【数字信号处理】傅里叶变换性质 ( 序列对称分解定理示例 | 共轭对称序列与原序列之间的关系 | 共轭反对称序列与原序列之间的关系 )
文章目录
- 一、序列对称分解定理示例
- 1、序列对称分解定理
- 2、因果序列
- 3、求解过程
- n < 0 情况
- n = 0 情况
- n > 0 情况
- 实因果序列的对称序列与原序列关系
一、序列对称分解定理示例
实因果序列 h(n)h(n)h(n) ,
其 共轭对称序列 he(n)h_e(n)he(n) ,
其 共轭反对称序列 ho(n)h_o(n)ho(n) ,
找出 h(n)h(n)h(n) 与 he(n)h_e(n)he(n) 序列的关系 , h(n)h(n)h(n) 与 ho(n)h_o(n)ho(n) 序列的关系 ;
1、序列对称分解定理
任意一个 序列 x(n)x(n)x(n) , 都可以使用其 共轭对称序列 xe(n)x_e(n)xe(n) 与 共轭反对称序列 xo(n)x_o(n)xo(n) 之和来表示 ;
x(n)=xe(n)+xo(n)x(n) = x_e(n) + x_o(n)x(n)=xe(n)+xo(n)
共轭对称序列 xe(n)x_e(n)xe(n) 与 原序列 x(n)x(n)x(n) 之间的关系如下 :
xe(n)=0.5[x(n)+x∗(−n)]x_e(n) = 0.5[x(n) + x^*(-n)]xe(n)=0.5[x(n)+x∗(−n)]
共轭反对称序列 xo(n)x_o(n)xo(n) 与 原序列 x(n)x(n)x(n) 之间的关系如下 :
xo(n)=0.5[x(n)−x∗(−n)]x_o(n) = 0.5[x(n) - x^*(-n)]xo(n)=0.5[x(n)−x∗(−n)]
2、因果序列
① 离散时间系统因果性 :
" 离散时间系统 " nnn 时刻 的 " 输出 " ,
只取决于 nnn 时刻 及 nnn 时刻 之前 的 " 输入序列 " ,
与 nnn 时刻之后 的 " 输入序列 " 无关 ;
离散时间系统 的 " 输出结果 " 与 " 未来输入 " 无关 ;
" ② 离散时间系统因果性 " 的 充分必要条件是 :
h(n)=0n<0h(n) = 0 \ \ n < 0h(n)=0 n<0
模拟系统的 " 单位冲激响应 " , 必须 从 000 时刻开始才有值 , 是 " 单边序列 " 类型中的 " 右边序列 " , 000 时刻的值 也就是 起点不能为 000 ;
3、求解过程
h(n)h(n)h(n) 实序列的奇偶对称 :
- 偶对称 ( 共轭对称 ) : he(n)=he(−n)h_e(n) = h_e(-n)he(n)=he(−n)
- 奇对称 ( 共轭反对称 ) : ho(n)=−ho(−n)h_o(n) = -h_o(-n)ho(n)=−ho(−n)
n < 0 情况
h(n)h(n)h(n) 是因果序列 , 对于 n<0n< 0n<0 时 , h(n)=0h(n) = 0h(n)=0 ,
根据 序列对称分解定理 , 共轭对称序列 xe(n)x_e(n)xe(n) 与 原序列 x(n)x(n)x(n) 之间的关系 , 可以得到
he(n)=0.5×[h(n)+h(−n)]h_e(n) = 0.5 \times [h(n) + h(-n)]he(n)=0.5×[h(n)+h(−n)]
其中 , 将 h(n)=0h(n) = 0h(n)=0 代入上式 , 可得到
he(n)=0.5×[h(n)+h(−n)]=0.5×[0+h(−n)]=0.5×h(−n)h_e(n) = 0.5 \times [h(n) + h(-n)] = 0.5 \times [0 + h(-n)] = 0.5 \times h(-n)he(n)=0.5×[h(n)+h(−n)]=0.5×[0+h(−n)]=0.5×h(−n)
根据 序列对称分解定理 , 共轭对称序列 xe(n)x_e(n)xe(n) 与 原序列 x(n)x(n)x(n) 之间的关系 , 可以得到
ho(n)=0.5×[h(n)−h(−n)]h_o(n) = 0.5 \times [h(n) - h(-n)]ho(n)=0.5×[h(n)−h(−n)]
其中 , 将 h(n)=0h(n) = 0h(n)=0 代入上式 , 可得到
ho(n)=0.5×[h(n)−h(−n)]=0.5×[0−h(−n)]=−0.5×h(−n)h_o(n) = 0.5 \times [h(n) - h(-n)] = 0.5 \times [0- h(-n)] = -0.5 \times h(-n)ho(n)=0.5×[h(n)−h(−n)]=0.5×[0−h(−n)]=−0.5×h(−n)
