SJTU Signal&System 期末整理

时间:2023-07-28 01:37:24       来源:哔哩哔哩

1 基本概念

系统的性质(system properties):(1)记忆系统(memory system):输入包含当前时刻之外的其他时刻;无记忆系统(memoryless system):输入仅与当前时刻相关;(2)因果系统(casual system):输出只取决于当前和该时刻之前的输入;(3)稳定性(stability): ,;(4)时变性(time invariance):系统自身性质与时间是否相关(判断方法:对信号先时移再变换与先变换再时移是否相等)(5)线性性(linearity):判断方法,已知  , 计算 是否成立


(相关资料图)

2 求解卷积(convolution)

Convolution Sum

Convolution Integral

卷积的求解法:

常用:图解法(画出x和h,确定重合区域,最后计算即可)

利用性质计算

3 求解微分方程(Differential Equation)

高数中教的是通解+特解的解法,这里不再赘述,而从物理意义上,我们更多使用零输入响应和零状态响应来理解

零输入响应(zero-input response):理解成x(t) = 0

零状态响应(zero-state response):理解成y(0) = y'(0) =  y''(0) = ... = 0

具体求解可以书上或者作业题找一道练练手,反正就是解两个微分方程呗,靠高数了

4 傅里叶级数(Fourier Series)

对于满足Dirichlet条件的周期函数,傅里叶级数可以把一些类波函数表示成一些三角函数相加

连续时间域上的傅里叶级数(CTFS)

CTFS性质

线性性: ,则  

Time Shifting: ,则 

Time Reversal:, 则 

共轭: , 则  

微分性:  , 则   

积分性:    , 则  

相乘: ,则 

Parseval Relation(等式的两边均代表平均功率)

离散时间域上的傅里叶级数(DTFS)

常见求FS的方法,

定义法:利用CTFS和DTFS的系数定义来求

运用展开式,将三角函数展开为指数形式,常用公式  ,  ,然后比较系数即可

5 傅里叶变换

连续时间傅里叶变换(CTFT)

然后这里主要涉及到的题型是傅里叶变换的求解,同时从这几年期末考试的情况来看,基本的傅里叶变换、拉普拉斯变换和z变换是会在appendix里面给出的,所以不需要去背常用的一些FT/LT/ZT,我们需要重点关注的是性质,然后灵活应用性质即可。对于性质,个人建议的学习方法是考前全部自己手推一遍,然后现在复习的时候就尽可能不要翻书了,把性质要牢记于心。上学期考数理方法的时候就感觉这个复习方法很好用,性质很快就熟记了

CTFT性质

线性性:,则 

Time Shifting:  

Frequency Shifting: , 则  

Time/Frequency Scaling:  , 则  

共轭:   , 则  

微分性: , 则  

积分性: , 则  

对偶性: 

相乘: ,则  

Parseval Relation

离散时间傅里叶变换(DTFT)

DTFT性质

线性性:

Time Shifting:   ,

Frequency Shifting:

共轭:   

微分性: , 则  

积分性: , 则  

相乘:

卷积:

Parseval Relation

System Analysis

主要利用的性质

微分性:

积分性:

解答:利用微分性可得

(利用基本的Pair即可)

调制与解调(Modulation & Demodulation)

可以看一个例子来理解,这一块基本考试就是这一种方式了,会考察调制的结果,然后设计一个解调函数。

调制结果的计算比较简单,只需要利用公式

解调的话一般来说还是需要利用函数平移,然后利用一个低通滤波器即可。这一块要求不高,简单理解即可。

采样(Sampling)

采样定理就是需要保证采样值可以包含原始信号的所有信息,被采样的信号可以不失真地还原成原始信号。

要求: 

6 拉普拉斯变换(Laplace Transform)

Laplace Tranform和Fourier Transform之间重要的区别在于LT有ROC限制,满足条件的ROC应该是使得 成立的 Re{s}

关于ROC的pole图,大家可以参考一下其他资料(受篇幅限制),理解起来不难,有些题可能需要你画出来pole。

求Laplace反变换, .

求解方法,先拆分成常见形式(系数可以用留数定理,很快可以算出来),最后别忘了对ROC分类讨论

其他一些常见形式,

, 待定系数同样用留数定理可快速求解

,一般可以写成三角函数的形式

LT性质与FT类似,在此就不占用空间啦(主要b站有公式上限orz)

初值/终值定理

system是否casual/stable的判断

casual system:最右端极点在右半平面

stable system:jw轴包含在ROC内即可

Steady-state Response

输入为

输出为

然后相关的系统框图需要有一定了解,个人认为系统框图可以考场现推,没有太大的必要死记硬背,就先把x的一阶二阶导设出来,然后化简式子连接即可。

然后还有一类题是用LT解微分方程,有初始值时,需要注意以下即可

7 Z变换(Z Transform)

最常见的z变换pair基本就是 然后针对ROC,x[n]若为右单边,  ; x[n]若为左单边,  ; x[n]若为双边, 是一个圆环

反z变换的求法

先做 , 然后利用留数定理拆分成以下形式

得到反变换形式,

ZT性质与FT类似,在此就不占用空间啦(主要b站有公式上限orz)

初值定理与终值定理

system是否casual/stable的判断

LTI stable: ROC包含单位圆

LTI casual: 在无穷远处收敛,即H(z)分母阶数比分子高,ROC包含z平面上的无穷

系统框图个人感觉和Laplace差不多,其实这仨掌握一个其他都是同理的。

解微分方程:

欢迎各位大佬提出建议啦~b站只允许插100个公式+图片,所以很多内容被迫删除,选取了最重要+最基础的一些

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