講義_第1頁
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文檔簡介

第一 緒論 (第二 連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的時(shí)域分 (第三 傅里葉變 (第四 拉普拉斯變換、連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的S域分析 (第五章 傅里葉變換應(yīng)用于通信系統(tǒng)-濾波、調(diào)制與抽樣!!!!!!!!!!!!!!!! 第六 信號的空間矢量分 (第七 離散信號與系統(tǒng)時(shí)域分析 (第八 Z變換和離散時(shí)間系統(tǒng)的Z域分析 (第九章 離散傅里葉變換及其他離散正交變換!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! (151)第十一 反饋系統(tǒng) (第十二 系統(tǒng)的狀態(tài)變量分析 (第一 ~、信號的概念和分1.信隨時(shí)間變化的物理量,消息的具體表現(xiàn)形式。2.描述和分類(1)描述:波形圖和函數(shù)表達(dá)(2)分類:確定和隨機(jī)周期和非周期連續(xù)和離散(注意區(qū)別模擬和數(shù)字)一維和多維要點(diǎn):判定離散時(shí)間信號是否為數(shù)字信號例1 判斷下列圖示信號的類型(a)連續(xù)(模擬);(b)連續(xù)(量化);(c)離散(數(shù)字);(d)離散;(e)離散(數(shù)字);(f)離散(數(shù)字二、典型非奇異信1.指數(shù)信f(t)=Keat,τ=a13.復(fù)指數(shù)信f(t)=Kest=ecos(t+jKesin()4.抽樣信號Sa(t)=t5.鐘形信-(t)f(t)=Ee要點(diǎn):熟記典型信號的表達(dá)式、波形特三、信號的運(yùn)關(guān)于自變量:位移、反折、尺關(guān)于信號的幅值:加、乘(在相同時(shí)刻)、微分、積分位移:時(shí)間軸上左右平移f(

移→f(t)=f(t+t0反折:時(shí)間軸上關(guān)于縱軸鏡f(

反→f(t)=f(-尺度:時(shí)間軸上的壓縮和擴(kuò)f(

尺→f(t)=f(相f1(t)、f2(t)相乘f1(t)、f2(t)微分

相→f(t)=f1(t)+f2(相→f(t)=f1(t)×f2( df(→積∫積 ∫f(

f(t)掌握用上述運(yùn)算進(jìn)行信號波形變換的方(圖見視頻例 已知f(t),求f(-4-2四、典型奇異信號及其特斜變信號、單位階躍、單位沖擊、沖擊偶信號要點(diǎn):四類奇異信號的函數(shù)定義和波形重點(diǎn):掌握單位沖擊信號的篩選性,用于一般信號的單位沖擊分解1.斜變信號(1)單位斜 t< t< (2)截平的斜f(t)

f( t< (3)三角形脈f(t)

f( t t>3 你考2.單位階躍信讓考研更輕松 (1)單位階 t< t< t>(2)矩形脈RT(t)=u(t)-u(t-(3)符號函 t> t>– t<用來描述符號函數(shù):sgn(t)=2u(t)-1描述信號的接入特性:f(t)=f1(t)u(t)3.單位沖激信號(6種來源)(1)矩形脈δt)=lim1[u(t+τ)-u(t-τ)→0 (2)三角脈δt)=lim11(1-t)[u(t+τ-u(t-τ)]τ (3)雙邊指數(shù)脈τδt)=lim1e-ττ(4)鐘形脈(t)=limτ0

-πt)eτe4 (5)采樣信 (t)=limkSa(k(6)狄拉克函

鄭你考研的超級 讓考研更輕松∫!∫(t)dt=δt)=0(當(dāng)t≠4.沖擊偶信號及其演 δ′t)=tt)=dt2u((圖見視頻5.單位沖激信號的性(1)抽樣 δ(t)f(t)dt δ(t)f(0)dt=f(

(t)dt=f( δ(t-t0)f(t)dt

δ(t-t0)f(t0)dt=f(t0(2)偶對稱δt)=δ-(3)尺度變δat)=a

δ6.沖激偶信號的性(1)抽樣∫!∫δ′t)f(t)dt=-f′((2)乘f(t)δ′t)=f(0)δ′t)-f′(0)((3)積∫!∫δ′t)dt=(4)尺δ′at)=a

·1δt)里《信號與系統(tǒng)》考點(diǎn)精(5)卷5f(t)δ′(t)=df(t)=

你考研的超級 讓考研更輕松例 求列下表達(dá)式的((

∫f(t0-t)δt)∫∫!∫e-[(t)-(t-t)]0解:根據(jù)單位沖激信號的篩選性可得 f(t0-t)δt)dt= f(t0-t)δ-t)d(- ∫∫∫∫= f(t0+τ)?δτdτ!

f(t0+τδτ !=∫f(t)?δt-t0)dt=f(t0! e-[δt)-δt-t0)]dt

e-tδt)dt-

e-δt-t)dt=1-e0五、信號的分直流分量與交流分量、奇分量與偶分量、脈沖分量、階躍分量、正交分量重點(diǎn):掌握信號的單位沖擊分解T1.交流分量與直流分量f(t)→fD+f(t)Tf(t)f(t)2T–T2TT=1∫2[f+f(t)]2T–T–2 ∫ D [f2+2ff(t)+f2(t)]2 =f2+

T∫∫f2(t)2信號的功率=直流功率+交流功直流功率=D交流功

TA∫Tf2(t)TA∫TT–2.奇分量和偶分f(t)→f(t)+f(t)=1[f(t)+f(-t)]+1[f(t)-f(-t)] 3.正交分用相互正交的正交函數(shù)集各個(gè)分量的線性組合來表示某些信6里《信號與系統(tǒng)》考點(diǎn)精函數(shù),即周期信號的鄭你考研的超級 讓考研更輕松4.脈沖分∫!∫ f(t)=limf1(t)

f(τδt-τ六、系統(tǒng)模型及其分重點(diǎn):掌握系統(tǒng)的分1.系統(tǒng)模型的表示方法:數(shù)學(xué)方程和框

連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的描述:微分方程離散時(shí)間系統(tǒng)的描述:差分方框圖表示系統(tǒng)的基本運(yùn)算單元:加乘積 例4 求解下列RLC串聯(lián)電路并畫出系統(tǒng)框圖解:根據(jù)KVL可得:i(t)=Cduc(u(t)+Ldi(t)+Ri(t)=e( d2i(整理可得該系統(tǒng)的微分方程為:LC +RC

di(t)

