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訊號與系統學習難點之衝激響應h(t)=0對系統因果性的判定

當我們學習到訊號與系統的線性時不變系統這一章節時,發現對突然出現的單位衝激響應h(t) 有所疑惑,更疑惑的是“當滿足h(t)=0(t<0),系統就具有因果性”這句話,那麼接下我就 以我的經歷“從惑到明”來解釋它!

當滿足h(t)=0(t<0),系統就具有因果性”,我們先看看這句話,然後我們再運用我們語文常用的伎倆來分解分析它:

①首先是h(t)即單位衝激響應,這是什麼東西?我們用書本上的定義來描述它:所謂的單位衝激響應就是輸入訊號為單位衝激訊號δ(t)所對應的系統輸出,常用h(t)來表示。簡而言之,h(t)就是輸入為δ(t)的輸出訊號。

②那麼我們再看第二點“因果性”,這就需要我們來了解什麼是系統的“因果性”,它定義為:一個系統在任何時刻的輸出只取決於現在及過去的輸入,那麼則稱該系統具有因果性。說白了,就是說現在的輸出訊號只和現在的輸入或者以前的輸入有關,不可能和將來的也就是還沒發生的輸入訊號有關。用一個例子來說明: y(t)=x(t)輸出為y(t),輸入為x(t),在t=t0時刻時,y(t0)的值由x(t0)決定;當前時刻輸出由當前時刻輸入決定 y(t)=x(t-T)輸出為y(t),輸入為x(t),在t=t0時刻時,y(t0)的值由x(t0-T)決定;(T為正數) 當前時刻輸出由當前時刻以前的輸入決定 y(t)=x(t+T)輸出為y(t),輸入為x(t),在t=t0時刻時,y(t0)的值由x(t0+T)決定; 當前時刻輸出由當前時刻以後的輸入決定(顯然這時輸入是將來輸入,故沒法具有因果性)。

③最後我們看看核心點“滿足h(t)=0(t<0)”,這從公式上就知道在t<0時,h(t)=0,然後我們再連線起δ(t)的知識,它是只在t=0處有值(此處可以這樣認為),那麼它作為輸入訊號進入系統,因為要使系統具有因果性,則輸出只能和現在的輸入或者以前的輸入有關,也就是說δ(t)在系統只能延時或不變,絕不可以超前,此處延時就是h(t-t0)的數學公式,此處超前就是h(t+t0)的數學公式,轉換成影象就是“左加右減”,延時h(t-t0)右移,超前h(t+t0)左移,而δ(t)它是只在t=0處有值,所以當使系統滿足因果性時h(t)只可能在右邊有值,左邊不可能有值即為0。即當滿足h(t)=0(t<0),系統就具有因果性