訊號中為什麼引入卷積

2021-10-21 20:26:14 字數 674 閱讀 5817

卷積第一次出現應該是訊號系統中系統的時域分析一章,卷積貫穿了系統的時域分析,因此理解了卷積的概念對於理解系統的時域分析至關重要。今天就來看看卷積的來龍去脈,它是怎麼被引入的?

先補充一下訊號分解的預備知識。

訊號的分解方式:直流分量和交流分量;奇分量和偶分量;衝激訊號的疊加;實部分量和虛部分量,正交函式分量。

訊號分解為衝激訊號的疊加的推導過程要知道。因為有了訊號可分解為衝激訊號的疊加,所以後面才引入卷積積分的概念。(為什麼引入卷積?之所以引入卷積,是因為有了衝激)

卷積(convolution)方法的原理就是將訊號分解為衝激訊號之和,借助系統的衝激響應,從而求解系統對任意激勵訊號的零狀態響應。

理解卷積積分要依賴於三點:

輸入訊號可分解為衝激訊號(基本訊號)的疊加

衝激響應

線性時不變系統

由最後的表示式知,卷積的意義就是加權求和。就是將這一大串的求和用數學符號表示。求解系統的零狀態響應就輸入訊號和衝激響應的卷積。

卷積重要的物理意義就是:乙個函式(衝激響應)在另乙個函式(輸入訊號)上的加權求和。也可以理解為輸入訊號的每乙個點對輸出影響的程度的大小。

為什麼要引入衝激響應?

在輸入訊號的每乙個位置,疊加乙個衝激響應,就得到了輸出訊號。這就是衝激響應如此重要的原因。

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