离散时间信号与系统

0. 复指数(或复正弦)序列的频率问题

复指数序列表达式ejωn中,n为无量纲数,因此ω的单位是弧度(所以频率分别为ω和ω+2PI的信号是相同的);相对应的连续域频率的单位是rad/s。

如果非要对应上的话,可以将复指数序列的频率单位看作弧度/采样点。

用单位圆上运动点的轨迹来演示:

连续域的频率是点的角速度(弧度/秒),比如1秒跑过两周,角速度(频率)就是4PI/s;

离散域的频率是点的角位置(弧度),一秒跑一周和一秒跑两周,角位置是一样一样的。

1. 一般复指数序列

一般性的复指数序列表达式x[n]=Aαn,A和α都是复数。A决定信号初始条件(初始幅度和(初始)相位),α决定信号“变化”情况(频率、增长或衰减)。

写成下面的式子更容易看出来:

x[n]=Aαn=|A|e|α|nejωn

|α|<1是衰减序列;

|α|>1是增长序列。

由于n为无量纲整数,所以ω的单位只能是弧度:Hz的意义(每秒重复次数)与连续时间紧密相关,不能用于复指数序列。

相应的,复指数序列的周期和频率也不再具有简单的关系(ωN未必等于2pi);但与连续时间类比仍有类似式子:

连续时间:ωT=2PI

离散时间:ωN=2PI·m

当ω/2PI是有理数时,离散复指数信号是周期信号。

2. 线性常系数差分方程

如果一个系统由一个线性常系数差分方程描述,且是线性时不变和因果的,那么它的解是唯一的。

3. 系统稳定的充要条件是其单位脉冲响应是绝对可和的。

4. 一个系统的输入x[n]总可以表示为一系列加权移位的单位冲激序列之和;这样根据线性时不变系统的性质,其响应就是一系列加权移位的单位冲激响应之和。

5. 若h[n] = Σkakδ[n-k]

    则y[n] = Σkakx[n-k]

6. 处理卷积式子的时候要注意,变换前要将其转换为正规式子。

   例如y[n]=h[n]*x[n]

               =Σh[k]x[n-k]

         y[n-n0]=Σh[k]x[n-n0-k]

                =h[n]*x[n-n0]

   即卷积符号不满足代入法则。

7. LTI系统的特征函数

   若给一个LTI系统输入ejωn,那么根据LTI系统的卷积性质:

   y[n]=ejωn*h[n]

         =Σ ejω(n-k)h[k]

         =Σ ejωne-jωkh[k]

         =Σh[k]e-jωkejωn

         =H(e)ejωn

         H(e)是ω的函数(只与ω有关),因此H(e)确定了对某个特定输入ejωn的增益。

         LTI系统的特征函数(频率响应)就是该系统的单位脉冲响应的傅里叶变换。

8. 卷积式子y[n]=Σx[k]h[n-k],x与h的下标之和为n,这个从卷积的意义上很好理解,也就很好记忆。连续情况同理。

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