衝激函式

衝激函式

衝激函式是個奇異函式,它是對強度極大、作用時間極短暫且積分有限的一類理想化數學模型。衝激函式可用於對連續信號進行線性表達,也可用於求解線性非時變系統的零狀態回響。

對衝激函式求導可得到衝激偶函式,單位衝激偶是這樣的一種函式:當 t從負值趨於0時,它是一個強度為無限大的正的衝激函式,當t從正值趨於0時,它是一個強度為無限大的負的衝激函式。

基本介紹

  • 中文名:衝激函式
  • 外文名:Impulse Function
  • 別名:脈衝函式
  • 表示形式:δ(t)
  • 歸屬學科:數學
  • 套用:信號處理
定義,普通函式,單位衝擊函式,廣義函式,性質,篩選性質,取樣性質,導數性質,尺度變換,套用,

定義

普通函式

衝激函式的定義為:

單位衝擊函式


通常,單位衝激函式
滿足:
(1)當
時,
(2)
單位衝激函式
又稱Dirac函式或者
函式。
註:單位衝激函式
並不是經典意義下的函式,而是一個廣義函式(或者奇異函式),它不能用通常意義下的“值的對應關係”來理解和使用,而是通過它的性質來使用。

廣義函式

選擇一類性能良好的函式
,稱為檢驗函式
(它相當於定義域),一個廣義函式
對檢驗函式空間中的每個函式
賦予一個數值
的映射,該數與廣義函式
和檢驗函式
有關,記作
。廣義函式可寫為
衝擊函式
與檢驗函式的作用效果是從
中篩選出它在
時刻的函式值
,這常稱為衝擊函式的取樣性質(或篩選性質)。簡言之,能從檢驗函式
中篩選出函式值
的廣義函式就稱為衝擊函式
。

性質

篩選性質

如果信號
是一個在
處連續的普通函式,則有
上式表明,信號
與衝激函式相乘,篩選出連續時間信號
在
時的函式值
,可以理解為衝激函式在
時刻對函式
的一瞬間的作用,其值是衝激函式和
相乘的結果,瞬間趨於無窮大。

取樣性質

如果信號
是一個在
處連續的普通函式,則有
衝激信號的取樣特性表明,一個連續時間信號
與衝激函式相乘,並在時間域
上積分,其結果為信號
在
時的函式值
。該式可以理解為衝激函式作用於函式
,趨於穩態時最終作用的結果,即得到信號
在
時刻的值
。

導數性質

衝激函式的導數性質如下:
其證明如下:

尺度變換

衝激函式的尺度變換性質如下:
其推論明如下:
(1)
(2)
(3) 當
時,
(4)
,
為偶函式
(5)
,
為奇函式

套用

衝激函式可用於信號處理,通過衝激函式來表示複雜的信號,可以簡化對複雜信號的一些特性的研究。衝激函式及其延時衝激函式的線性組合來表示或逼近,再利用系統的迭加原理,可以通過簡單的信號如單位衝激函式的頻譜,以及頻域特性來討論比較複雜信號的頻譜。從而減少計算複雜信號頻譜的難度。

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