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SC · 信号基础

信号的分类

看到信号,先问两件事:时间轴是线还是点,模式是否重复。这两个问题决定了信号的种类。

为这个信号挑选分类标签

浅色曲线才是真正的信号:每个瞬间都有值,同样的形状以固定间隔重复。逐一叠上三个候选标签,找出无缝吻合的那个。

点击切换候选标签。
所选标签与条件
离散 · 非周期 x[n] n ∈ ℤ
只留点就丢掉了曲线之间的所有值。把连续信号叫作离散,是不吻合的标签。
不吻合

时间轴是线还是点

连续时间信号在每个实数时刻 t 都有值,时间轴是不间断的线。离散时间信号只在整数下标 n 处有值,时间轴是点,记法用方括号 x[n]。

模式是否重复

若把信号平移某个正数 T 后保持不变,它就是周期信号,条件是 x(t) = x(t + T)。满足此式的最小 T 是基本周期。若根本不存在这样的 T,信号就是非周期的。

观察x(t) = x(t + T)
周期条件:平移 T 后不变。
选择x[n] = x[n + ?]
离散:平移下标 N 后相同即为周期。
填空x(t) = x(t + ?)
一个周期相同,则整数 k 倍也都相同。
自己来T = ?
cos(ωt) 的基本周期是 2π/ω。

两个问题彼此独立

连续还是离散,与周期还是非周期分开判定,所以四个格子都可能出现。落在哪个格子,靠分别回答两个问题来确定。

连续 · 周期
正弦波
连续 · 非周期
单次脉冲
离散 · 周期
重复的样本序列
离散 · 非周期
录制的噪声

回到第一屏

把浅色曲线无缝解释清楚的标签是连续 · 周期。因为每个瞬间都有值,只用点的标签不吻合,只看一段的标签漏掉了重复,停在接近。分类归根结底就是依次回答两个独立的问题:时间轴是线还是点,模式会不会回来。

信号沿两个独立的轴分类。若时间轴在每个 t 都有定义,就是连续时间 x(t);若只在整数下标 n 有定义,就是离散时间 x[n]。若对某个正数 T 有 x(t) = x(t + T),信号是周期的;若不存在这样的 T,则为非周期。最小的 T 是基本周期
进入后续单元

分类是每个信号故事的第一颗扣子。连续与离散之分往后通向采样定理,而周期性正是傅里叶级数把周期信号展开成正弦波之和的起点。下一单元基本信号将搭建信号的字母表:冲激 · 阶跃 · 指数。