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。

更新於: 2021年11月10日

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