訊號與系統:因果訊號、非因果訊號和反因果訊號
因果訊號
如果連續時間訊號 𝑥(𝑡) 在 𝑡 < 0 時 𝑥(𝑡) = 0,則稱該訊號為因果訊號。因此,因果訊號在負時間內不存在。單位階躍訊號 u(t) 是因果訊號的一個例子,如圖 1 所示。
類似地,如果離散時間序列 x(n) 在 n < 0 時 x(n) = 0,則稱該序列為因果序列。
反因果訊號
如果連續時間訊號 x(t) 在 t > 0 時 x(t) = 0,則稱該訊號為反因果訊號。因此,反因果訊號在正時間內不存在。時間反轉的單位階躍訊號 u(-t) 是反因果訊號的一個例子(參見圖 2)。
類似地,如果離散時間序列 x(n) 在 𝑡 > 0 時 x(n) = 0,則稱該序列為反因果序列。
非因果訊號
不是因果訊號的訊號稱為非因果訊號。因此,根據定義,在正時間和負時間都存在的訊號既不是因果訊號也不是反因果訊號,它是非因果訊號。正弦和餘弦訊號是非因果訊號的例子(參見圖 3)。
重要 – 所有反因果訊號都是非因果訊號,但反之則不成立。
數值示例
找出以下哪些訊號是因果訊號、反因果訊號或非因果訊號:
$\mathrm{x(t)=e^{3t}u(t-2)}$
$\mathrm{x(t)=\sin 5t\: u(t)}$
$\mathrm{x(t)=4u(-t)}$
$\mathrm{x(n)=u(-n)}$
$\mathrm{x(t)=\cos 3t}$
$\mathrm{x(n)=u(n+3)-u(n-3)}$
解決方案
給定的訊號是:
$$\mathrm{x(t)=e^{3t}u(t-2)}$$這裡,𝑢(𝑡 − 2) 在 t < 0 時為 0,因此,訊號 x(t) 在 t < 0 時為 0。因此,給定的訊號 x(t) 是因果訊號。
給定:
$$\mathrm{x(t)=\sin 5t\: u(t)}$$由於單位階躍訊號 u(t) 在負時間內不存在。因此,訊號 x(t) 是因果訊號,因為 x(t) 在 t < 0 時為 0。
給定的訊號是:
$$\mathrm{x(t)=4u(-t)}$$給定的訊號 x(t) 僅在負時間(即 t < 0)存在。因此,它是反因果訊號。它也可以稱為非因果訊號。
給定
$$\mathrm{x(n)=u(-n)}$$給定的訊號 x(n) 僅在負時間(即 n < 0)存在。因此,它是反因果的。它也可以稱為非因果訊號。
給定的訊號是
$$\mathrm{x(t)=\cos 3t}$$給定的訊號 x(t) 是一個餘弦訊號,其存在範圍為 (−∞ 到 ∞)。因此,它是非因果訊號。
給定
$$\mathrm{x(n)=u(n+3)-u(n-3)}$$給定的訊號 x(n) 存在於 𝑛 = −3 到 𝑛 = 3,即訊號在正時間和負時間都存在。因此,它是非因果訊號。