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14.3 : 卷积:数学、图形和离散信号

在任何 LTI(线性时不变)系统中,两个信号的卷积都使用卷积运算符表示,假设所有初始条件均为零。卷积积分可分为两部分:零输入或自然响应和零状态或强制响应,其中 t_0 表示初始时间。

为了简化卷积积分,假设输入信号和脉冲响应对于负时间值均为零。图形卷积过程涉及四个步骤:折叠、移位、乘法和积分。

考虑具有指定输入脉冲信号和输出响应的 RC 电路。首先,通过沿 y 轴创建输入信号的镜像来执行折叠。然后是移位,其中折叠信号沿时间轴滑动。接下来,逐点进行折叠和移位信号的乘法。最后,对结果信号随时间积分以提供卷积结果。此过程可以用图形表示。

在离散时间卷积中,系统的响应是通过将输入应用于离散时间系统并使用脉冲响应和卷积和来确定的。离散输入信号 x[n] 和脉冲响应 h[n] 的卷积形成系统响应的卷积和:

Equation1

此和计算每个离散时间步骤 n 的输出信号 y[n]。了解连续和离散卷积对于分析 LTI 系统并预测其响应各种输入的行为至关重要。

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ConvolutionLTI SystemConvolution OperatorConvolution IntegralZero input ResponseZero state ResponseImpulse ResponseRC CircuitFoldingShiftingMultiplicationIntegrationDiscrete time ConvolutionConvolution SumOutput Signal

来自章节 14:

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