n = 0 情况
由于 he(n)h_e(n)he(n) 是偶对称的 , ho(n)h_o(n)ho(n) 是奇对称的 , 因此有
he(0)=h(0)h_e(0) = h(0)he(0)=h(0)
ho(0)=0h_o(0) = 0ho(0)=0
n > 0 情况
h(n)h(n)h(n) 是因果序列 , 对于 n>0n > 0n>0 时 , h(−n)=0h(-n) = 0h(−n)=0 ,
根据 序列对称分解定理 , 共轭对称序列 xe(n)x_e(n)xe(n) 与 原序列 x(n)x(n)x(n) 之间的关系 , 可以得到
he(n)=0.5×[h(n)+h(−n)]h_e(n) = 0.5 \times [h(n) + h(-n)]he(n)=0.5×[h(n)+h(−n)]
其中 , 将 h(−n)=0h(-n) = 0h(−n)=0 代入上式 , 可得到
he(n)=0.5×[h(n)+h(−n)]=0.5×[h(n)+0]=0.5×h(n)h_e(n) = 0.5 \times [h(n) + h(-n)] = 0.5 \times [h(n) + 0] = 0.5 \times h(n)he(n)=0.5×[h(n)+h(−n)]=0.5×[h(n)+0]=0.5×h(n)
根据 序列对称分解定理 , 共轭对称序列 xe(n)x_e(n)xe(n) 与 原序列 x(n)x(n)x(n) 之间的关系 , 可以得到
ho(n)=0.5×[h(n)−h(−n)]h_o(n) = 0.5 \times [h(n) - h(-n)]ho(n)=0.5×[h(n)−h(−n)]
其中 , 将 h(−n)=0h(-n) = 0h(−n)=0 代入上式 , 可得到
ho(n)=0.5×[h(n)−h(−n)]=0.5×[h(n)−0]=−0.5×h(n)h_o(n) = 0.5 \times [h(n) - h(-n)] = 0.5 \times [h(n)- 0] = -0.5 \times h(n)ho(n)=0.5×[h(n)−h(−n)]=0.5×[h(n)−0]=−0.5×h(n)
实因果序列的对称序列与原序列关系
he(n)h_e(n)he(n) 与 h(n)h(n)h(n) 关系 :
he(n)={h(0)n=0h(n)2n>0h(−n)2n<0h_e(n) =\begin{cases} h(0) & n = 0 \\\\ \cfrac{h(n)}{2} & n > 0 \\\\ \cfrac{h(-n)}{2} & n < 0 \end{cases}he(n)=⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎧h(0)2h(n)2h(−n)n=0n>0n<0
根据上式 , 可以反推 h(n)h(n)h(n) 与 he(n)h_e(n)he(n) 关系 :
h(n)={he(0)n=02he(n)n>00n<0h(n) =\begin{cases} h_e(0) & n = 0 \\\\ 2h_e(n) & n > 0 \\\\ 0 & n < 0 \end{cases}h(n)=⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎧he(0)2he(n)0n=0n>0n<0
ho(n)h_o(n)ho(n) 与 h(n)h(n)h(n) 关系 :
ho(n)={0n=0h(n)2n>0−h(−n)2n<0h_o(n) =\begin{cases} 0 & n = 0 \\\\ \cfrac{h(n)}{2} & n > 0 \\\\ \cfrac{-h(-n)}{2} & n < 0 \end{cases}ho(n)=⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎧02h(n)2−h(−n)n=0n>0n<0
根据上式 , 可以反推 h(n)h(n)h(n) 与 h0(n)h_0(n)h0(n) 关系 :
h(n)={h(0)n=02ho(n)n>00n<0h(n) =\begin{cases} h(0) & n = 0 \\\\ 2h_o(n) & n > 0 \\\\ 0 & n < 0 \end{cases}h(n)=⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎧h(0)2ho(n)0n=0n>0n<0
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