第10遍學(xué)信號與系統(tǒng)

雖然說10遍有點夸張了吧,但是前9遍很不幸,又忘光了。怎么說,本科的課件又翻出來了,最近看信號處理的東西又云里霧里了。這里只再提一次需要用到的東西,以及一些重讀的感受。

Chap1 基本概念

講了一些基本的概念,包括辨別信號的種類

確定信號和不確定信號:信號與系統(tǒng)里只研究確定信號,隨機信號里分析隨機信號。隨機信號在任意時刻的取值都具有不定性,只知道統(tǒng)計特性。(感覺其實確定信號里最愛討論的是沖激函數(shù)\delta(k)). 思考,然而隨機信號在哪里用了/用上了呢?

判斷是否周期信號:好像不怎么用

因果和反因果信號: t小于0時是否為0。 實際中研究的都是因果系統(tǒng)。

線性時不變系統(tǒng): LTI

差分方程: 例子,某人在銀行存款,月息為\beta,求第k個月存款, 但是在信號里面,這種用差分方程描述的東西….怎么沒什么印象。 模擬的框圖倒是可以用乘法器,加法器和延遲單元(移位構(gòu)成)。當(dāng)時有一類??碱}是根據(jù)框圖寫出差分方程。
y(k) = y(k-1)+\beta y(k-1) +f(k)
信號與系統(tǒng)這門課在干什么: 大部分時候都是為了求出這個系統(tǒng)的相應(yīng)是什么。不慣是時域分析,還是所謂的在頻域上分析。為什么在頻域上分析呢?因為時域上的卷積=頻域上的相乘,簡單,而且頻率描述著變化的快慢。

Chap2/3 時域上的分析

這章感覺是專門為考試而生的章節(jié),除了考試好像就從來沒用到過了。 但是高數(shù)上求微分方程經(jīng)典解有時間翻翻還是很有意思的。

穩(wěn)態(tài)暫態(tài)零輸入零狀態(tài)…..

而且卷積的求解一般也是在分段積分, 感覺這章就真在一直考試,也不難,跳過,日后可能會有新的認知吧。

chap2 為連續(xù),解微分方程,chap3 為離散,解差分方程,都在求特征根。微分和差分,都在一個變化快慢。

chap4 連續(xù)系統(tǒng)的頻域分析

以正弦信號和虛指數(shù)信號為基本信號。

矢量正交和正交分解:內(nèi)積為0,空間中的信號可以表示為他們的線性組合(投影)。

函數(shù)正交,正交函數(shù)集,完備正交函數(shù)集

傅里葉級數(shù) \Omega=\frac{2\pi}{T}, 稱為基波,2\Omega, 3\Omega為二次諧波,三次諧波。

頻譜圖反應(yīng)信號全貌的三個基本特征,即基波頻率,各諧波幅度和相位。頻率高低相應(yīng)于波形變化款滿,諧波幅度大小反應(yīng)時域波形幅值大小,相位的變化關(guān)系到波形在時域中出現(xiàn)的不同時刻。 周期信號的頻譜具有諧波型,譜線位置是\Omega的整數(shù)倍,一般具有收斂性,總趨勢減小。

舉了一個sa函數(shù)的例子,周期大小和譜線的密度,幅值。

非周期信號的傅里葉變換,則T\rightarrow \infty. 譜線間隔變小,趨近于0. F(j\omega) 稱為頻譜密度函數(shù)。(還真忘了這個名字)

常見的傅里葉變換對

time frequency
e^{-at}\xi(t) \frac{1}{a+jw}
g_\tau(t) \tau Sa(\frac{w\tau}{2})
\delta(t) 1
1 2\pi \delta(w)

點評:當(dāng)年做了很多的變換,可是現(xiàn)在回過頭來再看,卻不知道實際意義到底在哪里。

性質(zhì):

  1. 時移特性
    f(t-t_0) \rightarrow e^{-jwt_0} F(jw)
  1. 對稱性
    f(jt) \rightarrow 2\pi f(-w)
    ?

