第一大类：按频率范围划分1.低通滤波器 (LPF)原理与特性：设定一个截止频率 (Cutoff Frequency) `fc`。它允许频率低于 `fc` 的信号成分通过，而衰减（理论上是阻挡）频率高于 `fc` 的成分。 比喻：像一个筛子，只允许“细粉”（低频信号）通过，把“大颗粒”（高频信号）都筛掉。应用：音频处理：作为高音削减器（Treble Cut）或 …
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引言：离散时间傅里叶变换（DTFT）的局限在Z变换之前，我们分析无限长离散序列的主要工具是离散时间傅里叶变换 (DTFT)。 比喻：DTFT就像一个只能绕着地球赤道飞行的探测器。这个赤道，就是复平面上的单位圆(`|z|=1`)。DTFT的局限： 1. 无法处理“失控”的序列：如果一个序列是指数增长的（比如 `a^n * u[n]` 且 `|a|&g …
引言：傅里叶变换的“国道”局限我们之前熟悉的傅里叶变换非常厉害，它可以分析任何“举止良好”的稳定信号的频率成分。 比喻：傅里叶变换就像一条平直的国道。你可以在这条路上分析各种稳速行驶的汽车（稳定的正弦波），看看车速（频率）分布如何。但是，国道有局限： 1. 无法处理“失控”的车辆：如果一辆车的速度是指数增长的（比如 `e^(at)` 且 `a> …
引言：音乐会面临的挑战想象一下，山谷的这边有一个交响乐队（信息源），他们演奏的优美音乐就是我们要传输的基带信号 `m(t)`（Message Signal）。山谷的那边有无数翘首以盼的听众（接收端）。 挑战： 1. “嗓门”不够大：乐队直接演奏的声音（基带信号）能量很低，频率也很低（比如20Hz-20kHz），根本无法自然地传过遥远的山谷。 2. …
引言：从“电影”到“翻页动画书”的艺术想象一下，你是一位伟大的动画导演，你刚刚用摄像机拍了一段连续流畅的电影，记录了一只小鸟飞翔的优美轨迹。这部电影就是我们的连续时间信号 `x(t)`。 现在，你需要把这部电影制作成一本给孩子看的翻页动画书。这本动画书就是离散时间信号 `x[n]`。 采样 (Sampling)，就是你决定“多久拍一张照片”的这个过程。 问题 …
引言：问题所在 —— 笨拙的厨师 (DFT)想象一下，你是一位厨师，接到一份包含1024道菜的超级大订单。这份菜单就是我们的离散傅里叶变换 (DFT)。DFT的“蛮力”做法：这位厨师非常实在，但有点笨。他做每一道菜（计算一个频点 `X[k]`），都会从头开始，重新去菜市场买菜、洗菜、切菜（遍历所有 `N` 个输入点 `x[n]` 并做乘法累加）。工作量：要做 …
引言：从“理论配方”到“数字菜谱”想象一下，你有一段录音，你想在电脑上分析它的音乐成分。电脑不能处理连续的声波，它只能处理等间隔采样得到的一串数字。 傅里-叶变换 (FT)：告诉你这段录音理论上包含的所有频率成分，从0Hz到无穷大Hz，给出的“配方单”是连续不断的。这对于计算机来说太理想了，无法操作。 离散傅里-叶变换 (DFT)：它只分析你给它的有限长度的 …
引言：世界是“混合果汁”，傅里叶变换是“配方分析机”想象一下，你面前有一杯混合果汁。你喝了一口，味道很复杂，有草莓的酸甜，有香蕉的软糯，还有一点点柠檬的清新。你所体验的：随着时间一口一口喝下去，感受到的混合味道。这就是信号的时域 (Time Domain)。它告诉你在哪个时间点，味道是什么样的。你所好奇的：这杯果汁到底是由哪些水果，以及每种水果放了多少混合而 …
引言：为什么LTI系统是信号处理领域的“超级英雄”？想象一下，你有一个“魔法盒子”。你往里面放东西（输入信号），它会加工一下，然后吐出新的东西（输出信号）。 如果这个盒子是一个LTI系统，那它就是一个极其可靠、行为完全可以预测的魔法盒子。它遵守两条铁律：线性和时不变性。 正因为这种可预测性，LTI系统成了我们分析和设计各种工程系统（如滤波器、放大器、控制系统 …
对于离散系统的时域分析，假设我们的盒子是一个数字魔法盒子，比如你的手机CPU或者电脑里的一个程序。它处理的不是连续平滑的信号，而是一串串独立的数字。 连续 vs. 离散： 连续系统像是在看一部电影，画面是流畅的。信号是 `x(t)`。 离散系统像是在看一本翻页动画书，画面是一张张独立的照片。我们只关 …