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卷积计算可以利用其固有属性来简化。

交换性表明 LTI(线性时不变)系统的输入和脉冲响应可以互换而不会影响输出:

Equation1

结合性表明,无论卷积顺序如何,三个函数的合并卷积都保持不变。例如,对于三个函数 x(t)、h_1(t) 和 h_2(t),写为:

Equation2

当两个具有脉冲响应的 LTI 系统串联时,可以使用结合性将它们各自的方程组合起来,以得出等效的联合脉冲响应,即它们各自脉冲响应的卷积。

分配性特性使卷积运算能够对多个输入信号的总和进行,从而将复杂的脉冲响应分解为更简单的组件。从数学上讲,这表示为:

Equation3

时间移位特性意味着延迟时不变系统的输入会导致输出延迟相同的量。同样,如果系统具有内置延迟,则输出将延迟输入延迟和系统延迟的总和。对于时间移位 t_0:

Equation4

从计算上讲,此属性允许信号延迟或提前,利用其对称性或因果关系来简化卷积运算。

这些属性(交换性、结合性、分配性和时间移位)是简化 LTI 系统中卷积运算的基本工具,使复杂的信号处理任务更易于管理和更高效。

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Convolution PropertiesCommutative PropertyAssociative PropertyDistributive PropertyTime shift PropertyLTI SystemsImpulse ResponseSignal ProcessingComputational SimplificationInput SignalsTime invariant System

来自章节 14:

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