  2. 頻移特性(調(diào)制/解調(diào))
    e^{jw_0t}f(t) \rightarrow F[j(w-w_0)]

  3. 尺度變換
    f(at) \rightarrow \frac{1}{|a|} F(j\frac{w}{a})

  4. 時域微分和和積分
    f^{(n)}(t) \rightarrow (jw)^n F(jw)

傅里葉級數(shù)的另一種求解方法: 看作是非周期信號的周期拓展。 即為非周期信號,求傅里葉變換,然后進行采樣。
f(t) = \delta_T(t) * f_0(t)\\ \delta_T = \sum_{m=-\infty}^{\infty} \delta(t-mT) \\ \delta_T(t) \rightarrow \frac{2\pi}{T} \sum_{n=-\infty}^{\infty}\delta(w-n\Omega)
求反變換,熟記傅里葉變換對,然后求原函數(shù),大部分情況下。 思考,那么計算機如何計算呢? 是不是我們學(xué)的大部分例題也只是考試呢?

采樣定理: fs>2fh

Laplace 變換

e^{jwt}的擴展,1. 因為有些信號不存在傅里葉變換 2. 給定初始狀態(tài)的系統(tǒng)難以頻域分析。

s = \sigma + jw ,以e^{st} 為基本信號。s域分析。

L變換一個很重要的為收斂域,只有選擇適當(dāng)?shù)?img class="math-inline" src="https://math.jianshu.com/math?formula=%5Csigma" alt="\sigma" mathimg="1">,才存在

拉式變換感覺后來就不怎么見過了,感覺總是在圍繞著 e^{-at}這種信號,而且也總是在講 初值定理,終值定理,收斂域,這些感覺起碼在音頻信號處理上,是沒見過的。刪繁就簡,先跳過。以前電路分析好像經(jīng)常用….

Chap6 Z變換

Z變換,拿可真就是…天天見到了。 Z變換是將離散信號從時域變換到z域的一種數(shù)學(xué)方法。

z = e^{st} = e^{(\sigma+jw)T}, Z變換也關(guān)注收斂域,只有收斂,才有Z變換。 Z變換感覺是圍繞著a^{k}的。必須標明收斂域,否則不唯一。

收斂域:

  1. 對于有限長的序列,其雙邊z變換在整個平面;
  2. 對因果序列,其z變換的收斂域為某個圓外區(qū)域;
  3. 對反因果序列,其z變換的收斂域為某個圓內(nèi)區(qū)域;
  4. 對雙邊序列,其z變換的收斂域為環(huán)狀區(qū)域;

還有很長的一部分在求Z變換,和Z的逆變換,以及Z域分析,解差分方程,求系統(tǒng)函數(shù)。

z域分析我能想到的存在的意義:物理上實現(xiàn)濾波器。

一些比較重要的概念z = \rho e^{j\theta}, \rho = e^{\sigma T}, T為取樣周期。

  1. s平面的左半平面(\sigma<0)--->z平面的單位圓內(nèi)部
  2. s平面的右半平面(\sigma >0)--->z平面的單位圓外部
  3. s平面的jw軸(\sigma=0)--->z平面中的單位圓上
  4. s平面上實軸(w=0)--->z平面的正實軸(\theta =0)

一點不合時宜的心得

因為之前學(xué)過,所以理解起來也不難,所以大概是在兩個小時左右掃完信號與系統(tǒng)這本書。

之前要用的時候也回來復(fù)習(xí)過,不過那個時候似乎沒限制這么多感悟。這回回來看主要是公式看不懂,再回來復(fù)習(xí)的時候覺得發(fā)現(xiàn)了很多問題。

  1. 我為什么學(xué)過信號覺得學(xué)的還好卻仍然看不懂公式,這回終于想明白了,我學(xué)的好,其實只是例題做的好,但是整個看一遍例題下來,我發(fā)現(xiàn)其實學(xué)的信號都是為了做題的信號,而不是真正的去深入的理解這個工具,比如為什么要變換域,這種變換和那種變換的不同。
  2. 例題上我覺得很Bug吧,反正會做例題不等于回信號,會加加減減微分積分并不是精髓,精髓是要真的理解。我真的感覺太強調(diào)結(jié)題了,知道怎么做而不知道為什么這么做。
  3. 下回再來看信號的話估計直接只看DSP了。如果是做語音信號的話,很多時候都在關(guān)注著系統(tǒng)函數(shù)和響應(yīng),以及為了達到這個目的,我怎么去設(shè)計系統(tǒng)函數(shù),給出一個系統(tǒng)函數(shù),在高頻和低頻上的表現(xiàn)是什么,而不是再解微分方程,差分方程。雖然說習(xí)題幫助理解,但是還是覺得當(dāng)年學(xué)這門課都在學(xué)結(jié)題,而且現(xiàn)在再看的話,如果只是這些題,依舊是簡單的,但是,我仍然對信號與系統(tǒng)了解很淺顯。
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