離散時間信號的(時間)自變量僅在離散時刻有定義。大多數(shù)離散時間信號是由對連續(xù)時間信號采樣得到的,取值上可以仍然取連續(xù)值。信號可以以時間序列表示,對于一維信號,以兩個向量方式表示,例如n = [-3, -2, -1, 0, 1, 2, 3]和x = [2, 1.2, -3.6, 0, 1, 4, 6.3]。更高維的信號也可以用多維向量表示。
基本介紹
在時間上依次出現(xiàn)的數(shù)值序列,例如,。相鄰兩個數(shù)之間的時間間隔可以是相等的,也可以是不等的。在前一情況下,設時間間隔為T秒,則離散信號可用符號來表示(圖1)。在間隔T 歸一化為1的條件下,T可以省略,即將表示為。既可表示整個序列, 也可表示離散信號在nT瞬間的值。
離散信號可以由連續(xù)時間信號抽樣得到。抽樣過程可用圖2來說明。在圖2中開關每隔T秒閉合,則輸出信號就是離散時間信號。間隔時間的長短決定抽樣的離散時間信號能否唯一地表示連續(xù)時間信號。抽樣定理指出:一個有限頻譜的連續(xù)時間信號,如果其頻譜只含有以下的角頻率分量,則信號可以用等間隔的抽樣值來唯一地表示的條件是,間隔T 必須滿足下述關系:
抽樣間隔T的倒數(shù)稱為抽樣頻率,用表示。從(1)式可見:最低的抽樣頻率應該是連續(xù)時間信號中最高頻率分量的兩倍。這個最低的抽樣頻率通常稱為奈奎斯特抽樣率。
在理論分析和實際應用中,經(jīng)常遇到兩種典型的離散信號,即單位抽樣信號和離散單位階躍信號。
或稱離散沖激信號,其定義為
由于只有單位抽樣信號的宗量等于零時,該信號才能取1的值,因此還應有
的序列形式如圖3。
它的定義為
上述兩種典型離散信號序列的關系為
和離散時間信號的自變量(時間)是離散的,但其幅度是連續(xù)可變的。如果幅度經(jīng)過量化編碼,則成為數(shù)字信號序列。
參考書目
鄭君里、楊為理、應啟珩著:《信號與系統(tǒng)》,人民教育出版社,北京,1981。
J.A.Cadzow,Discrete-時間 System,Prentice Hall,Englewood Cliffs,New Jersey, 1973.
在系統(tǒng)分析中,離散復指數(shù)信號是一個非常重要的基本信號,在序列的傅立葉分析含離散系統(tǒng)的頻率特性中得到廣泛的應用。它的作用相當于在連續(xù)信號和連續(xù)系統(tǒng)的傅立葉分析所用到的基本信號。離散復指數(shù)信號由尤拉公式可得為實部表示離散余弦序列,虛部為離散正弦曲線序列。
實指數(shù)序列是指序列值隨序列變化按指數(shù)規(guī)律變化的離散時間信號,常用的實指數(shù)序列為單邊實指數(shù)序列,當時,即
若,信號隨k指數(shù)增長,序列呈現(xiàn)發(fā)散;若,換句話說當介于0至1之間時,則信號隨指數(shù)衰減,序列呈現(xiàn)收斂。另外,若為正數(shù)時,信號的樣值不改變符號;若為負數(shù)時,信號的樣值符號交替變化。若,則。
如果,則當時,為發(fā)散序列;當時,為收斂序列。
正弦序列定義為或,其中為正弦序列的數(shù)字角頻率; 為正弦序列的振福;或為相移。對于連續(xù)時間正弦信號,具有以下兩個性質(zhì):
越大,信號變化的速率就越快;
對任何值,信號都是周期的。對于正弦曲線序列,以上兩項與連續(xù)信號相比有很大的不同。對于離散正弦序列,離散正弦序列在頻率與頻率時是完全相同的,連續(xù)時間正弦信號對于不同的就對應著不同的信號;而對于頻率為的離散時間正弦信號與頻率為,...這些離散正弦信號是完全相同的。因此在考慮離散正弦信號時,只需在某個間隔內(nèi)選擇頻率就可以。通常選擇或區(qū)間。通過以上的討論可知,離散正弦信號并不是隨的無限增加而無限增加其振蕩速率的。事實上,離散正弦序列的振蕩速率是隨從0(常數(shù)序列)開始增加的,直到為止,若繼續(xù)增加的話,其振蕩速率就會下降,直到(常數(shù)序列)為止。因此離散正弦信號的低頻段在為0,,...附近:而高頻段在為,附近,此時信號在每個點上都改變符號,產(chǎn)生最快速振蕩。
參考資料 >