+i(t)=

de(t)對上式積分:i(t)=1eτdτ-Riτd-1i(τ 72.系統(tǒng)的分1)連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)、離散時(shí)間系統(tǒng) 輸入輸出信號類型2)即時(shí)系統(tǒng)、動態(tài)系統(tǒng) 有無儲能元件3)集總參數(shù)、分布參數(shù) 狀態(tài)變量手否考慮空間位置因素4)線性系統(tǒng)、非線性系統(tǒng) 是否滿足線性特性5)時(shí)不變系統(tǒng)、時(shí)變系 是否具有時(shí)不變特6)因果系統(tǒng)、非因果系統(tǒng) 響應(yīng)與激勵(lì)施加的先后關(guān)系7)穩(wěn)定系統(tǒng)、非穩(wěn)定系統(tǒng) 系統(tǒng)響應(yīng)的收斂性8)可逆系統(tǒng)、不可逆系 響應(yīng)與激勵(lì)是否具一一對應(yīng)的關(guān)重點(diǎn)研究:穩(wěn)定的線性時(shí)不變系統(tǒng)因果系N階連續(xù)LTI系

描N階離散LTI系

描七、系統(tǒng)模型及其分重點(diǎn):線性時(shí)不變系統(tǒng)的判定1.線性時(shí)不變系統(tǒng)的特點(diǎn):1)線性性質(zhì):疊加性、均勻性(齊次性2)時(shí)不變性:響應(yīng)與激勵(lì)施加的時(shí)刻無關(guān)3)微分特性:本質(zhì)即線性2.線性性質(zhì)的判定分解性、零狀態(tài)線性、零輸入線性3.時(shí)不變特性的判定:激勵(lì)信號平移,判定響例5 試判定下述系統(tǒng)的線性特性、時(shí)變特性r(t)=x(0-)sint+te(t)解:(1)滿足分解性,易知:rzi(t)=x(0-) rzs(t)=te((2)x(0-)=x1(0-)時(shí)rzi1(t)=x1(0-)sint,x(0-)=x2(0-)時(shí),rzi2(t)=x2(0-)sint8里《信號與系統(tǒng)》考點(diǎn)精當(dāng)x(0-)=ax1(0-)+bx2(0-rzi(t)=[ax1(0-)+bx2(0-)]

鄭你考研的超級 讓考研更輕松=ax1(0-)sint+bx2(0-)=arzi1(t)+brzi2((3)e(t)=e1(t)時(shí),rzs1(t)=te1(t)e(t)=e2(t)時(shí),rzs2(t)=te(t)當(dāng)e(t)=ae1(t)+be2(t)時(shí)rzs(t)=t[ae1(t)+be2(t)]=ate1(t)+bte2(t)=arzs1(t)+brzs2(t)滿足零輸入線性,綜合(1)~(3),該系統(tǒng)為線性系統(tǒng)關(guān)于時(shí)變特性的判斷:當(dāng)e(t)→e(t-t)時(shí)系統(tǒng)響應(yīng)y(t)=x(0)sint+te(t-t0)而r(t-t0)=x()sin(t-t0)+(t-t0)e(t-t0)≠y(t)因此,該系統(tǒng)為時(shí)變系八、系統(tǒng)分析的方1.系統(tǒng)研究的內(nèi)系統(tǒng)分析:給定系統(tǒng)在特定激勵(lì)下的響系統(tǒng)綜合:滿足響應(yīng)與激勵(lì)之間關(guān)系的系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)2.LTI系統(tǒng)分析的方法1)數(shù)學(xué)描述:輸入 輸出描述法,適用于單變量系統(tǒng)狀態(tài)變量描述法,適用于多變量系統(tǒng)2)模型求解:時(shí)域求解法(經(jīng)典法、卷積法、數(shù)值解法)變換域求解法(LT、FT、ZT)時(shí)域卷積頻域卷

→→9第二 連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的時(shí)域分LTI系統(tǒng)分析的方法數(shù)學(xué)描述:輸入 輸出描述法,適用于單變量系統(tǒng)狀態(tài)變量描述法,適用于多變量系統(tǒng)模型求解:時(shí)域求解法(經(jīng)典法、卷積法、數(shù)值解法)變換域求解法(LT、FT、ZT)時(shí)域卷積

→經(jīng)典法:解微分方程,齊次通解+非齊次特解自由響應(yīng)+強(qiáng)迫響應(yīng)注意初始值0+、0-的區(qū)別與求卷積法:求卷積運(yùn)算,零狀態(tài)響應(yīng),物理概念明確~、微分方程的建立與求1.微分方程的建根據(jù)系統(tǒng)的物理模型、元件的約束特性、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的約束特性:KVL、KCL、歐姆定理、達(dá)朗貝爾原理。對于機(jī)械系統(tǒng)的處理:機(jī)電類比法。例 列出下述兩個(gè)系統(tǒng)的微分方對于第一個(gè)系統(tǒng),選取v(t)為變量,可得元件的電流關(guān)系 iR(t)=Rv( iL(t)

v(τ iC(t)=

根據(jù)KCL:iR(t)+iL(t)+iC(t)=iS(t) 整理得:

v(t)2 2

dv(t)+1v(t)=di(S 對于第二個(gè)系統(tǒng),選?。觯ǎ簦樽兞浚鶕?jù)胡克定律t∫Fk(t)=k·x(t)=t∫

v(τ摩擦力:Ff(t)=f·v( f:摩擦系里《信號與系統(tǒng)》考點(diǎn)精慣性力:

鄭(t)=m·dv( 讓考研更輕松力學(xué)平衡的達(dá)郎貝爾原理:Fk(t)+Ff(t)+Fm(t)=FS(t) 整理得:m v(t)+f v(t)+kv(t)= 分析形式:機(jī)械量2.微分方程的求

→電氣量(機(jī)電類比法線性時(shí)不變系統(tǒng)(LTI)以常系數(shù)線性微分方程描述:設(shè)系統(tǒng)激勵(lì)為e(t),響應(yīng)為r(t),則系統(tǒng)可描述為 C0dtnr(t)+C1dtn-1r(t)+…+Cn-1dtr(t)+Cnr(m m=

dtme(t)+

dtm-1e(t)+…+

e(t)+Ee(t)根據(jù)經(jīng)典法:全響應(yīng) =齊次通解+非其次特解 C0dtnr(t)+C1dtn-1r(t)+…+Cn-1dtr(t)+Cnr(t)=齊次解形如e的線性組合,設(shè)r(t)=e則 CAαneαt+CAαn-1eαt+…+Cαe+Ceα=0得特征方程:Cαn+Cαn-1+…+Cα+ 若α滿足上式,則eα滿足原方kn1)無重根r(t)=n

