【数字信号处理】线性时不变系统 LTI “ 输入 “ 与 “ 输出 “ 之间的关系 ( 线性卷积计算方法列举 | 线性卷积计算案例一 | 根据 线性卷积 定义直接计算 卷积 )
文章目錄
- 一、線性卷積計算方法
- 二、線性卷積計算示例一 ( 直接法 )
一、線性卷積計算方法
線性卷積計算方法 :
- 直接法 : 根據(jù) 線性卷積 定義 直接計算 ;
- 圖解法 :
- 不進(jìn)位乘法 :
- 編程計算 :
二、線性卷積計算示例一 ( 直接法 )
給定如下兩個序列 :
x(n)={1,?1,2}[0,2]x(n) = \{ 1 , -1, 2 \}_{[0,2]}x(n)={1,?1,2}[0,2]?
h(n)={3,0,?1}[0,2]h(n) = \{ 3, 0, -1\}_{[0,2]}h(n)={3,0,?1}[0,2]?
求 y(n)=x(n)?h(n)y(n) = x(n) * h(n)y(n)=x(n)?h(n) ;
x(n)x(n)x(n) 可以表示成如下序列 :
x(n)=δ(n)?δ(n?1)+2δ(n?2)x(n) = \delta(n) - \delta(n - 1) + 2\delta(n - 2)x(n)=δ(n)?δ(n?1)+2δ(n?2)
當(dāng)輸入為 δ(n)\delta(n)δ(n) 時 , 輸出為 h(n)={3,0,?1}h(n) = \{ 3, 0, -1\}h(n)={3,0,?1} ;
δ(n)→h(n)={3,0,?1}\delta(n) \rightarrow h(n) = \{ 3, 0, -1\}δ(n)→h(n)={3,0,?1}
當(dāng)輸入為 ?δ(n?1)- \delta(n - 1)?δ(n?1) 時 , 輸出為 ?h(n?1)-h(n - 1)?h(n?1) , 先將 h(n)h(n)h(n) 右移一位變?yōu)?h(n?1)={0,3,0,?1}h(n - 1) = \{0, 3, 0, -1\}h(n?1)={0,3,0,?1} , 然后再將其取負(fù) ?h(n?1)={0,?3,0,1}-h(n - 1) = \{0, -3, 0, 1\}?h(n?1)={0,?3,0,1} ;
δ(n)→?h(n?1)={0,?3,0,1}\delta(n) \rightarrow -h(n - 1) = \{0, -3, 0, 1\}δ(n)→?h(n?1)={0,?3,0,1}
當(dāng)輸入為 2δ(n?2)2 \delta(n - 2)2δ(n?2) 時 , 輸出為 2h(n?2)2h(n - 2)2h(n?2) , 先將 h(n)h(n)h(n) 右移 2 位變?yōu)?h(n?2)={0,0,3,0,?1}h(n - 2) = \{0, 0, 3, 0, -1\}h(n?2)={0,0,3,0,?1} , 然后再將其乘以 2 得到 2h(n?2)={0,0,6,0,?2}2 h(n - 2) = \{0, 0 , 6, 0, -2\}2h(n?2)={0,0,6,0,?2} ;
2δ(n?2)→2h(n?2)={0,0,6,0,?2}2 \delta(n - 2) \rightarrow 2 h(n - 2) = \{0, 0 , 6, 0, -2\}2δ(n?2)→2h(n?2)={0,0,6,0,?2}
x(n)=δ(n)?δ(n?1)+2δ(n?2)x(n) = \delta(n) - \delta(n - 1) + 2\delta(n - 2)x(n)=δ(n)?δ(n?1)+2δ(n?2)
對應(yīng)的輸出序列 :
y(n)=h(n)?h(n?1)+2h(n?2)y(n) = h(n) - h(n - 1) + 2h(n - 2)y(n)=h(n)?h(n?1)+2h(n?2)
{3,0,?1}\{ 3, 0, -1\}{3,0,?1}
{0,?3,0,1}\{0, -3, 0, 1\}{0,?3,0,1}
{0,0,6,0,?2}\{0, 0 , 6, 0, -2\}{0,0,6,0,?2}
三個序列相加的結(jié)果是 {3,?3,5,1,?2}\{3, -3, 5 , 1, -2\}{3,?3,5,1,?2} , nnn 的取值范圍是 000 ~ 444 ;
線性時不變 系統(tǒng)中 , 先變換后移位 與 先移位后變換 得到的 輸出序列 是相同的 ;
最終結(jié)果為 :
y(n)=h(n)?h(n?1)+2h(n?2)={3,?3,5,1,?2}[0,4]y(n) = h(n) - h(n - 1) + 2h(n - 2) = \{3, -3, 5 , 1, -2\}_{[0, 4]}y(n)=h(n)?h(n?1)+2h(n?2)={3,?3,5,1,?2}[0,4]?
上述 根據(jù) " 線性卷積 " 定義 , 直接計算 ;
" 輸出序列 " 等于 " 輸入序列 " 與 " 系統(tǒng)單位脈沖響應(yīng) " 的卷積 ;
輸入序列為 : x(n)=δ(n)?δ(n?1)+2δ(n?2)x(n) = \delta(n) - \delta(n - 1) + 2\delta(n - 2)x(n)=δ(n)?δ(n?1)+2δ(n?2)
系統(tǒng)脈沖響應(yīng)為 : h(n)={3,0,?1}[0,2]h(n) = \{ 3, 0, -1\}_{[0,2]}h(n)={3,0,?1}[0,2]?
輸出序列 : 就是 x(n)?y(n)x(n) * y(n)x(n)?y(n) 的卷積 ;
這里求出 " 輸出序列 " 即可得到 x(n)?y(n)x(n) * y(n)x(n)?y(n) 的卷積結(jié)果 ;
總結(jié)
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