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信号与系统第2章 习题

恰当地利用卷积的性质可以简化卷积的计算:
卷积运算性质: 卷积积分满足微分、积分及时移特性: ①若 x(t)h(t),则y(t) x(t)h(t)x(t)h (t)y(t)
[ t x()d ]h (t)x(t)[ t h()d ][ t y()d ]
②若 x(t)h(t),则y(t)
x ( t t 0 ) h ( t ) x ( t ) h ( t t 0 ) y ( t t 0 )
1δ 4 n 1δ 2 n 1 9 δ n 2 5 δ n 3
结果如图(a)所示。
(a)
sn
说明

6
1•
15 • 10•
3• 6 •
•14•12 •
9
•5
o
4


n
这种方法虽然计算比较简单,但表达式较长,因而只适应于较短的
时限序列。另外,用这种方法求得的卷积结果有时不容易写出其函
数表达式的闭式形式。
(2 )y t x t
在某个正的时刻t0的输出y(t0)=x(-t0) ,仅仅决定于 输入在时刻(-t0)的值,(-t0)是负的,因此属于t0的过去 时刻,这时可能要得出该系统是因果的结论。然而,
我们总是要检查在全部时间上的输入-输出关系,对于
t<0,如
t 4 ,y 4 x 4
所以在这一时间上输出就与输入的将来有关。因此, 该系统不是因果系统。
1f1nsinn 1π6sinn 3
sinnπ虽 然 是 周 期 序 期列 是 N, 3, 2其但 周 sinn是 非
16
3
周 期 序 列 , 所 乘以 积二 序 f1者 n列 实的际 是 非 周 期
2 f2 n 2 s in 1 n π 6 c o n 8 π s 6 s in 2 n π π 6
是因果系统。
( 1 )y t x tct o 1 s (2 )y tx t
在检验一个系统的因果性时,重要的是要考查系 统的输入-输出关系,同时要把输入信号的影响仔细 地从在系统定义中所用到的其他函数的的影响区分开 来。
( 1 )y t x tct o 1 s
在这个系统中,任何时刻t的输出等于在同一时刻 的输入再乘以一个随时间变化的函数,因此仅仅是输 入的当前值影响了输出的当前值,可以得出该系统是 因果系统。
设 x3(t)ax1tbx2t x3 t y3 t x32 t ax1tbx2 t2 a2x12 tb2x22 t2abx1tx2 t
a2y1tb2y2 t2abx1tx2 t ay1tby2 t
所以系统是非线性的。
例7
系统的输入为x(t),输出为y(t),系统关系如下,判断系统是否
[x(n ) x(n 1 )] h (n )x(n ) h (n ) h (n 1 )
y(n )y(n 1 )
n
n
n
[ x(k)]h (n )x(n ) [ h (k)] y(k)
k
k
k
② 若 x(n)h(n),则y(n)
x ( n n 0 ) h ( n ) x ( n ) h ( n n 0 ) y ( n n 0 )
O
1 2 3t
d f 6 2 t
dt
1
(1) (1)
3
O
12
t
(2)
对信号的波形进行微分变换时, 应注意在函数的跳变点处会出 现冲激信号。
例5 判断下列离散信号是周期序列还是非周期
序列。若是周期序列试确定其基波周期N。
1f1nsinn 1π6sinn 3 2 f2 n 2 s in 1 n π 6 c o n 8 π s 6 s in 2 n π π 6

y2n -2, 0,0,01, 0 ,, 0 0,n 2 ,00 ,0,,0 ,-1
如图(c)所示
x
n
3
•2

1
9






3
•o
• •3 n
1


2
(c)
第三步将 y2n右移2位即得
yn -2, 0,0,01, ,n0 0 0,0, ,20 ,,0, ,0 ,-1
如图(d)所示。
g t f1 tf2 t 0
-1 t 1
f2t向右f2移 t
1 f1
t 3 1 O t 1
t 1时两波形有公共部分,积分开始不为0,
积分下限-1,上限t ,t 为移动时间;
g (t) t1f1 ()f2 (t )d t11 2 t d
2
2
4
t 1
t2 t 1
4 24
1 t 2
例8
f1 t
1 t 1 f1(t) 0 t 1
t f2(t)2 (0t3 )
f 1
1 1 O 1 t
t
1 1 O 1
f 2 t
f2
3
3
2
t t
2
O
3t
3
O
f2t
3
2
t 3 O t
t -1
f2t
1 f1
t 3
t 1 O
1
t 1
两波形没有公共处,二者乘积为0,即积分为0
f1 f2 t 0
方法二:ft d e tδ t d e t t d te t
d t
d t
d t
et tet t
t t t
t
方法二没有注意利用冲激函数的性质,求解过
程较繁。另外,对冲激偶信号的性质 f t t f 0 t f 0 t
往往被错误写成
ftt f0 t
1
3
4
O
7
t
4
1
例2
已知序列 xn如图(a)所示,
x n
试求序列
2•
1•
ynxn2,并作图。
3 3
1 o

12
3
• 1
n
2

(a)
本例是关于离散信号运算的例题,离散信号的移位、 反褶、标度运算与连续信号的运算相同。但需注意, 序列的尺度倍乘将波形压缩或扩展,这时要按规律去 除某些点或补足相应的零值。
f1 (t )
O
t
(2) f2td dtetcotu st
此题应注意冲激信号的性质
d u t t
ftt f0 t
d t
f2
t
d dt
et
costu
t
et cost et sint ut et cost t
et cost sintut t
波形如下图
2
et
cos
t
π 4
u
t
t
f2(t)
卷积结果
f 2 t
3 2 t
O
3t
t2 t 1
g(t
)
4 t
t
2
2
4
t 2
1 t 1 1t 2 2 t 4
g(t) 2
4 2
0
其 他t
1 O 1 2
4t
例9 已知离散信号
x 1 n n u n u n 6
x 2 n u n 6 u n 1 求卷积, sn x 1 n x 2 n
把 yn 改写为 ynx13n2
第一步设
y1n xn 3
0
n3,0,3,6,9 其他

y1n -1, 0, 0, n 2 0,0,0,,10,,00, ,00,-2
如图(b)所示。 x n
3
2•
1

3 •
• •1 o
• 1
1
• 2
3




•9
n
2

(b)
第二步设 y2n y1n
2
1
(2) d f(62t)
dt
O 12
t
在描绘某些信号的波形时,有时不必求出函数的表达 式,而可直接利用信号运算及相应的波形变换图解。 画(2)的波形时,应先画出(1)的波形。 需要注意,对信号的基本运算都是对独立的、单一的 变量t而言的,而不是对变量at或at+b进行变换。
f 6 2t
2
1
x 2 n δ n 6 δ n 5 δ n 4 δ n 3 δ n 2
利用单位样值信号的卷积性质
δ n n 1 δ n n 2 δ n n 1 n 2
sn x 1 n x 2 n δ n 5 3 δ n 4 6 δ n 3 1δ 0 n 2 1δ 5 n 1
f2t
1
f1
t 3 1 O
1t
t 3 1
t1
即1 t 2
g(t)1112tdt
2t4
1 f1 f2t
1 O t 31
t
t 3 1
t
3
1
即2 t 4
1
g(t)
1(t)dt2t2
t32
42
t4
1 f1
f2t
t
1 O 1 t 3
t-31
即t 4
gt0
f1 t
1
1 O 1
求离散信号的卷积有多种方法,本例只介绍其中的几种 方法一:利用单位脉冲序列求卷积 方法二:借助图解,分区间求卷积 方法三:利用对位相乘法求卷积
方法一:利用单位样值信号求卷积
任何一个离散信号可以用单位样值信号表示为
m
xnxmδnm
对于本例
m
m
x1n m um um 6 δnm m
δn 1 2δn23 δn34δn45δn5
例6 判 断 方 yt程 x2t 描 述 的 系 性统 系是
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