本书为《信号分析与处理》(第二版)的配套辅导书,提供了详细解答和解析,帮助读者深入理解信号分析与处理的基本概念和应用技巧。
根据题目要求,我们将从《信号分析与处理》第二版(赵光宙著)中的部分课后习题及其解答中提取并解析重要的知识点。
### 重要知识点解析
#### 连续时间信号与离散时间信号的区别
**定义:**
- **连续时间信号**是指自变量可以取任意值的信号,其值域一般是实数集的一个子集。
- **离散时间信号**是指自变量只能取特定离散值的信号,例如整数集合。
**示例:**
- \(x_1(t)\), \(x_3(t)\), 和 \(x_4(t)\) 为连续时间信号;
- \(x_2(n)\) 和 \(x_6(n)\) 为离散时间信号。
#### 周期信号的识别及周期计算方法
**定义:**
- **周期信号**是指存在一个最小正实数\(T\),使得对于所有时间\(t\)都有\(x(t + T) = x(t)\),则称该信号为周期信号,\(T\)称为信号的周期。
- **基波周期**是周期信号的最小正周期。
**示例分析:**
1. \(cos\left(\frac{4\pi}{3}t + \frac{\pi}{2}\right)\)
- **周期**: 由于\(cos\)函数的周期为\(2\pi\),因此原式周期为\(\frac{3}{4} \cdot 2\pi = \frac{3\pi}{2}\)。
- **基波周期**:\(\frac{3\pi}{2}\)。
2. \(cos\left(\frac{7\pi}{8}n + \pi \right)\)
- **周期**: 设\(m\)为整数,令 \(\frac{7\pi}{8}n = m \cdot 2\pi\) ,得到\( n = \frac{16m}{7}\),最小的正整数\(m=7\)时, \(n=16\)。因此周期为16。
- **基波周期**:16。
3. \(e^{j\pi n}\)
- **周期**: 由于\(e^{j\theta} \)的周期是\(2\pi\),令 \(\pi n = m \cdot 2\pi\) ,得到\(n=2m\)。最小正整数\(m=1\)时 \(n=2\),因此周期为2。
- **基波周期**:2。
4. \(e^{j\frac{\pi}{8}n}\)
- **周期**: 令 \(\frac{\pi}{8} n = m \cdot 2\pi\) ,得到\(n = 16m\)。最小正整数\(m=1\)时, \(n=16\)。
- **基波周期**:16。
5. \(\sum_{m=-\infty}^{\infty}\left[\delta(n-m-3) - \delta(n-m+3)\right]\)
- **周期**: 该信号由冲激序列构成,每个冲激相隔6个单位时间。
- **基波周期**:6。
6. \(u(t) cos(2\pi t)\)
- **结论**:不是周期信号。因为\(u(t)\)是阶跃函数,本身非周期;而\(cos(2\pi t)\)的周期为1,但两个信号乘积不具周期性。
7. \(cos\left(\frac{\pi}{4}n \right) cos\left(\frac{\pi}{4}n \right)\)
- **基波周期**:8。因为\(cos\)函数相乘时周期不变。
8. \(sin\left(\frac{\pi}{6} n \right) sin\left(\frac{\pi}{4} n \right) + cos\left(\frac{\pi}{2}n \right)\)
- **基波周期**:16。因为三个分量的周期分别为\(12, 8,\)和\(4\),最小公倍数为16。
#### 能量信号与功率信号的区别
**定义:**
- **能量信号**: 如果信号的能量有限(\(E_x < \infty\),而平均功率为零,则该信号是能量信号。
- **功率信号**: 如果信号的平均功率有限(\(P_x < \infty\)),但其能量无限,那么它就是功率信号。
**示例分析:**
1. \(x_1(t) = A e^{-t} (t \geq 0)\)
- **结论**:是能量信号