什么是单位阶跃信号?


什么是信号?

信号被定义为一个或多个自变量的单值函数,其中包含一些信息。信号的例子有电流和电压、人类语音等。

单位阶跃信号

**阶跃信号或阶跃函数**是一种标准信号,它只存在于正时间,在负时间为零。换句话说,如果且仅当信号 x(t) 在 t > 0 时存在,在 t < 0 时为零时,则称信号 x(t) 为阶跃信号。阶跃信号是用于分析许多系统的重要信号。

如果阶跃信号具有单位幅度,则称为单位阶跃信号或单位阶跃函数。它用 u(t) 表示。

阶跃信号相当于将一个信号施加到一个系统,该系统的幅度突然变化并在施加后保持恒定。如果我们想要获得一个从 t = 0 开始的信号,以便它在 t < 0 时具有零值,那么我们只需要将给定信号乘以单位阶跃信号 u(t) 即可。

在实践中,单位阶跃信号用作测试信号,因为系统对单位阶跃信号的响应提供了有关系统对输入信号突然变化的响应速度的信息。

连续时间单位阶跃信号

为时间的每个时刻定义的单位阶跃信号称为连续时间单位阶跃信号。连续时间单位阶跃信号用 u(t) 表示。

在数学上,连续时间单位阶跃信号 u(t) 定义如下:

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

从上述连续时间单位阶跃函数的定义可以清楚地看出,当时间 (t) 小于零时,单位阶跃函数为零;当时间 (t) 大于或等于零时,u(t) 为 1。

连续时间单位阶跃信号 u(t) 的图形表示如图 1 所示。

离散时间单位阶跃信号

仅在离散时间点定义的单位阶跃信号称为离散时间单位阶跃信号。它用 u(n) 表示。在数学上,离散时间单位阶跃信号或序列 u(n) 定义如下:

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

离散时间单位阶跃信号 u(n) 的图形表示如图 2 所示。

更新于: 2021年11月11日

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