卷积,系统

https://blog.csdn.net/palet/article/details/88862647

下面举几个例子说明为什么要翻转,以及叠加求和的意义。

信号分析

如下图所示,输入信号是 f(t) ,是随时间变化的。系统响应函数是 g(t) ,图中的响应函数是随时间指数下降的,它的物理意义是说:如果在 t=0 的时刻有一个输入,那么随着时间的流逝,这个输入将不断衰减。换言之,到了 t=T时刻,原来在 t=0 时刻的输入f(0)的值将衰减为f(0)g(T)。

考虑到信号是连续输入的,也就是说,每个时刻都有新的信号进来,所以,最终输出的是所有之前输入信号的累积效果。如下图所示,在T=10时刻,输出结果跟图中带标记的区域整体有关。其中,f(10)因为是刚输入的,所以其输出结果应该是f(10)g(0),而时刻t=9的输入f(9),只经过了1个时间单位的衰减,所以产生的输出应该是 f(9)g(1),如此类推,即图中虚线所描述的关系。这些对应点相乘然后累加,就是T=10时刻的输出信号值,这个结果也是f和g两个函数在T=10时刻的卷积值。

显然,上面的对应关系看上去比较难看,是拧着的,所以,我们把g函数对折一下,变成了g(-t),这样就好看一些了。看到了吗?这就是为什么卷积要“卷”,要翻转的原因,这是从它的物理意义中给出的。

上图虽然没有拧着,已经顺过来了,但看上去还有点错位,所以再进一步平移T个单位,就是下图。它就是本文开始给出的卷积定义的一种图形的表述:

所以,在以上计算T时刻的卷积时,要维持的约束就是: t+ (T-t) = T  。

https://www.zhihu.com/question/39753115/answer/82955355
对于任意信号,它与冲激信号的卷积是它本身,即有:
[公式]
也就是说,我们可以将信号f(t)看作是无穷个冲激信号[公式]的叠加。
对于线性时不变系统而言,冲激响应即为冲激信号激励下的零状态响应。
因为信号f(t)可以看作是无穷个冲激信号的叠加,所以在线性时不变系统中,其系统响应也可以 表示为无穷个冲激响应的叠加。
设系统冲激响应为h(t),信号[公式]的响应为[公式]
则输入信号f(t)的系统响应y(t)可以表示为无穷个[公式]的叠加,即:
[公式]
这就是输入信号与冲激响应的卷积。
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