第六章信号的矢量空间分析
- 格式:ppt
- 大小:2.19 MB
- 文档页数:74
信号与系统第五章(5.1~5.3)一、知识储备正交分解矢量正交信号正交正交定义31==∑=i yi xi Ty x v v V V 两矢量内积为0⎰=21d )()(*21t t t t t ϕϕ两函数内积为0正交集正交矢量集两两正交的矢量组成的矢量集合。
正交函数集⎰⎩⎨⎧=≠≠=21,0,0d )()(*t t i j i ji K j i t t t ϕϕ构成空间矢量空间例如矢量A 可表示为A =a Vx +b Vy +c Vz信号空间1122n ()...nf t C C C φφφ=+++二、傅里叶级数三角形式∑∑∞=∞=Ω+Ω+=110)sin()cos(2)(n nn nt n bt n aat f或∑∞=+Ω+=10)cos(2)(n n n t n A At f ϕ式中,A0=a0,22nn nba A +=,nnn a b arctan-=ϕ. 指数形式e )(j t n n n F tf Ω∞-∞=∑=以上为复傅里叶级数展开式,可以将f (t )理解成由一系列旋转向量合成的信号,各旋转向量的初始位置(严格来讲是t=0时刻所在的位置)就是复傅里叶系数Fn 。
画出三维频谱图如下图所示:三角形式和指数形式傅里叶系数之间的关系)j (21e 21e j n n n n n b a A F F n n -===ϕϕnnnnA b a F 212122=+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=n nnab arctan ϕnn n A a ϕcos =nn n A b ϕsin -=n 的偶函数:an ,An ,|Fn |n 的奇函数:bn ,n波形对称性和谐波特性(四点)f(t)为偶函数——对称纵坐标)()(t f t f -=bn =0,展开为余弦级数f(t)为奇函数——对称于原点)()(t f t f --=an =0,展开为正弦级数此时其傅里叶级数中只含偶次谐波分量,而不含奇次谐波分量,即a1=a3=…=b1=b3=…=0周期信号的功率∑∑⎰∞-∞=∞==+=n nn n T FA A dt t f T2122002||212()(1周期信号一般是功率信号,上式为其平均功率,直流和n 次谐波分量在1Ω电阻上消耗的平均功率之和。
第六章信号的矢量空间分析信号表示式与多维矢量之间存在许多形式上的类似,信号用多维矢量描述便于对信号的上的类似信号用多维矢量描述便于对信号的性能、信号分析与处理进行更深入的研究。
本章主要内容•利用矢量空间方法研究信号理论的基本概念;信号的交函数分解;•信号的正交函数分解;•完备正交函数集、帕塞瓦尔定理•相关函数;相关函数•能量谱和功率谱;•相关、正交概念的应用:匹配滤波器,码分复用技术。
62§6.2信号矢量空间的基本概念•线性空间•范数数•内积•柯西-施瓦茨不等式第一.线性空间3页定义:是这样一种集合,其中任意两元素相加可构成此集合内的另一元素,任意元素与任意数(可以是实此集合内的另素任意素与任意数以是实数也可以是复数)相乘后得到此集合内的另一元素。
例:⎧15页常用范数页“上确界”的概念是数学分析中最基本的概念。
考虑一个实数集合M. 如果有一个实数S,使得M中任何数都不超过S,那么就称S是M的一个上界。
在所有那些上界中如果有一个最小的上界,就称为M的上确界。
的上确界一个有界数集有无数个上界和下界,但是上确界却只有个。
却只有一个。
页信号表示其幅度值(3)常用的范数一阶范数可见,一阶范数表示信号作用的强度。
页二阶范数物理意义:二阶范数的平方表示信号的能量。
第9页三.内积直角坐标平面内两矢量相对位置关系利用范数符号将矢量长度分别写作利用范数符号,将矢量长度分别写作于是第10页上式表明:给定的矢量长度,标量乘积式反映了两矢量之间相对位置的“校准”情况即之间相对位置的“校准”情况。
即推广三维多维第11页信号空间内的两连续信号的内积对于L空间或l空间,信号x与其自身的内积运算为已知有如下关系()21cos y xφφ−对于二维矢量空间,已知有如下关系221≤−则有1≤x y,y x x,§6.3 信号的正交函数分解•矢量的正交分解•正交函数•正交函数集•复变函数的正交特性第14页将任意信号分解为单元信号之和,从而考查信号信号分解的目的的特性。
矢量代数赵黎晨第一节 矢量分析与场论基础在电动力学中应用较多的数学知识是矢量分析与场论基础。
因而,我们首先对这两方面的有关内容进行总结归纳.主要是为了应用,而不追求数学上的严格.一、矢量代数1.两个矢量的点乘、叉乘若 123(,,)a a a a =v123(,,)b b b b =v则 a v , b v的点乘(也称标量积)112233a b a b a b a b ⋅=++v v (cos a b b a a b α⋅=⋅=v v vv v v )a v ,b v的叉乘(也称矢量积))()()(122133113223321321321321b a b a e b a b a e b a b a e b b b a a a e e e b a -+-+-==⨯ϖϖϖϖϖϖϖϖ 的大小b a ϖϖ⨯sin a b αvv ,α为a v , b v的夹角方向:既垂直于a ϖ,又垂直于b ϖ,与b a ϖϖ,满足右手螺旋关系。
叉乘的不可交换性 a b b a ϖϖϖϖ⨯-=⨯2.三个矢量的混合积112233()()()()c a b c a b c a b c a b ⋅⨯=⨯+⨯+⨯v v v v v v v v v=)()()(122133113223321b a b a c b a b a c b a b a c -+-+-几何解释:以c b a ϖϖϖ,,为棱的平行六面体的体积性质:(1)轮换不变性,在点乘号,叉乘号位置不变的情况下,把矢量按顺序轮换,其混合积不变.()()()a b c b c a c a b ⋅⨯=⋅⨯=⋅⨯v v v v v v v v v(2)若只把两个矢量对调,混合积反号。
()()()()a b c a c b b a c c b a ⋅⨯=-⋅⨯=-⋅⨯=-⋅⨯v v v v v v v v v v v v(3)若矢量位置不变只交换点乘号叉乘号,混合积不变—但必须先做叉乘(用括号保证这个顺序)。