OpenheimManual2

Page 1

‫‪٦٥‬‬

‫ﻓﺼﻞ دوم‬ ‫‪ (2,1‬ﻓﺮض ﻛﻨﻴﺪ‬

‫]‪h [ n ] = 2δ [ n + 1] + 2δ [ n − 1] , x [ n ] = δ [ n ] + 2δ [ n − 1] − δ [ n − 3‬‬ ‫ﻛﺎﻧﻮﻟﻮﺷﻨﻬﺎي زﻳﺮ را ﭘﻴﺪا ﻛﺮده و آﻧﻬﺎ را رﺳﻢ ﻛﻨﻴﺪ‪.‬‬

‫اﻟﻒ( ]‪y1 [n] = x[n]∗ h[n‬‬ ‫ب( ]‪y 2 [n] = x[n + 2]∗ h[n‬‬ ‫ج( ]‪y3 [n] = x[n ]∗ h[n + 2‬‬ ‫ﺣﻞ‪:‬‬ ‫)اﻟﻒ( ﻣﻲ داﻧﻴﻢ ﻛﻪ‪:‬‬ ‫∞‬

‫] ‪∑ h[k ]x[n − k‬‬

‫= ]‪y1 [n ] = h[n]∗ h[n‬‬

‫∞‪k = −‬‬

‫]‪h[n‬‬

‫‪٢‬‬

‫‪٢‬‬

‫‪٠ ١‬‬

‫‪-١‬‬

‫]‪h[n‬‬

‫‪٢‬‬

‫‪-٣‬‬ ‫‪٢‬‬

‫‪٤‬‬

‫‪٢‬‬

‫‪-١‬‬ ‫ﺷﻜﻞ )ح‪(2,1-1‬‬ ‫ﺳﻴﮕﻨﺎﻟﻬﺎي ]‪ x[n‬و ]‪ h[n‬در ﺷﻜﻞ ح‪ 2,1‬ﻧﺸﺎن داده ﺷﺪه اﻧﺪ‪.‬‬

‫‪٠ ١‬‬


‫‪٦٦‬‬

‫‪2‬‬ ‫]‪X[n‬‬

‫‪1‬‬

‫‪n‬‬

‫‪3‬‬

‫‪2‬‬

‫‪0‬‬

‫‪1‬‬

‫‪2‬‬ ‫]‪h[n‬‬

‫‪2‬‬

‫‪-1‬‬

‫‪n‬‬

‫‪2‬‬

‫‪1‬‬

‫‪0‬‬

‫‪-1‬‬

‫ﺷﻜﻞ ح‪2-1‬‬ ‫از اﻳﻦ ﺷﻜﻞ ﻫﺎ ﺑﻪ راﺣﺘﻲ ﻣﻲ ﺗﻮاﻧﻴﻢ ﻛﺎﺗﻮﻟﻮﺷﻦ ﻓﻮق را ﺑﻪ ﺻﻮرت زﻳﺮ ﺧﻼﺻﻪ ﻛﻨﻴﻢ‪:‬‬ ‫]‪y1 [n] = h[− 1]x[n + 1] + h[n]x[n − 1‬‬ ‫]‪= 2 x[n + 1] + 2 x[n − 1‬‬

‫ﻛﻪ ﻧﺘﻴﺠﻪ ﻣﻲ دﻫﺪ‪.‬‬ ‫]‪y1 [n] = 2δ [n + 1] + 4δ [n ] + 2δ [n − 1] − +2δ [n − 2] − 2δ [2 − 4‬‬ ‫)ب( ﻣﻲ داﻧﻴﻢ ﻛﻪ‪:‬‬ ‫∞‪+‬‬

‫] ‪∑ h[k ]x[n + 2 − k‬‬

‫= ] ‪y 2 [n] = x[n + 2]∗ h[n‬‬

‫‪K =− N‬‬

‫ﺑﺎ ﻣﻘﺎﻳﺴﻪ ﺑﺎ ﻣﻌﺎدﻟﻪ )ح‪ (.2,1,1‬دارﻳﻢ‪:‬‬ ‫]‪y 2 [n] = y1 [n + 2‬‬ ‫ج( ﻣﻲ ﺗﻮاﻧﻴﻢ ﻣﻌﺎدﻟﻪ )ح‪ (2,1,1‬ﺑﻪ ﺻﻮرت زﻳﺮ ﺑﻨﻮﻳﺴﻴﻢ‪:‬‬ ‫∞‪+‬‬