A2)

i有k重根

k∑Atki)·e

n-k h(t)= i i特解rp(t)形式取決于激勵(lì)信號選定形式,待定系數(shù)法齊次解只與系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)和參數(shù)有關(guān),而與激勵(lì)信號無關(guān),反映系統(tǒng)本身特征,又稱為固有相應(yīng)或自由響應(yīng)。而特解的形式由激勵(lì)決定,稱為強(qiáng)迫響應(yīng)。激勵(lì)e(響應(yīng)特解rp(常E常數(shù) pB1t+B2 +…+Bpt+BpeBcoB1coω+B2ωωtpeαt p (B1t+B2 +…+Bpt+Bp+1)e p +(D1t+D2 +…+Dpt+Dp+1)etpeαtir(t)=r(t)+r(t) Ae-+r(∑ i1∑為使方程有唯一解,需根據(jù)初始狀態(tài)求解待定系數(shù):設(shè)求解區(qū)為"<+! 初始狀態(tài)為:r(0)r、(0)r(n-1)( r(0+)=A1+A2+…An+rp(0+、r、(、則:…

+)=

1α1+A2α2+…Anαn+rp(0 (( )=Aαn-1+Aαn-1+…A+rn-1( ( 1 2 以矩陣形式表示為r(0+)–rp(0+ r、(0)–r、(0

]= ] (

(0+)-

(0 例2 給定微分方程:dt2r(t)+5dtr(t)+6r(t)=e(t)求:(1)e(t)=2e-t,t0,r(0)=2,r′(0)=-1(2)e(t)=e-2t,t0,r(0)=1,r′(0)=0時(shí)系統(tǒng)的全響應(yīng)。解:原系統(tǒng)的特征方程為:2+5+6=0求得特征根:1=-2 2=-3齊次通解為:r(t)=Ce-2t+C 根據(jù)激勵(lì)形式可知p(1)e(t)=2e-t時(shí),特解為:r(t)=p將特解帶入原方程得Ae-t+5(-Ae-t)+6Ae-t=2Ae-t解得:A=1p可得特解為:r(t)=p 系統(tǒng)全響應(yīng):r(t)=r(t)+r(t)=Ce-2t+Ce-3t+e-t現(xiàn)根據(jù)初始狀態(tài)求待定系 r(0)=C1+C2+1= r′(0)=-2C1-3C2-1=-解得:C1=3、C2=-里《信號與系統(tǒng)》考點(diǎn)精鄭故全響應(yīng)為:r(t)=3e-2t-2e-3t+e-t你考研的超級 讓考研更輕松(2)e(t)=e-2t時(shí),其指數(shù)次與特征跟之一相同其特解形式為:r(t)=(At+A) 1帶入微分方程:Ae-2t=e-2t解得:A1=11系統(tǒng)全響應(yīng) r(t)=r(t)+r(t)=Ce-2t+Ce-3t+(te-2t =(C+A)e-2t+Ce-3t+te-2t代入初始條件 r(0)=(C1+A0)+C2=r′(0)=-2(C1+A0)-3C2+1=0解得:C1+A0=2 C2=-1故全響應(yīng)為:r(t)=2e-2t-e-3t+利用初始條件無法求出C1和因此分解不出自由響應(yīng)和強(qiáng)迫響應(yīng)二、起始點(diǎn)的跳變———從0-到0+狀態(tài)的轉(zhuǎn)1.關(guān)于0-狀態(tài)和0+狀狀態(tài)為零輸入時(shí)的初始狀態(tài),即初始值由系統(tǒng)的初始儲能所產(chǎn)生0+狀態(tài)為加入激勵(lì)信號后的初始狀態(tài),即初始值不但有初始儲能,還受激勵(lì)信號的影響系統(tǒng)0系統(tǒng)0系統(tǒng)激勵(lì)信0+狀齊次通非齊次特

→全響應(yīng)0-到0+躍

→右邊包含δt)及其各階導(dǎo)2.0+狀態(tài)的確 沖激函數(shù)匹配沖激函數(shù)匹配法:利用t=0時(shí)刻方程兩邊的δt)及各階導(dǎo)數(shù)應(yīng)該平衡的原理來求解(0+)的方法。原因在于微分方程右邊還有δt)及其各階導(dǎo)數(shù),造成(0+)和(0-)時(shí)刻的值不相等。在經(jīng)典法求全響應(yīng)的積分常數(shù)時(shí),用的是0+狀態(tài)初始值。在求系統(tǒng)零輸入響應(yīng)時(shí),用的是0-狀態(tài)初始值。在求系統(tǒng)零狀態(tài)響應(yīng)時(shí),用的是0+狀態(tài)初始值,這時(shí)的零狀態(tài)是指0-狀態(tài)為零。已知系統(tǒng)為: ay(t)+ay′(t)+…+ay(n)(t)=b+bδt)+bδ′t)+…+bδm1(t)Q若 my(n-)(t)=my(n-m(t)=… =y(t)=0若m>n則可設(shè): y(n)(t)=Cδm-(t)+…+Cδ(t) y(n-1)(t)=C(m2(t)+…+C(t)+ y(t)=Cδm-n-1)(t)+…+ 將y(t)及其各階導(dǎo)數(shù)帶入原方程,求出Cm對y(t)及各階導(dǎo)數(shù)求(0-,0+)的積分例3 電路如圖示,t<0時(shí)S處于位置1且已達(dá)到穩(wěn)態(tài),t=0時(shí),S由1轉(zhuǎn)向2。建立i(t)的微分方程并求解其在t 0+時(shí)的變化。解:1)列寫電路方根據(jù)KVL:R1i(t)+vC(t)=e(t)Ldi(t)+i(t)R =v(t)dt 根據(jù)KCL:Cdv(t)+i( =i(dt 先消去v(t)得1di(t)=-1i(t)+1i(t)+1 R1C RCL R1dt1di(t)=-R1i(t)-R2i(t)+1e(t)dtL LL 再消去i(t)得di(t)=-R1i(t)-R2i(t)+1e(dt

11dt2i(t)+(RC+L)dti(t)+(LC+1d2 R2d 11

)i(1R1=R

2e(t)+RLdte(t)

e(t)R1LC你考讓考研更輕松帶入?yún)?shù)得你考讓考研更輕松 dt2i(t)+7dti(t)+10i(t)

dt2e(t)+

2)求系統(tǒng)全響應(yīng)齊次解:特征方程為:2+7+10=0特征根:1=- 2=- 可得:i(t)=Ae-2t+Ae-5t( 由題設(shè)知:t 0+時(shí),e(t)=4V為常數(shù),故特解形式為:ip(t)=B帶入系統(tǒng)方程解得:B=5因此: 0+時(shí)i(t)=i(t)+i(t)=Ae-2t+Ae-5t+ 3)確定換路后的i(0)和di(0 ) 換路前:i(0)=i( =)

