訊號與系統/第三章 連續時間系統之時域分析/3.4 零狀態響應-LTI系統之重疊積分

零狀態響應(Zero-State Response) 编辑


LTI系統之重疊積分(Superposition Integral) 编辑

數學推導 :

    (1)利用單位脈衝函數的篩選特性(sifting property) ,任意輸入

訊號 可表示成 : 

    (2)經由LTI系統作用後的輸出 

 

    (3)假設〝積分〞和LTI系統〝T〞的作用順序可對調,則

 

    (4)由於非時變的特性可知, 

 


以系統物理特性推導 :

(1)由下圖可知,LTI系統的任意輸入訊號 可用單位脈波函數 所形成之階梯函數(stairstep function)來近似

 

 


其中  

© Rodger E. Ziemer, William H. Tranter, D. Ronald Fannin, Signals & Systems: Continuous and Discrete, 4th ed., Prentice Hall International, 1998.


(2)明顯地, 會趨近  趨近為 0
(3) 

注意 : 當 時,  替代

(4) 假設  

 

 

 

 

(5)考慮LTI系統對 的響應 : 假設 

 

 

(線性系統滿足重疊定理)

 

(非時變特性)

 


© Rodger E. Ziemer, William H. Tranter, D. Ronald Fannin, Signals & Systems: Continuous and Discrete, 4th ed., Prentice Hall International, 1998.



(6)取 

 


 

 

 

 



範例3.9 编辑

系統輸入為 ,系統之單位脈衝響應為 ,求系統輸出 


© Rodger E. Ziemer, William H. Tranter, D. Ronald Fannin, Signals & Systems: Continuous and Discrete, 4th ed., Prentice Hall International, 1998.




範例3.10 编辑

考慮一系統的單位脈衝響應為 ,令輸入訊號為單位步階函數 ,試求系統的輸出 
【解】

 

 

 

 

 

注意:此一輸出也稱為系統的單位步階響應(unit step response)

 





線性時變系統之重疊積分 编辑

●非時變系統之單位脈衝響應:


 

 


●時變系統之單位脈衝響應:


 

 


可知: (1) (2)   

(假設在 輸入前,系統是rest)


●任意輸入訊號 ,則系統的響應(輸出)為: