單位衝激訊號– 定義、波形和屬性


理想的衝激訊號是一種訊號,它在原點 (t = 0) 之外全部為零,它無限高。但是,衝激面積是有限的。單位衝激訊號是分析訊號和系統時使用最廣泛的標準訊號。

連續時間單位衝激訊號

連續時間單位衝激訊號記為 δ(t),定義為 −

$$\mathrm{\delta (t)=\left\{\begin{matrix} 1\; \; for\: t=0\ 0\; \; for\:t
eq 0 \ \end{matrix}\right.}$$

因此,根據定義,單位衝激訊號在 t = 0 以外的任何地方幅度均為零。在原點 (t = 0) 衝激訊號的幅度無窮大,因此曲線下面積為一。連續時間衝激訊號也稱為狄拉克δ函式。

圖 1 顯示了連續時間單位衝激訊號 δ(t) 的圖形表示。

另外,如果單位脈衝訊號以脈衝的形式假設,則關於單位脈衝訊號可以觀察到以下幾點−

  • 脈衝的寬度為零,這意味著脈衝僅存在於原點 (t = 0)。

  • 脈衝的高度為無限大。

  • 曲線下的面積為一。

  • 箭頭的長度表示脈衝曲線下的總面積。

連續時間單位脈衝訊號的特性

連續時間單位脈衝訊號的特性如下所示 −

  • 連續時間單位脈衝訊號是一個偶訊號。這意味著它是時間的偶函式 (t),即 δ(t) = δ(-t)。

  • 取樣特性:$\mathrm{\int_{-\infty }^{\infty }x(t)\delta (t)dt=x(0)}$

  • 平移特性:$\mathrm{\int_{-\infty }^{\infty }x(t)\delta (t-t_{0})dt=x(t_{0})}$

  • 縮放特性:$\mathrm{\delta(at)=\frac{1}{\left | a \right |}\delta (t) }$

  • 乘法特性:𝑥(𝑡)𝛿(𝑡) = 𝑥(0)𝛿(𝑡) = 𝑥(0); 𝑥(𝑡)𝛿(𝑡 − 𝑡0) = 𝑥(𝑡0)𝛿(𝑡 − 𝑡0)

離散時間單位脈衝訊號

離散時間單位脈衝訊號用 δ(n) 表示,定義為 −

$$\mathrm{\delta(n)=\left\{\begin{matrix} 1\; for\: n=0\ 0\; for\: n
eq 0\ \end{matrix}\right. }$$

離散時間訊號也稱為單位取樣序列。離散時間訊號或單位取樣序列的圖形表示如圖 2 所示。

離散時間單位脈衝訊號的特性

離散時間單位脈衝訊號的特性如下 −

  • $\mathrm{\delta (n)=u(n)-u(n-1)}$

  • $\mathrm{\delta (n-k)=\left\{\begin{matrix} 1\; \; for\; n=k\ 0\; \; for\; n
    eq k\ \end{matrix}\right.}$

  • $\mathrm{x(n)=\sum_{k=-\infty }^{\infty }x(k)\delta (n-k)}$

  • $\mathrm{\sum_{n=-\infty }^{\infty }x(n)\delta (n-n_{0})=x(n_{0})}$

單位脈衝訊號與單位階躍訊號之間的關係

單位脈衝訊號的時域積分是單位階躍訊號。換句話說,單位階躍訊號的時域導數是單位脈衝訊號,即

$$\mathrm{\int_{-\infty }^{\infty }\delta (t)\: dt=u(t)}$$

$$\mathrm{\delta (t)=\frac{\mathrm{d} }{\mathrm{d} t}u(t)}$$

更新日期:2023 年 11 月 8 日

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