首页电子与通信技术信息处理技术信号与系统 09 §2.3.1-2 卷积积分与图解.pptx

09 §2.3.1-2 卷积积分与图解.pptx

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本课件从信号的时域分解入手推导卷积积分:先把任意信号分解为一系列窄脉冲之和,利用时不变性、齐次性与叠加性得到任意激励下的零状态响应即卷积积分;随后给出卷积积分的定义,并把卷积过程分解为换元、反转平移、乘积、积分四步图解。

节导览页,列出信号的时域分解与卷积积分、卷积的图解法两项内容
预备知识页,说明用脉宽Δ的脉冲p(t)近似表示信号的思路
分解页,说明各序号脉冲由f(kΔ)加权并平移的p(t-kΔ)表示
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第1页:卷积积分

§2.3 卷积积分

  • 信号的时域分解与卷积积分
  • 卷积的图解法

第2页:信号的时域分解预备知识

一、信号的时域分解与卷积积分

1.信号的时域分解:预备知识,由图示直观看出如何用窄脉冲p(t)近似f1(t)。

第3页:任意信号分解为脉冲串

任意信号分解:

  • “0”号脉冲高度f(0)、宽度为Δ,用p(t)表示为 f(0)Δp(t)
  • “1”号脉冲高度f(Δ)、宽度为Δ,用p(t-Δ)表示为 f(Δ)Δp(t-Δ)
  • “-1”号脉冲高度f(-Δ)、宽度为Δ,用p(t+Δ)表示为 f(-Δ)Δp(t+Δ)

第4页:任意信号作用下的零状态响应

2. 任意信号作用下的零状态响应 yzs(t)

根据h(t)的定义:δ(t) → h(t);由时不变性:δ(t-τ) → h(t-τ);由齐次性:f(τ)δ(t-τ) → f(τ)h(t-τ);由叠加性得 yzs(t),即卷积积分。

第5页:卷积积分的定义

3. 卷积积分的定义

已知定义在区间(–∞,∞)上的两个函数f1(t)和f2(t),则定义积分 f(t) = ∫f1(τ)f2(t-τ)dτ 为f1(t)与f2(t)的卷积积分,简称卷积;记为 f(t) = f1(t) * f2(t)。

注意:积分是在虚设的变量τ下进行的,τ为积分变量,t为参变量,结果仍为t的函数。

第6页:卷积的图解法

二、卷积的图解法

卷积过程可分解为四步:

  • (1)换元:t换为τ,得f1(τ),f2(τ)
  • (2)反转平移:由f2(τ)反转→f2(–τ),右移t→f2(t-τ)
  • (3)乘积:f1(τ)f2(t-τ)
  • (4)积分:τ从–∞到∞对乘积项积分

注意:t为参变量。

第7页:求某一时刻卷积值

求某一时刻卷积值

图解法一般比较繁琐,确定积分的上下限是关键;但若只求某一时刻卷积值还是比较方便的。

例:f1(t)、f2(t)如图所示,已知 f(t) = f2(t) * f1(t),求 f(2)。

  • (1)换元得f1(τ)
  • (2)得f1(–τ)
  • (3)f1(–τ)右移2得f1(2–τ)
  • (4)f1(2–τ)乘f2(τ)
  • (5)积分,得 f(2) = 0(面积为0)

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