📜  DSP-CT信号分类

📅  最后修改于: 2020-11-25 05:26:58             🧑  作者: Mango


可以根据不同条件或对信号执行的操作对连续时间信号进行分类。

偶数和奇数信号

偶数信号

即使满足以下条件,也可以说是信号。

$$ x(-t)= x(t)$$

信号的时间反转在这里并不意味着振幅发生任何变化。例如,考虑下面显示的三角波。

CT偶数信号1

三角信号是偶数信号。由于它关于Y轴对称。可以说是关于Y轴的镜像。

如下图所示考虑另一个信号。

CT偶数信号2

我们可以看到上面的信号是均匀的,因为它关于Y轴对称。

奇数信号

如果满足以下条件,则称该信号为奇数

$$ x(-t)= -x(t)$$

在此,时间反转和幅度变化同时发生。

CT奇数信号

在上图中,我们可以看到一个阶跃信号x(t)。为了测试它是否是一个奇数信号,首先我们进行时间反转,即x(-t),结果如图所示。然后我们反转合成信号的幅度,即–x(-t),得到如图所示的结果。

如果比较第一和第三波形,我们可以看到它们是相同的,即x(t)= -x(-t),这满足我们的标准。因此,以上信号是奇数信号。

下面给出与偶数和奇数信号有关的一些重要结果。

  • 偶数×偶数=偶数
  • 奇数×奇数=偶数
  • 偶数×奇数=奇数
  • 偶数±偶数=偶数
  • 奇数±奇数=奇数
  • 偶数±奇数=偶数也不奇数

将任何信号表示为偶数或奇数形式

有些信号不能直接分类为偶数或奇数类型。这些表示为偶数和奇数信号的组合。

$$ x(t)\ rightarrow x_ {e}(t)+ x_ {0}(t)$$

其中x e (t)代表偶数信号,x o (t)代表奇数信号

$$ x_ {e}(t)= \ frac {[x(t)+ x(-t)]} {2} $$

$$ x_ {0}(t)= \ frac {[x(t)-x(-t)]} {2} $$

找出信号的偶数和奇数部分$ x(n)= t + t ^ {2} + t ^ {3} $

解决方案-通过反转x(n),我们得到

$$ x(-n)= -t + t ^ {2} -t ^ {3} $$

现在,根据公式,偶数部分

$$ x_ {e}(t)= \ frac {x(t)+ x(-t)} {2} $$

$$ = \ frac {[((t + t ^ {2} + t ^ {3})+(-t + t ^ {2} -t ^ {3})]} {2} $$

$$ = t ^ {2} $$

同样,根据公式,奇数部分是

$$ x_ {0}(t)= \ frac {[x(t)-x(-t)]} {2} $$

$$ = \ frac {[((t + t ^ {2} + t ^ {3})-(-t + t ^ {2} -t ^ {3})]} {2} $$

$$ = t + t ^ {3} $$

周期性和非周期性信号

周期信号

周期信号在一定时间间隔后会重复。我们可以将其显示为方程式-

$$ x(t)= x(t)\ pm nT $$

其中,n =整数(1,2,3……)

T =基本时间段(FTP)≠0和≠∞

基本时间段(FTP)是信号为周期性的最小正值和固定时间值。

周期信号

上图中的振幅A显示了一个三角信号。这里,该信号每1秒重复一次。因此,可以说信号是周期性的,其FTP为1秒。

非周期性信号

可以简单地说,不是周期性的信号本质上是非周期性的。显而易见,这些信号在任何间隔时间后都不会重复。

非周期性信号不遵循某种格式;因此,没有特殊的数学方程式可以描述它们。

能源和电力信号

当且仅当包含的总能量为有限且非零(0

正弦交流电流信号是能量类型信号的完美示例,因为在一种情况下它处于正半周,然后在下一个半周为负。因此,其平均功率变为零。

无损电容器也是能量类型信号的完美示例,因为当它连接到电源时,它会充电到最佳水平,而当移除电源时,它会通过负载消耗等量的能量,并使其平均功率达到零。

能量信号

对于任何有限信号x(t),能量可以表示为E并写为;

$$ E = \ int _ {-\ infty} ^ {+ \ infty} x ^ {2}(t)dt $$

能量类型信号的频谱密度给出了在各种频率水平下分配的能量数量。

功率类型信号

当且仅当归一化平均功率为有限且非零,即(0

以数学形式,信号x(t)的功率可以写成:

$$ P = \ lim_ {T \ rightarrow \ infty} 1 / T \ int _ {-T / 2} ^ {+ T / 2} x ^ {2}(t)dt $$

能量和功率信号之间的差异

下表总结了能量和功率信号的差异。

Power signal Energy Signal
Practical periodic signals are power signals. Non-periodic signals are energy signals.
Here, Normalized average power is finite and non-zero. Here, total normalized energy is finite and non-zero.

Mathematically,

$$P = \lim_{T \rightarrow \infty}1/T\int_{-T/2}^{+T/2} x^{2}(t)dt$$

Mathematically,

$$E = \int_{-\infty}^{+\infty} x^{2}(t)dt$$

Existence of these signals is infinite over time. These signals exist for limited period of time.
Energy of power signal is infinite over infinite time. Power of the energy signal is zero over infinite time.

解决的例子

示例1-求信号的幂$ z(t)= 2 \ cos(3 \ Pi t + 30 ^ {o})+ 4 \ sin(3 \ Pi + 30 ^ {o})$

解决方案-上述两个信号彼此正交,因为它们的频率项彼此相同,并且它们具有相同的相位差。因此,总功率将是单个功率的总和。

设$ z(t)= x(t)+ y(t)$

其中$ x(t)= 2 \ cos(3 \ Pi t + 30 ^ {o})$和$ y(t)= 4 \ sin(3 \ Pi + 30 ^ {o})$

$ x(t)的幂= \ frac {2 ^ {2}} {2} = 2 $

$ y(t)的幂= \ frac {4 ^ {2}} {2} = 8 $

因此, $ P(z)= p(x)+ p(y)= 2 + 8 = 10 $ …答案。

示例2-测试给定$ x(t)= t ^ {2} + j \ sin t $的信号是否共轭?

解决方案-在这里,实数部分为t 2是偶数,奇数部分(虚数)为$ \ sin t $是奇数。因此,以上信号为共轭信号。

示例3-验证$ X(t)= \ sin \ omega t $是奇数信号还是偶数信号。

解决方案-给定$ X(t)= \ sin \ omega t $

通过时间反转,我们将获得$ \ sin(-\ omega t)$

但是我们知道$ \ sin(-\ phi)=-\ sin \ phi $。

因此,

$$ \ sin(-\ omega t)=-\ sin \ omega t $$

这满足了信号为奇数的条件。因此,$ \ sin \ omega t $是一个奇数信号。