–)=

R1+ v(

=6 –)=iL·R2=5× 換路后,根據(jù)換路定理i(0)=1[e(0)-v(0)]=1[e(0)-v(0)]=1[4-6]= +R +R1

R1R

di(

)=1[de(

)-dv(0)

R1

dt =1de(0)-1[i(0)-i(0)]R1 =1de(0)-1[i(0)-i(0)]R1 =1[0-1(14-4)]=-2 里《信號與系統(tǒng)》考點(diǎn)精4)求i(t)在t 0+時(shí)的全響應(yīng):根據(jù)i(t)的全響應(yīng)表達(dá)式可得:i(

+)=

+A2+

=5

+)=-2A1-5A2=-系統(tǒng)全響應(yīng)為i(t)=(4e-2t-2e-5t+8) (t 例 利用沖激函數(shù)匹配法求例四中的全響 前面已推得系統(tǒng)的微分方程為 dt2i(t)+7dti(t)+10i(t)

dt2e(t)+

考慮到激勵(lì)信號在t=0時(shí)刻由2V躍變到4V,代入上式即得t=0時(shí)的微分方程如下: dt2i(t)+7dti(t)+10i(t)=2δt)+2δt)+8u換路前:i(0)=4 di(0)= / 觀察微分方程兩側(cè)可知:dt2i(t)項(xiàng)中包含δt)因此可設(shè):(0

<t<0+

dt2i(t)=aδ′t)+δt)+cΔdi(t)=aδt)+bΔut)di(t)=aΔu代入前式[δ′t)+δt)+cΔut)]+7[aδt)+bΔut)]+10aΔut)=2δ′t)+δt)+8Δut)比較系數(shù):a=

i(0+)-i(0-)=a=b+7a= c+7b+10a=→i(+)→i(+)=i(–)+2=(5

di( dt2i(dt2i(0+)-dt2i(0-)=c=+2)=5

)-di(0

–)=b=-di(

)=

i(0–)-2=-2A/ 三、零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響

鄭你考研的超級 讓考研更輕松例 已知圖示的RC電路,電容兩端有起始電壓vC(0-)試求時(shí)的電容t>0兩端電壓vC(t)解:可求得系統(tǒng)方程為dv(t)+1v(t)=1e(t)dt RC t t C v(t)+C

vC(t)]·eRC=

e(t) t[eRC·vC(t)]

1eRC e( 1t t τ 1t

[eRC·vC(τ]dτ∫0∫1

eRC e(τdτ∫t∫eRC·vC(t)-vC(0-)

eRC e(τdτ0t-1(t-–t 1vC(t)=eRC·vC(0-)RC

e e(τte–·v()零輸入響應(yīng)rzi(∫e∫eRC

–1(t)e(τdτ零狀態(tài)響應(yīng)rzs(零輸入響應(yīng)滿足 C0dtnrzi(t)+C1dtn-1rzi(t)+…+Cn-1dtrzi(t)+Cnrzi(t)=n齊次解的一部分:rzi(t)=k零狀態(tài)響應(yīng)滿足

e C0dtnrzs(t)+C1dtn-1rzs(t)+…+Cn-1dtrzs(t)+Cnrzs(m m=

dtme(t)+

dtm-1e(t)+…+

e(t)+Ee(t)初始狀態(tài):r(k)(0–)=0 (k=0,1,2,…n-1)其解: rzs里《信號與系統(tǒng)》考點(diǎn)精n(t)=k

t)nk系統(tǒng)全響應(yīng):r(t)=∑Aeα+B(t)=∑k

eα+∑

eα+B(k k k例 將圖中t<0電路看做起始狀態(tài),分別求t>0時(shí)的零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)解:轉(zhuǎn)換初始儲前已求得:i(0

)=4A dt2i(t)+7dti(t)+10i(t)

dt2e(t)+

(圖見視頻1)零輸入響 系統(tǒng)方 ii(t)+ izi(t)+10ii(t)= 初始狀 →izi(0+di(0)dtzi (圖見視頻初始值等效電路KCL、i(0)=-vC(0+

=-vC(0-

=-6R R1

i(0)=i(0)-i(0)=i(0)-i(0)=Cd[-R·i(0)]v(0 di(0)=-1[i(dt

R1C

+)-iL(0+)]= A/ dt2ii(t)+7dtizi(t)+10ii(t)=零輸入響

→zi(→

+)=-6 dtizi(0+)=2A/→i(t)=(-4e-2t+2e-5t (t> 2)零狀態(tài)響(圖見視頻 dtdt2izs(t)+7dtizs(t)+10izs(t)=dt2e(t)+6dte(t)+4e(t)已求得其全響應(yīng)為:里《信號與系統(tǒng)》考點(diǎn)精izs(t)=C

e-2t+

e-5t+5

鄭 讓考研更輕松 將e(t)=4u(t)代入方程右端得自由項(xiàng)根據(jù)沖激函數(shù)匹配法確定待定系數(shù)

dt2e(t)+

e(t)+4e(t)=4δt)+24δt)+16dt2izs(t)=aδ′t)+δt)+cΔu設(shè):dt

(t)=aδt)+Δu (0-<t<0+i(t)=au代入微分方程,比較系數(shù)后整理可得dddddt dtizs(0+)=4+izs(0-)= dtzs

)=-4+di( dt –)=- izs(t)=

e-2t+

e-5t+5

(t>0)8→

=-41系統(tǒng)零狀態(tài)響應(yīng)i(t)=(8e-2t-4e-5t+8) (t> i(t)=4e-2t-2e-5t 自由響應(yīng)暫態(tài)響

強(qiáng)迫響應(yīng)穩(wěn)態(tài)響=(-4e-2t+2e-5t)+(8e-2t-4e-5t+8)令輸入響四、沖激響應(yīng)和階躍響

零狀態(tài)響階躍響應(yīng):單位階躍信號作用下的零狀態(tài)響應(yīng)沖激響應(yīng):單位沖激信號作用下的零狀態(tài)響(圖見視頻對于LTI系統(tǒng),單位沖激響應(yīng)滿足C0h(n)(t)+C1h(n-1)(t)+…+Cn-1h′(t)+Cnh(=E0δm(t)+E1δm1(t)+…+Em-1δt)+Em( Ch(n)(t)+Ch(n-1)(t)+…+ h′(t)+Ch( nkn>m時(shí):h(t)=(∑Cek)u(kkn"時(shí):采用沖激匹配法確定系數(shù)例3 求例2中電流i(t)的沖激響應(yīng)h(t)和單位階躍響應(yīng)g(t)。解:1)單位沖激響應(yīng)已求得系統(tǒng)方程 dt2i(t)+7dti(t)+10i(t)

dt2e(t)+

故其單位沖激響應(yīng)滿足h″(t)+7h′(t)+10h(t)=δ″t)+6′t)+4t)其解為: h(t)=Ce-2t+Ce-5t (t 觀察方程右側(cè),可 dt2h(t)=δ″t)+b′t)+δt)+dΔudh(t)=δ′t)+δt)+cΔut)dh(t)=δt)+bΔ代入方程解得:a=1,b=-1,c=1故:h(0)=b+h(0)=-1h′(0+)=c+h′(0-)=

