מערכת היא לינארית אם היא מציגה את התכונות של הומוגניות ואדיטיביות, הנקראות יחד תכונת הסופרפוזיציה. עקרון זה הוא בסיסי בכל המערכות הלינאריות. מערכות לינאריות קבועות בזמן (LTI) כוללות מערכות עם רכיבים לינאריים ופרמטרים קבועים.

ההתנהגות קלט-פלט של מערכת LTI ניתנת להגדרה מלאה על ידי תגובתה לעירור אימפולסיבי בקלט. לאחר שהתגובה לאימפולס ידועה, ניתן לחשב את תגובת המערכת לכל קלט אחר באמצעות קונבולוציה. תכונה זו היא קריטית לניתוח וחיזוי התנהגות המערכת.

מערכות לינאריות מיוצגות לרוב באמצעות משוואות דיפרנציאליות לינאריות, כאשר המקדמים עשויים או לא עשויים להיות פונקציות של הזמן. אם המקדמים קבועים בזמן, המערכת מיוצגת על ידי משוואה דיפרנציאלית לינארית עם מקדמים קבועים (LCCDE). משוואות LCCDE כוללות מעגלים עם רכיבים אידיאליים ומקור עצמאי יחיד, כאשר ניתן להשתמש במספר מקורות באמצעות עקרון הסופרפוזיציה.

מערכת LTI יכולה לשנות את המשרעת והפאזה של אות סינוסואידלי או אקספוננציאלי מרוכב מבלי לשנות את התדירות שלו. תכונה זו הופכת את מערכות LTI לכלי חשוב בתכנון מסננים (פילטרים) להסרת רעשים מאותות ותמונות. על ידי שמירה על התוכן התדירתי תוך התאמת המשרעת והפאזה, מערכות LTI מאפשרות מניפולציה מדויקת של האותות.

לסיכום, העקרונות של לינאריות, קביעות בזמן וסופרפוזיציה מהווים את הבסיס לניתוח ותכנון מערכות LTI, שהן חיוניות ליישומים הנדסיים רבים, החל מעיבוד אותות ועד למערכות בקרה.