很多朋友和我一样,工科电子类专业,学了一大堆信号方面的课,什么都没学懂,
背了公式考了试,然后毕业了。
先说"卷积有什么用"这个问题。(有人抢答,"卷积"是为了学习"信号与系统"这
门课的后续章节而存在的。我大吼一声,把他拖出去枪毙!)
讲一个故事:
张三刚刚应聘到了一个电子产品公司做测试人员,他没有学过"信号与系统"这
门课程。一天,他拿到了一个产品,开发人员告诉他,产品有一个输入端,有一个
输出端,有限的输入信号只会产生有限的输出。
然后,经理让张三测试当输入sin(t)(t<1秒)信号的时候(有信号发生器),该产
品输出什么样的波形。张三照做了,画了一个波形图。
"很好!"经理说。然后经理给了张三一叠A4纸: "这里有几千种信号,都用公式
说明了,输入信号的持续时间也是确定的。你分别测试以下我们产品的输出波形是
什么吧!"
这下张三懵了,他在心理想"上帝,帮帮我把,我怎么画出这些波形图呢?"
于是上帝出现了: "张三,你只要做一次测试,就能用数学的方法,画出所有输
入波形对应的输出波形"。
上帝接着说:"给产品一个脉冲信号,能量是1焦耳,输出的波形图画出来!"
张三照办了,"然后呢?"
上帝又说,"对于某个输入波形,你想象把它微分成无数个小的脉冲,输入给产
品,叠加出来的结果就是你的输出波形。你可以想象这些小脉冲排着队进入你的产
品,每个产生一个小的输出,你画出时序图的时候,输入信号的波形好像是反过来
进入系统的。"
张三领悟了:" 哦,输出的结果就积分出来啦!感谢上帝。这个方法叫什么名字呢?"
上帝说:"叫卷积!"
从此,张三的工作轻松多了。每次经理让他测试一些信号的输出结果,张三都
只需要在A4纸上做微积分就是提交任务了!
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张三愉快地工作着,直到有一天,平静的生活被打破。
经理拿来了一个小的电子设备,接到示波器上面,对张三说: "看,这个小设备
产生的波形根本没法用一个简单的函数来说明,而且,它连续不断的发出信号!不
过幸好,这个连续信号是每隔一段时间就重复一次的(周期性的)。张三,你来测试以下,连到
我们的设备上,会产生什么输出波形!"
张三摆摆手:"输入信号是无限时长的,难道我要测试无限长的时间才能得到一
个稳定的,重复的波形输出吗?"
经理怒了:"反正你给我搞定,否则炒鱿鱼!"
张三心想:"这次输入信号连公式都给出来,一个很混乱的波形;时间又是无限
长的,卷积也不行了,怎么办呢?"
及时地,上帝又出现了:"把混乱的时间域信号映射到另外一个数学域上面,计
算完成以后再映射回来"
"宇宙的每一个原子都在旋转和震荡,你可以把时间信号看成若干个震荡叠加的
效果,也就是若干个可以确定的,有固定频率特性的东西。"
"我给你一个数学函数f,时间域无限的输入信号在f域有限的。时间域波形混乱
的输入信号在f域是整齐的容易看清楚的。这样你就可以计算了"
"同时,时间域的卷积在f域是简单的相乘关系,我可以证明给你看看"
"计算完有限的程序以后,取f(-1)反变换回时间域,你就得到了一个输出波
形,剩下的就是你的数学计算了!"
张三谢过了上帝,保住了他的工作。后来他知道了,f域的变换有一个名字,叫
做傅里叶,什么什么... ...
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再后来,公司开发了一种新的电子产品,输出信号是无限时间长度的。这次,
张三开始学拉普拉斯了......
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PS:
不是我们学的不好,是因为教材不好,老师讲的也不好。
很欣赏Google的面试题: 用3句话像老太太讲清楚什么是数据库。这样的命题非常
好,因为没有深入的理解一个命题,没有仔细的思考一个东西的设计哲学,我们就
会陷入细节的泥沼: 背公式,数学推导,积分,做题;而没有时间来回答"为什么
要这样"。做大学老师的做不到"把厚书读薄"这一点,讲不出哲学层面的道理,一
味背书和翻讲ppt,做着枯燥的数学证明,然后责怪"现在的学生一代不如一代",
有什么意义呢?!
转自:
很多同学都觉得信号系统没什么用,其实不是这样的_信号与系统吧_百度贴吧
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