Betrachten Sie ein System mit Eingabe und Ausgabe y ( t ) . In Anlehnung an Lars1s Antwort bezeichnen wir diese Beziehung x ( t ) → y ( t ) . Das System wird als lineares zeitinvariantes (LTI) System bezeichnet, wenn es die folgenden Eigenschaften erfüllt:x(t)y(t)x(t)→y(t)
H. Wenn , dann ist α x ( t ) → α y ( t ) .x(t)→y(t)αx(t)→αy(t)
A. Wenn
und x 2 ( t ) → y 2 ( t ) , dann
x 1 ( t ) + x 2 ( t ) → y 1 ( t ) + y 2 ( t) ) .x1(t)→y1(t)x2(t)→y2(t)x1(t)+x2(t)→y1(t)+y2(t).
T. Wenn
, dann ist x ( t - τ ) → y ( t - τ ) für jede reelle Zahl τ .x(t)→y(t)x(t−τ)→y(t−τ)τ
Die Eigenschaften H und A zusammen entsprechen der Eigenschaft L.
L. Wenn
und x 2 ( t ) → y 2 ( t ) , dann ist
α x 1 ( t ) + β x 2 ( t ) → α y 1 ( t ) + β y 2 ( t ) .x1(t)→y1(t)x2(t)→y2(t)αx1(t)+βx2(t)→αy1(t)+βy2(t)
Die periodische Eingabe in ein zeitinvariantes System erzeugt eine periodische Ausgabe.
Angenommen, ist ein periodisches Signal mit der Periode T , dh x ( t - n T ) = x ( t ) für alle ganzen Zahlen n . Dann folgt aus der Eigenschaft T sofort, dass y ( t ) auch ein periodisches Signal mit der Periode T ist . Wir können also y ( t ) als Fourier-Reihe ausdrücken
:x(t)Tx(t−nT)=x(t)ny(t)Ty(t)
wobeiω=2π/Tdie Grundfrequenz ist.
y(t)=a02+∑n=1∞ancos(nωt)+bnsin(nωt)
ω=2π/T
Da und sin ( ω t ) sind periodische Signale, haben wir , dass für jedes zeitinvarianten Systems, sei es linear oder nicht,
cos ( ω t )cos(ωt)sin(ωt)
InTat, fürlinearezeitinvariante (LTI) -Systeme,alldiepn,qn,Rn,undsnNull sindaußer
fürp1,q1,r1,s
cos(ωt)sin(ωt)→p02+∑n=1∞pncos(nωt)+qnsin(nωt)→r02+∑n=1∞rncos(nωt)+snsin(nωt).
pn,qn,rn,sn . Um zu sehen, warum dies so ist, lassen Sie uns die Antwort des LTI-Systems auf
cos ( ω t - θ ) auf zwei verschiedene Artenberechnenund die Ergebnisse vergleichen.
p1,q1,r1,s1cos(ωt−θ)
Da , so erhalten wir aus der Immobilie L und die obigen Gleichungen , dass
cos ( ω t - θ )cos(ωt−θ)=cos(θ)cos(ωt)+sin(θ)sin(ωt)
cos(ωt−θ)→p0cos(θ)+q0sin(θ)2+∑n=1∞(pncos(θ)+rnsin(θ))cos(nωt)+∑n=1∞(qncos(θ)+snsin(θ))sin(nωt).
cos(ωt−θ)=cos(ω(t−θ/ω))cos(ωt)cos(ωt−θ)→p02+∑n=1∞pncos(nωt−nθ)+qnsin(nωt−nθ)=p02+∑n=1∞(pncos(nθ)−qnsin(nθ))cos(nωt)+∑n=1∞(qncos(nθ)+pnsin(nθ))sin(nωt).
θp0/2(p0cos(θ)+r0cos(θ))/2θp0=r0=0n>1pncos(nθ)−qnsin(nθ)pncos(θ)+rnsin(θ)θpn=qn=rn=sn=0n=1p1cos(θ)−q1sin(θ)=p1cos(θ)+r1sin(θ)r1=−q1s1=p1cos(ωt)sin(ωt)→p1cos(ωt)+q1sin(ωt)→−q1cos(ωt)+p1sin(ωt).
p1cos(ωt)+q1sin(ωt)=Bcos(ωt−ϕ)B=p21+q21−−−−−−√ϕ=arctan(q1/p1)Acos(ωt−θ)→ABcos(ωt−ϕ−θ).
ωAcos(ωt−θ)Aθ
SISO-Eigenschaft linearer zeitinvarianter Systeme: Wenn der Eingang eines LTI-Systems sinusförmig ist, ist der Ausgang ein Sinus mit derselben Frequenz, aber möglicherweise unterschiedlicher Amplitude und Phase.
Dies ist nicht ganz das Ergebnis, das das OP wollte - er wollte einen Beweis dafür, dass ein lineares System (eines, in dem die Eigenschaften H und
A (äquivalent Eigenschaft L ) gelten, aber nicht unbedingt die Eigenschaft T ) die SISO-Eigenschaft hat, sondern als Entwicklung Wie oben gezeigt, muss Eigenschaft T gelten, um auch das schwächere Ergebnis zu beweisen, dass periodische Eingaben zu periodischen Ausgaben führen.
cos(α−β)=cos(α)cos(β)+sin(α)sin(β).