Dirac delta(脉冲)信号是功率信号还是能量信号?

信息处理 信号功率 信号能量
2022-01-09 15:04:21

如果这个问题非常基本,我是一个初学者,很抱歉。狄拉克脉冲的面积有限,即 = 1。但我听说是未定义的。因此都不存在,因此它不能是功率信号。所以我的猜测是既不是电源也不是能量信号。我对吗?|δ(t)|2|δ(t)|2t

4个回答

[添加了关于 Schwartz 的分配产品不可能定理的参考]

连续的 Dirac delta δ不被认为是一个真正的函数或信号,而是一个分布。从其维基百科页面

delta 函数也可以定义为与上述一维情况完全相同的分布。 [25] 然而,尽管在工程环境中广泛使用,(2)应该小心操作,因为分布的乘积只能在 非常狭窄的情况下定义。

它可以这样定义,对于任何满足某些重要性质faR

f(t)δ(ta)dt=f(a).

不满足这些重要属性,因此无法直接将替换为并获得有意义的结果。据了解,两个狄拉克分布的乘积并没有很好的定义,除非有人谈论维版本,或者物理中使用的所谓的“形式”操作,或者更复杂的数学。Nicholas Wheeler 提供了Dirac delta 函数恒等式的简化生成的简短说明。如果有人想更深入地挖掘,我建议使用Ta Ngoc Tri,2005 年的 The Colombeau theory of generalized functions :δfδn

在引入他自己的理论后不久,L. Schwartz 发表了一篇论文,其中他展示了关于两个任意分布的乘积的不可能结果(参见 [Sch54])。

一个结果是 施瓦茨不可能结果它(不知何故)说,如果一个人想要包含连续可微函数的导数,同时保持莱布尼茨的推导规则,那么一个人得到δ2(|x|)=0

但是,从非正式的角度来看,有时用于 DSP(和物理学),据我所知,这个“产品”既不是能量也不是功率。但从逻辑的角度来看,如果它不存在,可能会影响这个“产品”的很多属性......

一些相关的帖子:

δ(x)对于任何特定的根本不存在正如 Laurent Duval 所说,狄拉克不是一个函数,而是整个映射 是一个函数,将函数映射到在某个特定点评估的函数的值。可以说,用专门的函数来反映这一点是有意义的符号,如 写成 有意义的原因函数是任何xRR

ff(a)Rdtf(t)δ(ta)"
δadtf(t).
δRR平方可积函数 以类似的方式产生一个泛函,即 这实际上只是标量积函数空间是一个希尔伯特空间Dirac-delta 表示法的好处是它允许您编写此类实函数泛函和 Dirac 泛函的叠加,例如高通脉冲响应 g
γ:L2(R)R,γ(f)=Rdtf(t)g(t).
L2fgL2
δ(t)ω02πexp(t2ω022).
这是一个您在实践中永远无法实际实现的功能,只是近似的,但它捕获了高通滤波器的概念,它并不真正关心脉冲响应本身,而是通过将其与实际实际折叠的结果 -世界信号,正是折叠提供了定义含义的积分。)δ

所以,因为不是一个函数,所以没有理由相信写成有任何意义,因为在该表达式中,delta 不会恰好在其 variable 上运行的积分下出现一次即使您确实围绕它编写了一个积分,它也总是有两个具有相同参数的增量,并且没有定义。δ|δ(t)|2

总结:你说得对,狄拉克不是信号,既不是力量也不是能量。

没错,狄拉克增量脉冲的平方是未定义的,因此对于包含狄拉克脉冲的信号,不能以通常的方式定义能量和功率。

然而,类似于离散时间信号,通常以下列方式定义由狄拉克脉冲组成的信号的能量和功率。如果信号由下式给出x(t)

(1)x(t)=n=anδ(ttn)

那么它的能量可以定义为

(2)Ex=n=|an|2

它的力量可以定义为

(3)Px=limT12Tn:|tn|<T|an|2

使用定义,由狄拉克脉冲组成的信号可以是能量信号 ( ),也可以是功率信号 ( , ),或者两者都不是两个(都不存在)。(2)(3)Ex<ExPx<(2)(3)

你在这里得到了很好的答案,但我试图用一种简单的方式来解释它:脉冲是任何完全为零的信号,除了任意形状的短信号。例如,对微波发射器的脉冲可能必须在皮秒范围内,因为电子设备的响应时间为纳秒。相比之下,多年喷发的火山可能是对需要数千年的地质变化的完美推动。数学家不喜欢受任何特定系统的限制,通常使用术语脉冲来表示足够短的信号,可以作为任何系统的脉冲!那是一个无限窄的信号,数学家再次将脉冲定义为:1. 无限短的信号 2. 脉冲出现在时间 0 和 3. 脉冲的面积必须为 1 [作者 Steven W. Smith]