訊號與系統/訊號與系統的定義
什麼是訊號?當然,我們知道訊號可以是一個相當抽象的概念,例如我們汽車前保險槓上的閃爍燈(轉向訊號),或者裁判在棒球比賽中示意球過盤的動作(好球訊號)。梅里亞姆-韋伯斯特詞典中對訊號的定義之一是
“一種可檢測的物理量或脈衝(如電壓、電流或磁場強度),透過它可以傳輸訊息或資訊。”或者
“訊號是獨立變數的函式,承載一些資訊。”或者
“訊號是資訊源,通常是物理量,它相對於時間、空間、溫度等任何獨立變數而變化”或者
“訊號是一種隨時間、空間或任何其他獨立變數變化的物理量,透過它可以傳遞資訊”
根據Pragnan Chakravorty在“什麼是訊號?[講義]”,IEEE訊號處理雜誌,第35卷,第5期,第175-177頁,2018年9月。doi: 10.1109/MSP.2018.2832195中提出的訊號新定義
“訊號,作為一到多個變數的函式,可以定義為可量化實體的可觀察變化”
這些是本書中感興趣的訊號型別。我們將重點關注兩大類訊號,離散時間和連續時間。我們稍後將考慮離散時間訊號。現在,我們將把注意力集中在連續時間訊號上。幸運的是,連續時間訊號有一個非常方便的數學表示。我們將連續時間訊號表示為實變數t的函式x(t)。這裡,t表示連續時間,我們可以為t分配任何我們認為合適的單位時間(秒、小時、年等)。我們不必對x(t)做任何特別的假設,比如“有界性”(如果訊號具有有限值,則該訊號是有界的)。我們將會使用的一些訊號實際上並不是有界的(即它們取無限值)。但是,我們在現實世界中處理的大多數連續時間訊號都是有界的。
訊號:表示某個變數的函式,包含有關自然或人工系統行為的一些資訊。訊號是整體的一部分。沒有系統來解釋訊號,訊號就沒有意義;沒有訊號來處理,系統就沒有用處。
訊號:承載某些資訊的能量(行波)。
訊號示例:一個電子電路訊號可能代表跨電阻測量的時變電壓。
訊號可以表示為獨立變數t的函式x(t),其中t通常表示時間。如果t是連續變數,則x(t)是連續時間訊號;如果t是離散變數,僅在t的離散值處定義,則x(t)是離散時間訊號。離散時間訊號通常被識別為一系列數字,表示為x[n],其中n是整數。
訊號:資訊的表示。訊號;訊號是包含資訊的物理量。
系統是任何接收訊號併產生訊號的物理元件集合。在工程方面,輸入通常是一些電訊號X,輸出是另一個電訊號(響應)Y。但是,情況並非總是如此。考慮一個家用恆溫器,它以旋鈕或開關的形式接收輸入,並依次輸出用於爐子的電控制訊號。
本書的一個主要目的是嘗試為將來處理電訊號奠定一些理論基礎。系統將僅在理論意義上進行討論。