1.4.2时移、尺度与反褶运算

  这几类信号运算,都是在对函数的自变量进行变换,或加上一个常数偏移(时移),或乘上一个常数作比例系数(尺度),或改变变量的符号(反褶)。它们的作用效果能够从原信号的波形变化上很直观地看出。

  信号的波形是原信号f(t)的波形沿时间轴整体平移的结果,我们称这一过程为信号的时移。时移量为,方向与的符号有关。
下图是关于信号时移的两个示例。一个左移,另一个是右移。我们发现,时移操作不会改变信号的波形形状,只改变了它在时间轴上的位置。

  如果是正的,则时移将使信号向右平移;反之,则向左平移。如果新信号是,则结论又正好相反。当向右平移时,通常是使得信号发生的时刻延迟了,所以有时也称此运算操作之为"延时",而将参数称为"时延"。


  如果将信号f(t)的自变量t乘以一个正的实系数a,则新信号f(at)的波形与原信号的波形有压缩(a>1)或扩展(a<1)的关系。我们称这种运算为尺度运算(有时也称尺度变换、压扩运算、压扩变换)。

  下图是关于波形压缩(a=2)、波形扩张(a=0.5)的示例。我们可以发现,压扩后的信号与原信号在整体形状上保持了一定的相似性。


  以放录音磁带为例,设f(t)表示以正常速度播放,则f(2t)表示以两倍的正常速度快放,而f(0.5t)则表示以二分之一的正常速度慢放。

 

  如果信号所乘的实系数a=-1,则称新信号f(-t)是原信号的反褶。

  下图是关于信号反褶的一个示例。我们发现,信号在反褶后波形关于纵轴是对称的。



  这时,f(-t)的波形与f(t)的波形关于纵轴是对称的。换个角度说,对信号进行反褶操作的方法是:将信号以纵轴为对称轴对折过来。


  如果运算既包含时移运算,又有尺度运算和反褶运算,则如何从原信号得到新信号呢?最简便的方法是:先平移,再压扩,最后反褶。

  例:已知信号f(t)的波形,试绘出新信号f(-at-b)的波形,其中参数a与b都是正的。

  解:分三步来完成。

  (a) 将原信号f(t)的波形沿时间轴向右平移b个单位,得f(t-b)。

  注意这里了取值是正的,其前面的符号是减号,否则就不一定是向右了。

  (b) 新信号沿时间轴进行a倍压缩或扩展(视参数a与1的关系来定),得信号f(at-b)。

  如果参数a大于1,则进行波形压缩;反之则进行波形扩展。

  (c) 将(b)中所得信号以纵轴为中心对折过来,得信号f(-at-b)即为所求。