‫] ‪∑ x[n]h[n − k‬‬ ‫∞‪k = −‬‬

‫= ]‪y1 [n ] = x[n]∗ h[n‬‬


‫‪٦٧‬‬

‫ﺑﻪ ﻃﻮر ﻣﺸﺎﺑﻪ ﻣﻲ ﺗﻮان داﺷﺖ‪:‬‬ ‫∞‪+‬‬

‫] ‪∑ x[k ]h [n + 2 − k‬‬

‫= ]‪y3 [n ] = x[n ]∗ h[n + 2‬‬

‫∞‪k = −‬‬

‫ﺑﺎ ﻣﻘﺎﻳﺴﻪ ﺑﺎ راﺑﻄﻪ)ح‪ (2,1,1‬ﻣﻲ ﺗﻮان ﻧﻮﺷﺖ‪:‬‬ ‫]‪y3 [n] = y1 [n + 2‬‬ ‫‪ (2,2‬ﺳﻴﮕﻨﺎل زﻳﺮ را در ﻧﻈﺮ ﺑﮕﻴﺮﻳﺪ‪.‬‬ ‫‪1‬‬ ‫}]‪h[n ] =  n − {u [n + 3] − u[n − 10‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪ A‬و ‪ B‬را ﺑﺮﺣﺴﺐ ‪ n‬ﺑﻪ ﻧﺤﻮي ﺑﻴﺎﺑﻴﺪ ﻛﻪ ﻣﻌﺎدﻟﻪ زﻳﺮ ﺑﺮﻗﺮار ﺑﺎﺷﺪ‪.‬‬

‫‪ 1  n−k −1‬‬ ‫‪, A≤k ≤ B‬‬ ‫‪ ‬‬ ‫‪h[n − k ] =  2 ‬‬ ‫ ‪‬‬ ‫در ﻏﻴﺮ اﻳﻦ ﺻﻮرت ‪,‬‬ ‫‪‬‬ ‫ﺣﻞ‪:‬‬ ‫ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﺗﻌﺮﻳﻒ داده ﺷﺪه ﺑﺮاي ﺳﻴﮕﻨﺎل ]‪ h[n‬ﻣﻲ ﺗﻮان ﻧﻮﺷﺖ‪:‬‬

‫}]‪{u[k + 3] − u[k − 10‬‬

‫)‪( 2‬‬

‫‪k −1‬‬

‫‪h[k ] = 1‬‬

‫ﺳﮕﻴﻨﺎل ] ‪ h[k‬ﺗﻨﻬﺎ درﺑﺎزه ي ‪ − 3 ≤ k ≤ 9‬ﺻﻔﺮ ﻧﻴﺴﺖ‪ .‬از اﻳﻦ ﻣﻲ داﻧﻴﻢ ﻛﻪ ﺳﻴﮕﻨﺎل ] ‪ h[− k‬ﺗﻨﻬﺎ در ﺑﺎزه‬ ‫ي ‪ − 9 ≤ k ≤ 3‬ﺻﻔﺮ ﻧﻴﺴﺖ‪ .‬ﺣﺎل اﮔﺮ ] ‪ h[− k‬راﺑـﻪ اﻧـﺪازه ‪ n‬ﺑـﻪ ﺳـﻤﺖ راﺳـﺖ ﺷـﻴﻔﺖ دﻫـﻴﻢ‪ ،‬در‬ ‫اﻳﻨﺼﻮرت ﺳﻴﮕﻨﺎل ] ‪ h[n − k‬ﺣﺎﺻﻞ ﻣﻲ وﺷﺪ ﻛﻪ در ﺑﺎزه ‪ n − 9 ≤ k ≤ n + 3‬ﺻﻔﺮ ﻧﻴﺴﺖ ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ‪:‬‬ ‫‪A = n−9‬‬ ‫‪B = n+3‬‬ ‫‪ (2,3‬ورودي ]‪ x[n‬و ﭘﺎﺳﺦ ﺿﺮﺑﻪ ]‪ h[n‬زﻳﺮ را در ﻧﻈﺮ ﺑﮕﻴﺮﻳﺪ‬ ‫‪n −2‬‬

‫‪1‬‬ ‫]‪x[n] =   u[n − 2‬‬ ‫‪2‬‬ ‫]‪h[n] = u[n + 2‬‬ ‫ﺧﺮوﺟﻲ ]‪ y[n] = x[n]∗ h[n‬را ﺑﻴﺎﺑﻴﺪ ‪.‬‬ ‫ﺣﻞ‪:‬‬


