信号与系统:因果信号、非因果信号和反因果信号


因果信号

如果连续时间信号 𝑥(𝑡) 在 𝑡 < 0 时 𝑥(𝑡) = 0,则称该信号为因果信号。因此,因果信号在负时间内不存在。单位阶跃信号 u(t) 是因果信号的一个例子,如图 1 所示。

类似地,如果离散时间序列 x(n) 在 n < 0 时 x(n) = 0,则称该序列为因果序列。

反因果信号

如果连续时间信号 x(t) 在 t > 0 时 x(t) = 0,则称该信号为反因果信号。因此,反因果信号在正时间内不存在。时间反转的单位阶跃信号 u(-t) 是反因果信号的一个例子(参见图 2)。

类似地,如果离散时间序列 x(n) 在 𝑡 > 0 时 x(n) = 0,则称该序列为反因果序列。

非因果信号

不是因果信号的信号称为非因果信号。因此,根据定义,在正时间和负时间都存在的信号既不是因果信号也不是反因果信号,它是非因果信号。正弦和余弦信号是非因果信号的例子(参见图 3)。

重要 – 所有反因果信号都是非因果信号,但反之则不成立。

数值示例

找出以下哪些信号是因果信号、反因果信号或非因果信号:

  • $\mathrm{x(t)=e^{3t}u(t-2)}$

  • $\mathrm{x(t)=\sin 5t\: u(t)}$

  • $\mathrm{x(t)=4u(-t)}$

  • $\mathrm{x(n)=u(-n)}$

  • $\mathrm{x(t)=\cos 3t}$

  • $\mathrm{x(n)=u(n+3)-u(n-3)}$

解决方案

  • 给定的信号是:

    $$\mathrm{x(t)=e^{3t}u(t-2)}$$

    这里,𝑢(𝑡 − 2) 在 t < 0 时为 0,因此,信号 x(t) 在 t < 0 时为 0。因此,给定的信号 x(t) 是因果信号。

  • 给定:

    $$\mathrm{x(t)=\sin 5t\: u(t)}$$

    由于单位阶跃信号 u(t) 在负时间内不存在。因此,信号 x(t) 是因果信号,因为 x(t) 在 t < 0 时为 0。

  • 给定的信号是:

    $$\mathrm{x(t)=4u(-t)}$$

    给定的信号 x(t) 仅在负时间(即 t < 0)存在。因此,它是反因果信号。它也可以称为非因果信号。

  • 给定

    $$\mathrm{x(n)=u(-n)}$$

    给定的信号 x(n) 仅在负时间(即 n < 0)存在。因此,它是反因果的。它也可以称为非因果信号。

  • 给定的信号是

    $$\mathrm{x(t)=\cos 3t}$$

    给定的信号 x(t) 是一个余弦信号,其存在范围为 (−∞ 到 ∞)。因此,它是非因果信号。

  • 给定

    $$\mathrm{x(n)=u(n+3)-u(n-3)}$$

    给定的信号 x(n) 存在于 𝑛 = −3 到 𝑛 = 3,即信号在正时间和负时间都存在。因此,它是非因果信号。

更新于: 2021年11月10日

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