(0-<t<0+代入h(t)中解得:

=-3

C= 由于nm故h(t)中含有δt)項(xiàng)因此:h(t)=(t)+(-4e-2t+1e-5t)u(t) 2)單位階躍響g″(t)+7g′(t)+10g(t)=δ′t)+6t)+4u(t)g′(0-)=g(0-)=0 全響應(yīng)為:g(t)=Ce-2t+Ce-5t+ ( 根據(jù)特解形式得:10B=4里《信號與系統(tǒng)》考點(diǎn)精特解:g(t)= 根據(jù)沖激函數(shù)匹配法設(shè)dt2g(t)=aδ′t)+δt)+cΔu

鄭你考研的超級 讓考研更輕松dh(t)=aδt)+bΔut)dg(t)=au代入方程解得:a=1,b=-1,c=1故

(0

<t<0+g(0+)=a+g(0-)=→g′(0+)=b+g′(0-)=-

C1=2/C2=-1/全響應(yīng):g(t)=(2e-2t-1e-5t+2)u( 五、卷原理:將信號進(jìn)行沖擊分解,根據(jù)系統(tǒng)h(t)求任意激勵(lì)信號的零狀態(tài)響f1(

!!f2f2∫

f1(τf2(t-τd=f2(t)f1(!!∫則系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng)為:r(t)=e(t)h(t)∫

e1(τh(t-τ計(jì)算1)轉(zhuǎn)換自變量2)反折5)積例1計(jì)算圖示信號的卷(圖見視頻1)-!<t"-0.5 你考研的超級 讓考研更輕松! e(t)h(t)=2)-0.5"1且t-2-0.5 2e(t)h(t)2∫

1-0.

(t-τdτ

4+

+3) 1且t-2"-0.5時(shí),1t"2 2e(t)h(t)2∫

1-0.

(t-τdτ

4+4)-2

"-2"1且 1時(shí),

t2∫1∫e(t)h(t)=1t

τ

t+2 25)t-2 1且t 綜上可得e(t)h(t)如下圖所示:六、卷積的性熟練掌握卷積各種性質(zhì)的數(shù)學(xué)證明1.卷積代數(shù)1)交換2)分配律3)結(jié)合f1(t)f2(t)=f2(t)f1(f1(t)[f2(t)+f3(t)]=f1(t)f2(t)+f1(t)f3(f2f(圖見視頻2)卷積的微分與積分特f2d[f(t)f(t)]=f(t) df(t)=f(t) df(t)dt1 dt2 dt1f2[f1(∫∫ ∫∫

λ d=f1(

f2(λd=f2(t)

t∫f1(λ∫設(shè):s(t)=f(t)f2((t:)s(i)(t)=f(j)(t)f(

鄭你考研的超級 讓考研更輕松 ∫3)與沖激函數(shù)或!階躍函數(shù)的卷 ∫f(t)δ(t)=f(τδt-τ!!∫f(t)δ(t)∫

f(τδt-τ!!∫篩選 ∫

f(τδτ-t)dτ=f(信號與單位沖激信號的卷積為本!!∫f(t)δ(t-t0)∫

f(τδt-t0-τd=f(t-t0結(jié)論:與δt-t)卷積的結(jié)果是延遲個(gè)時(shí)間單位。利用卷積的微分、積分特性可得:f(t)δ′(t)=f′(tf(t)u(t)

f(τ)—般形式f(t)δ(k)(t)=f(k)(0f(t)δ(k)(t-t)=f(k)(t-t0例 利用卷積特性重新計(jì)算計(jì)算例1中的卷解:根據(jù)微分、積分特性∫ ∫r(t)=e(t)h(t)=e(

h(τ t ttt h(τd ∫t=∫t

1τu(τ-u(τ-2)]dτ1τu(t)-( 1τdτu(t-—! -=1t2[u(t)-u(t-2)]+u(t-2)=h(-1)(t)de(t)=δt+1)-δt-1)

里《信號與系統(tǒng)》考點(diǎn)精∫ ∫r(t)=e(t)h(t)=e(

h(τ =(t)[u(t=(t)[u(t)-u(t

3 )]+u(t)—()]+u(t)—(t-1)2[u(t-1)-u(t-3)]+u(t-可得七、微分方程的算子解基本算子:p=

(…)∫ ∫系統(tǒng)的微分方程可用算子法描述為 (Cpn+Cpn-1+…+C p+C)r(t)=(Epm+Epm-1+…+E 1)算子公因子不能對2)算子乘除順序不能顛倒先“乘”后“除”不抵消p1x≠1 先“除”后“乘”可抵2.算立法簡歷微分方v(t)=Ldi(t)=Li( 等效電 dt vC(t)

iC(τd

·iC( 等效電例 利用算子法建立系統(tǒng)方程解:用算子符號表示電路元里《信號與系統(tǒng)》考點(diǎn)精(圖見視頻 鄭 Cp(R+1) Cp(R+1)i(t)-1i(t)=e(–1i(t)+1(Lp+R +1)i(t)=0 CpL應(yīng)用克萊姆法則解得 (1p+ i(t) R1 R1 1p+(R2+1)+( 1 R1

LC+R允許先積分后微分,同乘p得(1p2+R2p 1i(t)

R1 R1

·e(1p2+(R2+1)p+( 1 R1

LC+R代入?yún)?shù)整理后得 dt2i(t)+7dti(t)+10i(t)