‫‪٦٨‬‬

‫ﻓﺮض ﻛﻨﻴﺪ ﺳﻴﮕﻨﺎل ﻫﺎي ‪ x1‬و ]‪ h[n‬ﺑﻪ ﺻﻮرت زﻳﺮ ﺗﻌﺮﻳﻒ ﺷﻮﻧﺪ‪.‬‬

‫]‪( 2 ) u[n‬‬ ‫‪n‬‬

‫‪x1[n ] = 1‬‬ ‫‪,‬‬

‫]‪h[n] = u[n‬‬ ‫ﺗﻮﺟﻪ داﺷﺘﻪ ﺑﺎﺷﻴﺪ ﻛﻪ ]‪ x[n] = x1 [n − 2‬و ]‪h[n] = h1 [n + 2‬‬

‫ﺣﺎل‪:‬‬

‫]‪y[n] = x[n] ∗ h[n‬‬ ‫]‪= x1 [n − z ] ∗ h[n + 2‬‬ ‫∞‬

‫]‪∑ x [k − z ]h [n − k + 2‬‬ ‫‪1‬‬

‫‪1‬‬

‫=‬

‫∞‪k = −‬‬

‫ﺑﺎ ﺟﺎﻳﮕﺬاري ‪ m + 2‬ﺑﺠﺎي ‪ k‬در ﺳﻴﮕﻤﺎي ﻓﻮق ﺑﺪﺳﺖ ﻣﻲ آورﻳﻢ‪.‬‬ ‫∞‪+‬‬

‫]‪∑ x [m]h [n − m] = x [n]∗ x [n]∗ h [n‬‬ ‫‪1‬‬

‫‪1‬‬

‫‪1‬‬

‫‪1‬‬

‫‪1‬‬

‫= ] ‪y[n‬‬

‫∞‪m = −‬‬

‫ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﻧﺘﻴﺠﻪ ﻣﺜﺎل ‪ 2,1‬در ﻣﺘﻦ ﻛﺘﺎب درﺳﻲ‪ ،‬ﻣﻲ ﺗﻮان ﻧﻮﺷﺖ‪:‬‬

‫) (‬

‫‪n +1‬‬ ‫]‪u[n‬‬ ‫‪y[n] = 21 − 1‬‬ ‫‪2 ‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪ y[n] = x[n]∗ h[n] (2,4‬را ﺑﻪ ازاي ]‪ x[n‬و ]‪ h[n‬زﻳﺮ ﺑﻴﺎﺑﻴﺪ و آن را رﺳﻢ ﻛﻨﻴﺪ‪.‬‬

‫‪1 , 3 ≤ n ≤ 8‬‬ ‫‪x[n] = ‬‬ ‫در ﻏﻴﺮ اﻳﻦ ﺻﻮرت ‪ ,‬‬ ‫‪1 , 4 ≤ n ≤ 15‬‬ ‫‪h[n] = ‬‬ ‫در ﻏﻴﺮ اﻳﻦ ﺻﻮرت ‪ ,‬‬ ‫ﺣﻞ‪:‬‬ ‫ﻣﻲ داﻧﻴﻢ ﻛﻪ‪:‬‬ ‫∞‪+‬‬

‫] ‪∑ [k ]h[n − k‬‬

‫= ] ‪y[n ] = x[n ]∗ h[n‬‬

‫∞‪k = −‬‬

‫ﺳﻴﮕﻨﺎل ]‪ x[n‬و ]‪ y[n‬در ﺷﻜﻞ ح‪ 2,4‬ﻧﺸﺎن داده ﺷﺪه اﻧﺪ‪.‬‬ ‫ازاﻳﻦ ﺷﻜﻞ ﻣﻼﺣﻈﻪ ﻣﻲ ﺷﻮد ﻛﻪ ﻣﺠﻤﻮع ﻓﻮق ﺑﻪ ﺷﻜﻞ زﻳﺮ ﺧﻼﺻﻪ ﻣﻲ ﺷﻮد‪:‬‬


‫‪٦٩‬‬

‫]‪y[n ] = x[3]h[n − 3] + x[4]h[n − 4] + x[5]h[n − 5‬‬

‫]‪+ x[6]h[n − 6] + x[7 ]h[n − 7] + x[8]h[n − 8‬‬

‫ﻛﻪ ﻧﺘﻴﺠﻪ ﻣﻲ دﻫﺪ‪:‬‬

‫‪7 ≤ n ≤ 11‬‬ ‫‪n − 6‬‬ ‫‪6‬‬ ‫‪12 ≤ n ≤ 18‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪y[n] = ‬‬ ‫‪24 − n 19 ≤ n ≤ 23‬‬ ‫ﺳﺎﻳﺮ ﻧﻘﺎط‬ ‫‪0‬‬ ‫ﻧﻤﻮدار ﺷﻜﻞ‬

‫]‪x[n‬‬

‫]‪h[n‬‬ ‫‪.....‬‬ ‫‪• n‬‬ ‫‪.١٥‬‬ ‫‪ (2,5‬ﻓﺮض ﻛﻨﻴﺪ‬

‫‪٤‬‬

‫•‬

‫‪n‬‬

‫•‬

‫‪٨‬‬

‫‪1 , ≤ n ≤ N‬‬ ‫‪ h[n] = ‬و‬ ‫در ﻏﻴﺮ اﻳﻦ ﺻﻮرت ‪ ,‬‬

‫‪٧‬‬

‫‪٦‬‬

‫‪٤ ٥‬‬

‫•‬ ‫‪٣‬‬

‫•‬

‫‪1 , ≤ n ≤ 9‬‬ ‫‪h[n] = ‬‬ ‫در ﻏﻴﺮ اﻳﻦ ﺻﻮرت ‪ ,‬‬

‫ﻛﻪ در آن ‪ N ≤ 9‬ﻳﻚ ﻋﺪد ﺻﺤﻴﺢ اﺳﺖ‪ N .‬را ﺑﻪ ﻧﺤﻮي ﺗﻌﻴﻴﻦ ﻛﻨﻴﺪ ﻛـﻪ ﺑـﺮاي ]‪y[n] = x[n]∗ h[n‬‬ ‫داﺷﺘﻪ ﺑﺎﺷﻴﻢ‪.‬‬

‫ = ]‪x[14‬‬

‫‪,‬‬

‫‪x[4] = 5‬‬

‫ﺣﻞ‪:‬‬ ‫ﺳﻴﮕﻨﺎل ]‪ y[n‬ﺑﺮاﺑﺮ اﺳﺖ ﺑﺎ‪:‬‬ ‫‪9‬‬

‫‪9‬‬

‫ = ‪k‬‬

‫ = ‪k‬‬

‫] ‪y[n ] = ∑ x[k ]h[n − k ] = ∑ h[n − k‬‬

‫از اﻳﻦ راﺑﻄﻪ ﻣﺸﺨﺺ اﺳﺖ ﻛﻪ ]‪ y[n‬ﺑﺮاﺑﺮ ﻣﺠﻤﻮع ﺷﻴﻔﺖ ﻳﺎﻓﺘﻪ ]‪ h[n‬ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ‪ .‬از آﻧﺠﺎﻳﻲ ﻛﻪ ﺟﻤﻠـﻪ ي‬ ‫آﺧﺮ در ‪ n = 9‬اﺗﻔﺎق ﻣﻲ اﻓﺘﺪ و ]‪ h[n‬ﺑـﺮاي ‪ n > N‬ﺑﺮاﺑـﺮ ﺻـﻔﺮ اﺳـﺖ ]‪ y[n‬ﺑـﺮاي ‪n > N + 9‬‬

‫ﺻﻔﺮ اﺳﺖ‪ .‬ﺑﺎاﺳﺘﻔﺎده از اﻳﻦ ﺣﻘﻴﻘﺖ ﻛﻪ = ]‪ ، y[14‬ﻣﻲ ﺗﻮان ﻧﺘﻴﺠﻪ ﮔﺮﻓﺖ ﻛﻪ ‪ N‬ﺣﺪاﻛﺜﺮ ﻣـﻲ ﺗﻮاﻧـﺪ ‪4‬‬ ‫ﺑﺎﺷﺪ‪ .‬ﺑﻌﻼوه از ‪ y[4] = 5‬ﻣﻲ ﺗﻮان ﻧﺘﻴﺠﻪ ﮔﺮﻓﺖ ﻛﻪ ]‪ h[n‬ﺣﺪاﻗﻞ ‪ 5‬ﻧﻘﻄﻪ ﻓﺎﻗﺪ ﺻﻔﺮ دارد‪ .‬ﺗﻨﻬـﺎ ﻣﻘـﺪار‬ ‫‪ N‬ﻛﻪ ﻫﺮ دو ﺷﺮط را ﺑﺮآورده ﻣﻲ ﻛﻨﺪ ‪ 4‬اﺳﺖ‪.‬‬


‫‪٧٠‬‬

‫‪ (2,6‬ﻛﺎﻧﻮﻟﻮﺷﻦ ]‪ y[n] = x[n]∗ h[n‬را ﺑﻪ ازاي ]‪ x[n‬و ]‪ h[n‬زﻳﺮ ﺑﻴﺎﺑﻴﺪ و آن را رﺳﻢ ﻛﻨﻴﺪ‪.‬‬ ‫‪−n‬‬

‫]‪h[n ] = u[n − 1‬‬

‫‪1‬‬ ‫]‪x[n ] =   u[− n − 1‬‬ ‫‪3‬‬

‫‪,‬‬

‫ﺣﻞ‪:‬‬ ‫از اﻃﻼﻋﺎت داده ﺷﺪه دارﻳﻢ‪:‬‬ ‫∞‪+‬‬

‫= ] ‪y[n ] = x[n ]∗ h[n‬‬

‫] ‪∑ x[k ]h[n − k‬‬ ‫∞‪k = −‬‬

‫]‪x[− k − 1]u[n − k − 1‬‬

‫)‪( 3‬‬

‫‪−k‬‬

‫∞‪+‬‬

‫‪=∑ 1‬‬ ‫∞‪−‬‬

‫]‪∑ (13 ) u[n − k − 1‬‬ ‫‪−1‬‬

‫‪−k‬‬

‫=‬

‫∞‪k = −‬‬

‫]‪( 3 ) u[n + k − 1‬‬ ‫‪k‬‬

‫∞‬

‫‪=∑ 1‬‬ ‫‪k −1‬‬

‫ﺟﺎﻳﮕﺬاري ‪ k‬ﺗﻮﺳﻂ ‪ p-1‬دارﻳﻢ‪:‬‬

‫)‪( 3‬‬

‫‪p +1‬‬

‫] ‪u[n + p‬‬

‫∞‬

‫‪y[n] = ∑ 1‬‬ ‫ = ‪p‬‬

‫ﺑﺮاي ≥ ‪ n‬ﻣﻌﺎدﻟﻪ ي ﺑﺎﻻﻳﻲ ﺑﻪ ﺻﻮرت زﻳﺮ در ﻣﻲ آﻳﺪ‪:‬‬ ‫‪p +1‬‬

‫)‪( 3‬‬

‫‪1‬‬ ‫‪=1‬‬ ‫‪3 1− 1‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪3‬‬ ‫ﺑﺮاي > ‪ n‬ﻣﻌﺎدﻟﻪ )‪ (S2,6,1‬ﺑﻪ ﺻﻮرت ﺧﻼﺻﻪ ﻣﻲ ﺷﻮد‪:‬‬ ‫‪=1‬‬

‫)‪( 3‬‬

‫) ‪∑ ( 13‬‬

‫∞‪− n +1 +‬‬

‫‪p‬‬

‫ = ‪p‬‬

‫‪n‬‬

‫‪1 =3‬‬ ‫‪2 2‬‬

‫) (‬

‫‪−n‬‬

‫‪= 1‬‬

‫∞‬

‫‪y[n] = ∑ 1‬‬ ‫ = ‪p‬‬

‫) ‪∑ ( 13‬‬ ‫∞‪+‬‬

‫‪p +1‬‬

‫‪1‬‬ ‫‪= 1‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪1−‬‬ ‫‪3‬‬

‫∞‪p = −‬‬

‫)‪( 3‬‬

‫‪− n +1‬‬

‫ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ‬ ‫ >‪n‬‬ ‫ ≥‪n‬‬

‫= ]‪y[n‬‬

‫‪3n‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪y[n ] =  2‬‬ ‫‪ 1 2‬‬

‫‪= 1‬‬


‫‪٧١‬‬

‫‪ (2-7‬ﺑﺮاي ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺧﻄﻲ ‪ S‬راﺑﻄﻪ زﻳﺮ ﺑﻴﻦ ورودي ]‪ x[n‬و ﺧﺮوﺟﻲ ]‪ y[n‬وﺟﻮد دارد‬ ‫∞‬

‫] ‪∑ x[k ]g [n − 2k‬‬

‫= ]‪y[n‬‬

‫∞‪k = −‬‬

‫و در آن ]‪. g [n] = u[n] − u[n − 4‬‬ ‫اﻟﻒ( ]‪ y[n‬را ﺑﻪ ازاي ]‪ x[n] = δ [n − 1‬ﺑﻴﺎﺑﻴﺪ‪.‬‬ ‫ب( ]‪ y[n‬را ﺑﻪ ازاي ]‪ x[n] = δ [n − 2‬ﺑﻴﺎﺑﻴﺪ‪.‬‬ ‫ج( آﻳﺎ ‪ S‬و ‪ LTI‬اﺳﺖ؟‬ ‫د( ]‪ y[n‬را ﺑﻪ ازاي ]‪ x[n] = u[n‬ﺑﻴﺎﺑﻴﺪ‪.‬‬ ‫ﺣﻞ‪:‬‬

‫)اﻟﻒ( داده ﺷﺪه اﺳﺖ‪x[n] = δ [n − 2] :‬‬ ‫ﻣﻼﺣﻈﻪ ﻣﻲ ﻛﻨﻴﻢ ﻛﻪ‪:‬‬ ‫∞‪+‬‬

‫]‪y[n] = ∑ x[k ]g [n − 2k ] = g [n − 4‬‬ ‫∞‪−‬‬

‫]‪= u[n − 4] − u[n − 8‬‬ ‫)ب( ورودي ﺳﻴﺴﺘﻢ در ﻗﺴﻤﺖ )ب( ﻣﺸﺎﺑﻪ ﻗﺴﻤﺖ )اﻟﻒ( ﺑﻪ اﻧـﺪازه ي )‪ (1‬واﺣـﺪ ﺑـﻪ ﺳـﻤﺖ راﺳـﺖ‬

‫ﺷﻴﻔﺖ ﻳﺎﻓﺘﻪ اﺳﺖ‪ .‬اﮔﺮ ‪ S‬ﺗﻐﻴﻴﺮﭘﺬﻳﺮ ﺑﺎ زﻣﺎن ﺑﺎﺷﺪ‪ ،‬در اﻳـﻦ ﺻـﻮرت ﺧﺮوﺟـﻲ ﺳﻴـﺴﺘﻢ ﺑﺪﺳـﺖ آﻣـﺪه در‬ ‫ﻗﺴﻤﺖ )ب( ﺑﺎﻳﺪ ﺑﺎ ﺧﺮوﺟﻲ ﺑﺪﺳﺖ آﻣﺪه ﺳﻴﺴﺘﻢ در ﻗﺴﻤﺖ )اﻟﻒ( ﺑﺎ ﻳﻚ ﺷﻴﻔﺖ ﺑﻪ اﻧﺪازه )‪ (1‬واﺣﺪ ﺑﻪ‬ ‫راﺳﺖ‪ ،‬ﺑﺎﺷﺪ‪ .‬واﺿﺢ اﺳﺖ ﻛﻪ اﻳﻦ‪ ،‬آن ﻣﻮرد ذﻛﺮ ﺷﺪه ﻧﻴﺴﺖ ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ ﺳﻴﺴﺘﻢ ‪ LTI‬ﻧﻴﺴﺖ‪.‬‬ ‫)ج( اﮔﺮ ]‪ x[n] = u[n‬در اﻳﻦ ﺻﻮرت‬ ‫∞‪+‬‬

‫‪∑ x[k ]g‬‬

‫= ]‪y[n‬‬

‫∞‪k = −‬‬ ‫∞‬

‫] ‪= ∑ g [n − 2k‬‬ ‫ = ‪k‬‬

‫ﺳﻴﮕﻨﺎل ] ‪ g [n − 2k‬ﺑﺮاي ‪ k = , 1 , 2‬در ﺷﻜﻞ ‪ S.2,7‬رﺳﻢ ﺷﺪه اﻧﺪ‪ .‬ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ اﻳﻦ ﺷﻜﻞ واﺿـﺢ‬ ‫اﺳﺖ ﻛﻪ‪:‬‬


‫‪٧٢‬‬

‫‪n = ,1‬‬ ‫]‪n >= 2u[n] − δ [n] − δ [n − 1‬‬

‫]‪g [n − 4‬‬

‫‪١‬‬

‫‪1‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪y[n] = 2‬‬ ‫ ‪‬‬ ‫‪‬‬

‫‪١‬‬

‫‪١‬‬

‫‪٤ ٥‬‬

‫]‪g [n − 1‬‬

‫‪١ ٢ ٣‬‬

‫]‪g [n‬‬

‫‪١‬‬

‫‪١‬‬ ