ELEC270 W1

ELEC270 WEEK1

前言

开局做实验写report再加上一个数据库,还没反应过来的我被一套连招打得猝不及防・゚( ノд`゚),再加上这学期我想摆脱愚笨的PDF-公众号体系,还要从零开始摸索搞个博客(也就是你现在看到的这个网站)……于是笔记一拖再拖,以至于week5都要到来了,我才匆匆把week1的笔记本补上。

不过这几天应该会快速跟上教学进度。

笔记原是兴趣与复习所求,不过后来机构指校友力找上门来,我喜上眉梢恰了这份烂钱(?),这便成了一份工作。听上去属于是恶堕了,但其实对我而言没什么差别。相反,我只能对它更加负责了。(还有一个机构搞的微信群,为了保证阅读复习时的纯洁性我就放在末尾了——)

本博客草草创建,简陋不堪。本人才疏学浅,笔记也不过给诸君作一参考。如有疑惑/错漏/建议 还请使用这个匿名提问箱,我会一一回复。

https://www.tapechat.net/uu/5r0pL8/ZV9H0543

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1 信号与系统的基本盘

咱们这课,说是ELEC,其实就是打了MTH开头的课。但我要这么说,数学系的同学估计血压那是轰的一下就滋上来了,毕竟咱们这里不少东西还是工程味儿浓厚。只能说,啊,工程数学,工程数学。

信号与系统,顾名思义,这是研究信号,研究发送与接受的科目。所以当我们在学这门科目的时候,思考方式要足够灵活,很多乍一眼有点迷惑的东西,其实是因为现实中的交流有其对应之存在。

1.1信号的种类

1.以值域划分

  • 模拟信号 Analogue Signal ——————取值连续的信号(精度无限)

  • 数字信号 Digital Signal ————————取值离散的信号(精度有限)

2.以定义域划分

  • 连续信号 Continuous Times Signal ——时间连续的信号(无限采样)

  • 离散信号 Discrete Time Signal ————时间离散的信号(有限采样)

3.以周期划分

  • 周期信号 Periodic Signal ——————定时重复的信号(有周期 T)

  • 非周期信号 Non-Periodic Signal ———无法完全重复的信号(周期 T 无穷大)

    • 为什么非周期信号要说的那么拗口?因为部分重复可能存在的,别被迷惑了。

4.以解析性划分

  • 确定信号 Deterministic Signal ———— 可预测的信号(可用数学公式表达)

  • 随机信号 Random Signal ——————— 不可预测的信号(不可用数学公式表达)

5.以对称性划分

  • 奇信号 Odd Signal
  • 偶信号 Even Signal

6.以物理性质划分

  • 功率信号 Power Signal ———————— 总能量无限平均功率有限(如交流电源)

    • 计算周期信号功率应使用公式 \(\frac 1 T \int^{T}_{0}{ f(t)^2 dt}\)
  • 能量信号 Energy Signal ———————— 总能量有限平均功率为0 (如电池)

    • 计算总能量应使用公式 \(\int{ f(t)^2 dt}\)

    • 哪怕对于公式变为求和的离散信号也是如此,把每个离散值都当做宽度为1的长条形就好。

    • 直接积分和能量计算不仅结果不同,还可能改变有/无限的性质(参考\(\frac{1}{x}\)\(\frac{1}{x^2}\)积分结果的异同)

上面所有划分方法都是相互平行互不干扰的,不存在在某个划分下是某种类那么在另一个划分下就必然是某种类的说法。

除了随机信号。一般来说随机信号不会是能量信号,而是功率信号。不过这个结论我也没有问过老师,等什么时候问到了结果会在此更新。

1.2Elementary Functions 基础方程(?)

\(u(t), r(t), \delta(t)\) 三巨头

  1. \(u(t)\) Unit step

    image-20211025041403523 \[ u(t)=\left\{ \begin{array}{rcl} 1 & \mbox{for} & t\geq0 \\ 0 & \mbox{for} & t<0 \end{array}\right. \]

  2. \(r(t)\) Unit ramp

    image-20211025042559013 \[ r(t)=\left\{ \begin{array}{rcl} t & \mbox{for} & t\geq0 \\ 0 & \mbox{for} & t<0 \end{array}\right. \]

  3. \(\delta(t)\) Unit impulse

    image-20211025043052964 \[ r(t)=\left\{ \begin{array}{rcl} \infty & \mbox{for} & t=0 \\ 0 & \mbox{for} & otherwise \end{array}\right. \] \(\delta(t)\) 的定义有点奇特,需要单独说一下。

这个函数这是个非常工科的产品,因为它的定义是:当且仅当 t=0 时\(\delta(t)\) 不为0,且积分等于1。

这个函数在国内呢,叫“单位冲激函数”,是一个为了分析而理想化的脉冲。要知道在现实生活中,我们这种信号系统里面会有很多脉冲,所以说就搞出了这样一个函数用于分析……

  1. 我们仨

    三巨头之间存在一个积分与微分的层级关系:

  • \(\int_{-\infty}^{t}{ \delta(t) dt}=u(t)\)
  • \(\int_{-\infty}^{t}{ u(t) dt}=r(t)\)

week 1的部分就到此为止了。这些东西其实也是冷饭,咱们这学期真正有所不同的要从傅里叶才开始,也就是week3。前两周的笔记……咱们就图1乐吧( ´_ゝ`)

不过写还是得写,因为说实话,虽然简单,但也会略微有些小坑。比如说信号分类啥的如果对有些分类其实是纯凭直觉有些模糊,遇到一些刁钻的问题就会出错。

要是有啥笔记以外的问题想要探讨,其实咱们270已经有一个微信群了。但你要是不嫌弃来加一下校友力给的群呢……那可太好了,毕竟我在恰烂钱嘛~ 这里人少,咱们有问题就可以问( ゚∀。)(尝试找到该群存在的意义

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