dt2e(t)+

八、小1.LTI連續(xù)系統(tǒng)的響應(yīng)全響應(yīng)=齊次解(自由響應(yīng))+特解(強(qiáng)迫響應(yīng))2.關(guān)于0-和0+初始值當(dāng)系統(tǒng)已經(jīng)用微分方程表示時(shí),如果包含有(t)及其各階導(dǎo)數(shù),說明相應(yīng)的0-狀態(tài)到0+狀態(tài)發(fā)生了跳變。沖激函數(shù)匹配法。3.零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)y(t)=yh(t)+yp(t)自由響應(yīng)+強(qiáng)迫響應(yīng);暫態(tài)響應(yīng)+穩(wěn)態(tài)響應(yīng);零輸入響應(yīng)+零狀態(tài)響應(yīng)4.沖激響應(yīng)和階躍響應(yīng)5.卷積積分定義,計(jì)算的5個(gè)過程6.卷積積分的性質(zhì)交換律、分配率、結(jié)合律利用性質(zhì)求卷積第三 變~、引通過本章的學(xué)習(xí)掌握以下內(nèi)容1.周期信號和非周期信號頻譜分析的方法傅立葉級數(shù)和傅立葉變換2.周期信號和非周期信號頻譜的特點(diǎn)與區(qū)別3.理解非周期信號頻譜密度函數(shù)的概念4.信號時(shí)域特性與頻域特性之間的關(guān)系5.采樣定理要點(diǎn):典型信號的傅立葉變換,利用傅立葉變換的性質(zhì)求信號的正、反變換,信號的頻譜分析。二、周期信號的傅立葉級數(shù)分1.三角函數(shù)形式的傅里葉級(1)狄利克雷條在一周期內(nèi),如果有間斷點(diǎn)存在,則間斷點(diǎn)的數(shù)目應(yīng)該是有限個(gè);在一周期內(nèi),極大值和極小值的數(shù)目應(yīng)該是有限個(gè);在一周期內(nèi),信號是絕對可積的周期信號可以由一系列不同角頻率的三角函數(shù)的線性組合來近(2)描f(t)=a0+a1cos(ω1t)+b1sin(ω1t)+a2cos(2ω1t)+b2sin(2ω1t)+…+ancos(nω1t)+bnsin(nω1t)+!=a0+∑[ancos(nω1t)+bnsin(nω1t)n0a=102

t0∫t0∫0

f(t) 直流分量幅

鄭你考研的超級 讓考研更輕松an

T1

f(t)cos(nω1t) 余弦分量幅bn

2∫tT1

f(t)sin(nω1t) 正弦分量幅合并、整理可得!f(t)=c0+∑o1+n其系數(shù)如下a=c,

=a2+b2,φ=-

bn

槡 ann n

—槡nna2+槡nn

, n

nn槡a2+ nna=cs,b=-c 直流分量、基波、二次諧波、三次諧波……2.復(fù)指數(shù)形式的傅里葉級數(shù)歐拉公式nn

=1(ejω+e-jn)=1(en+e-n ore±=cosnω±n 代入三角函數(shù)形式的傅立葉級數(shù)可得!f(t)=c0+∑cos(nω0t+φnn∑!∑=

n[ej(nω0+φ+e-j(nω0+φn1! !=c+∑neωeφ+∑ne-n0e-φ n1!

n1—!=c+∑nejωeφ+∑-ne-jω0e-j n1 n-1=

-1 nejωe nejωe n1 n-整理后可得復(fù)指數(shù)形式的傅立葉級數(shù)里《信號與系統(tǒng)》考點(diǎn)精f(t)=

F(nω)ejnω1ta=

F!!nn-!!n

n比較上述兩種形式的傅立葉級數(shù),可得到二者系數(shù)之間的關(guān)系:F0=a0=c0 Feφn=1(a+jb)=1ceφn 1

2 F-n=2(an+jbn)=2cn =1 2n

F- φn=- a F+ =2Re[F]= - j(Fn–F-n)=2mFn]= 三角函數(shù)形式:cn~ωφn~ω 復(fù)指數(shù)的形式:Fn~ωφn~ 雙邊頻二者之間關(guān)系:F(nω =1c(n≠0),F=c= 2 幅值譜偶對稱:F(nω1 F(-nω1 相位譜奇對稱:(nω)=-φ-nω3.周期信號的頻譜及其特 幅值、相角與角頻率之間的關(guān)系分別稱為幅值譜、相位譜,統(tǒng)稱頻率特性或頻譜。F(nω)= F(nω)eφ 幅頻特性:F(nω =

nn槡a2+b nn2相頻特性:

=arctan(-bnan離散性、諧波性、收斂性引入負(fù)頻率,無物理意例 試做出信號:f(t)=1+sint+2cosωt+cos(2ωt+π)的兩種形式的頻譜 解:整理原式得:f(t)=1 5cos(ωt-0.5π+cos(2ωt+π c0= c1=槡5=2. c2=φ0= φ1=-0. φ2=0.你考讓考研更輕松利用歐拉公示化你考讓考研更輕松

鄭君里《信號與系統(tǒng)》考點(diǎn)精f(t)=1+(1.12e-j0.15πeω1+1.12ej0.15πe-ω1)+(0.5ej0.25πe2ω+0.5e-j0.25πe-2ωt21=∑F(nω)1n4.函數(shù)的對稱性與傅立葉系數(shù)的關(guān)當(dāng)波形滿足某種對稱關(guān)系時(shí),傅里葉級數(shù)中的某些特定項(xiàng)將不會出現(xiàn),利用這種性質(zhì)可以對諧波成分迅速作出判斷,以簡化傅立葉系數(shù)的計(jì)算。常用的有:周期對稱:奇函數(shù)、偶函f(t)=-f(-t) f(t)=f(-t)半周期對稱:奇諧函數(shù)、偶諧函數(shù)f(t)=-f(t±T f(t)=f(t±T1 (1)奇函數(shù)an=0∫2 ∫2Tnb f(t)sin(nω1t)Tn0Fn=-F-

=-1 φ=- 不含余弦項(xiàng),只含有正弦項(xiàng),傅立葉系數(shù)為虛數(shù)(2)偶函a=

∫2∫f(t)cos(nωt)T T0bn=Fn=F-

=1a2

=1c2φn=不含正弦項(xiàng),只含有余弦項(xiàng)和直流項(xiàng),傅立葉系數(shù)為實(shí)函數(shù)∫n為奇數(shù)時(shí)∫a=

2f(t)cos(nωt)T T0b=

∫2∫f(t)sin(nω1t)0∫n為偶數(shù)時(shí)∫a=

2f(t)cos(nωt)T T0b=

∫T∫2f(t)sin(nωt)T T05.傅里葉有限級數(shù)與最小方均誤差,吉布斯現(xiàn)!f(t)=a0+∑[ancos(nω1t)+bnsin(nω1t)nNSN=a0+∑ancos(nω1t)+bnsin(nω1t)nε(t)=f(t)- 誤差

∫Nt0∫NEN=

(t)T1

ε2(t) =ε2(t)=f2(t)-[a2+ 2

∑(a2+ n

2)有限項(xiàng)近所產(chǎn)生的方均誤差由上式可知:limSN=f(t)對于對稱方波的近分析發(fā)現(xiàn)(1)N越大,越接近方(2)快變信號,高頻分量,主要影響跳變沿(3)慢變信號,低頻分量,主要影響頂部(4)任一分量的幅度或相位發(fā)生相對變化時(shí),波形將會失真相數(shù)越多,合成波形中出現(xiàn)的峰起越靠近原函數(shù)的不連續(xù)點(diǎn),其值約為總跳變量的9%。稱為“吉布斯現(xiàn)象”。里《信號與系統(tǒng)》考點(diǎn)精三、典型周期信號的傅立葉級1.周期矩形脈沖信其在一個(gè)周期內(nèi)的表達(dá)式為f(t)=[u(t+π)-u(t-π) 偶函數(shù),bn=0只有aan項(xiàng)

鄭你考研的超級 讓考研更輕松F(nω)=

∫2f(t)e-jnω1tT T τ=1

Ee-jnω1tdt=τanωτ–2 τ–2

1求得f(t)

Eτ

Eτ1∑∑

)cos(1t n f(t)

E!∑∑

n1τ

1T1n F(nω)為實(shí)數(shù)Fn>0,相位0,Fn<0,相位±當(dāng)

→!時(shí),ω1→0,Eτ為無限小T1f(t)由周期信號非周期信信號能量的主要部分稱為帶寬,記為 =2π或B= 余余弦諧波分f(t)=2E[cos(1t-1cos(31t+1cos(51t-… 諧波幅值以1/n收由矩形脈沖信號的頻譜特性印證了周期信號頻譜的特點(diǎn):離散性、諧波性、收斂性。2.周期鋸齒脈沖f(t)

!E∑(-E

n+1

sin(1tπn 只包含正弦分量,諧波幅值以1/n收斂3.周期三角脈沖! !

2f(t)

+2

sin

)cos(1t πn 包含直流分量、基波以及奇次諧波分量,諧波幅值以1/n2收斂。4.周期半波余弦信號f(t)=E-2E cos(ncos(n1) πn1(n2- 包含直流分量、基波以及各次諧波分量,諧波幅值以1/n2收斂。四、傅立葉變1.由傅立葉級數(shù)到傅立葉變T1→ limfT(t)=f(F(nω)= 鄭 T頻譜間隔:

2f(t)e-jnω1tdt 2

你考研的超級 讓考研更輕松離散

1→連續(xù)譜譜系數(shù)Fn=F(nω)無意義,但仍有相當(dāng)對大小關(guān)系。譜系數(shù)兩側(cè)同時(shí)乘以周=TF(nω)=F(nω1 F(nω1 單位頻帶上的頻= 1/ T!時(shí),f=

→0,F(nω)→T T1譜線間隔:Δnω)=ω1→ωnω)→∫2∫F(ω=limT1F(nω1)=

f(t)e-jnω1tdt

!∫f(t)e-jnωt 頻譜密度函∫–1 T –稱上式為信號的傅立葉變換F(ω=|F(ω|eφω)F(ω~ω幅值φω~ω相位譜2.傅立葉反變換F(ω

∫f(t)e-jωt∫!fT(t)=!

∫[ f(t)∫[T

—ωtdt]

12n- –2!f(t)=

TTω1[∫2

—n1

1 n-

–2

dt]∫!f(t) 1∫!

f(t)e-jωtdt)ejωtf(t)

—!2π∫1∫F(jω

jωt 記:F(ω

∫f(t)e-jωtdt=F[f(t)∫f(t)=

∫F(ωejωtdω=F-1[F(ω∫里《信號與系統(tǒng)》考點(diǎn)精分別稱為傅立葉變換和傅立葉反變換3.傅立葉變換的物理意義f(t)=

∫F(ωejωt∫!= jφ!

!!

F(ω

eF(F(sin[ω+φ(ω]=1

F(ωcos[ω+(ω]π=f(t)

∫!F( ∫!F(

ωcosωt+(ωωcosωt+(ω求 幅 余弦信無窮多個(gè)振幅為(π

F()dω余弦信號之f(t)

F(ω

dω=

F(

! !求 幅 復(fù)指數(shù)信無窮多個(gè)振幅為(

F()dω復(fù)指數(shù)信號之4.傅立葉變換存在的條信號絕對可

!∫f(t)dt<∫所有能量信號均滿足此條件充分非必要條件。借助奇異函數(shù)的概念,許多不滿足此條件的信號都存在傅立葉變換五、典型非周期信號的傅立葉變1.單邊指數(shù)信f(t)

e-αtt>0α>0t<

F(ω=F[f(t)]=F()

e-tu(t)e-ωdt e-(α+tdt α+ω=0,F( =αω→±!F(ω→(ω=-arctanαω→0,()=ω→+!φω)→- ω→-!(ω)→ f(t)=e-a|t|(-!<t<+ a>!F(ω=!

f(t)e-jωtdt

∫e-(a+ω)t! !=F() =a-F() 2a2+()=3.矩形脈沖信

a+ F(

a2+f(t)=E[u(t+τ)-u(t-τ) F(ω

∫ Ee-jωtdt=a∫τ

–2F( =

Sa(<ω<2(2n+1)π(() (2(2n+1)πτ

ω<4(n+1)ττ4.鐘形脈沖信號(高斯信號τ2f(t)=2

-(t)

(-!<t<+F(ω=槡

-(ωτ5.符號函f(t)=sgn(t)

–1,t<f(t)=sgn(t)e-α1求(),求極限得到F(1∫∫ ∫∫F1(ω

–ee-jdt

e-te-j0 -α-

α+

=-2ω2+F()=limF()=lim-2 =→0 →0α+ sgn(t)

=-j2ω

2ej2ω22 F() =( (ω) ω)F(ω是偶函數(shù)槡–2ω槡–2ω0(ω是奇函6.升余弦脈沖信f(t)=E[1+cos(πt]0"t ∫!∫F(ω f(t)e-=∫τE[1+cos(t]e-—τ =E∫τe-tdt+E

j-tdt+E∫τe-πt-2-

4-

eτ

4-τ=τSaτ+EτSa(ω-π)τ+Eτa(ω+π) (圖見視頻六、沖激函數(shù)和階躍函數(shù)的傅立葉變1.沖擊函數(shù)的傅立葉變F(ω

!∫(t)e-ωt∫2.沖激偶函數(shù)的傅立葉變∫!∫f(t)δ′t)dt=-f′(!tF[δt)]=∫t)e-dt=-[e-j]t3.階躍函數(shù)的傅立葉變

=-(-jω=u(t)=21πδ(

+1sgn(t)1sgn( u(t)πδ(ω+對稱性、線性(疊加性)、奇偶虛實(shí)性、尺度變換特性、時(shí)移特性、頻移特性、微分特性、積分特性重點(diǎn)掌握在基本的傅里葉變換對基礎(chǔ)上利用上述八個(gè)性質(zhì)對一般信號進(jìn)行付傅立葉變換的方法,了解傅里葉變換在通訊系統(tǒng)領(lǐng)域中的應(yīng)用。 u(t)

+δu(t)e α+0eω02πδ(ω-ω0— π–ω2 槡a1.對稱若:f(t)F(ω,則:F(t)2πf(-ω特殊的:f(t)為偶函數(shù)時(shí),F(t)2πf()利用已知變換對方便的求出信號的傅里葉變換(圖見視頻2.線性(疊加性和齊次性)若:f(t)(ωf(t)()ω傅里葉正、反變換公式為求積分(求和)復(fù)雜信號分解后求和。3.奇偶虛實(shí)性F(ω

∫f(t)e-∫∫∫ ∫∫ f(t)cstd-

f(t)其中

=R()+jX()=F()

F(

e-jR(ω

∫f(t)cotd=R(-∫!

為ω的偶函∫X()=-

f(t)iωtd=-X(-ω為ω的奇函 F(

=槡(ω+(

為ω的偶函為ω的奇函φω=arctanX(R(

=-φ- 結(jié)論f(-t)F(-f(t)F-

鄭你考研的超級 讓考研更輕松f(t)為實(shí)函數(shù)時(shí),f(-t)F(-ω=F()4.尺度變換若:f(t)(則:f(at)

F(ω),a≠0意義時(shí)域壓縮時(shí)域擴(kuò)展時(shí)域?qū)φ?/p>

→→→信號的等效脈沖寬度與其等效帶寬成反比(圖見視頻)5.時(shí)移特性0若f(t)F(ω,則f(t-t)F(ωe-j000設(shè)F(ω F(ωeφω,則f(t-t F(ω·ej[φ(ω-00不影響幅度頻譜,只影響相位頻譜6.頻移特性0若f(t)F(ω則f(t)e±F(ωω)通信中調(diào)制與解調(diào)頻分復(fù)。00時(shí)域f(t)乘以eω,頻譜右移00時(shí)域f(t)乘以e-ωt,頻譜左移07.微分特d(n)f(若:f(d(n)f((則d(n)F(

jωnF( 時(shí)域微–ω jt)nf( 頻域微應(yīng)用:u( 8.積∫分特若:f(t)(

+δ δ δ F(t里《信號與系統(tǒng)》考點(diǎn)精F(則 f(τ

+F0)δ例 求圖示信號的頻解:已知矩形信號的頻譜為采樣信號,即f(t)F(ω=aτ) (圖見視頻而三脈沖矩形信號可表示為f(t)=f0(t)+f0(t+T)+f0(t-根據(jù)傅里葉變換的線性特性和時(shí)移特性F(ω=F(ω(1+ejωT+e-jωT)=τSa(τ[1+2cos(ωT (圖見視頻與矩形信號相比脈沖數(shù)目增多時(shí),幅頻特性包絡(luò)線不變,帶寬不變。例2 試求雙Sa信號的頻譜。解:由例1和傅里葉變換的對稱性知:采樣信號f(t)=ωcSa(ωt)的頻譜為矩形。如圖: F[f0(t)]

0(ω<ωc根據(jù)傅里葉變換的時(shí)移特性知F[f0(t-2τ]e-2ω(ωe-2ω(ω<ωcc根據(jù)傅里葉變換的線性特性得雙Sa信號的頻譜cF(ω=F[f0(t)]-F[f0(t-2τ]

1-e-2(ω<ω其幅頻特性為2sin(ωτ(ω<ωc

0(ω<ωcF(

0(ω<ωc里《信號與系統(tǒng)》考點(diǎn)精由于實(shí)際中常取τ=π故2sin(ω(ω<ωcF( 0(ω<ω因此,雙Sa信號及其頻譜如下

鄭你考研的超級 讓考研更輕松與單Sa信號相比,沒有直流分量,便于傳輸例3 設(shè)矩形脈沖信號G(t)的高度為E,寬度為τ,試求矩形調(diào)幅信號f(t)=G(t)cos(ω0t),的頻譜。解:G(ω=ESa(τ) f(t)=1G(t)(eω+e-0t) 根據(jù)傅里葉變換的頻移特性得原信號的頻譜為(圖見視頻F(ω

1G(ω-ω)

1G(ω+ω)

(ω-ω)Sa[ ]

Ea

(ω+ω) 2例 f(t)

E(1

)(t<τ2,求三角脈沖信號的頻解:取原信號的一(圖見視頻2E(-

t>τ2及二階導(dǎo)數(shù)得<t<df(

=d2f(

E(0<t τt>2 =τ[δt+2)+δt-2)-2t)]二者的時(shí)域波形如下圖:2Ej 2E-jω e2

2=(jωF(ω=-ωF(整理可得

2Ej 2E-jωF(ω=–ω2

e2τ

e2 2E[ejω

—jωω2

2-2+2 j -jτ – ωτ [eω4-eω4 ωτ

τω2(2jsin4=

2(

424

E(

22(圖見視頻例 求圖示信號的傅里葉變解:(圖見視頻根據(jù)傅里葉變換的積分特性

2Sa(ω)e-j2F2(ω=[πδω

1]

)e-j2=πδω)( Sa(ω)

-j2F(ω=F[1]+F(ω=3πδω 9.卷積特1)時(shí)域卷積定若:f(t)F1(ω,f(t)(ω)則:(t)f(t)F1(ω·F2( F[f1(t)f2(t)]

∫f1(τ)∫

f(t-τ)e-dt]2[∫f(τ)f(t-τdτ !-jω ∫!∫ f(τF(ωe-t 里《信號與系統(tǒng)》考點(diǎn)精2)頻域卷積定

=F1(ωF2(

鄭你考研的超級 讓考研更輕松若:f1(t)(ω,f2(t)(則:f(t)·f( 1F(ωF( 2 卷積定理揭示了時(shí)域運(yùn)算與頻域運(yùn)算的對應(yīng)關(guān)系:時(shí)域乘積對應(yīng)頻域卷積,時(shí)域卷積對應(yīng)頻域乘積。系統(tǒng)的變換域分析法的基礎(chǔ)例 求下述余弦脈沖信號的頻譜f(t)

Ecos(t(t"τEcos(t(t"τ2解:(圖見視頻將余弦信號用窗函數(shù)截取,即可得余弦脈沖信號:f(t)=G(t)cos(τF(ω=F[G(t)·cos(tτ=1·[ESaτ][δω+π)+δω-π)] =EτSa(ω+π)τ]+EτSa(ω-π)τ] 考點(diǎn):掌握各種基本信號的傅里葉變換對,靈活運(yùn)用傅里葉變換的各種特性對一般信號進(jìn)行頻譜分析。八、周期信號的傅立葉變滿足狄利克雷條件的周期信fp(t)→傅里葉級數(shù)F(nω)離散譜滿足絕對可積條件的非周期信號f(t)→傅里葉變換F()連續(xù)譜!—般的周期信

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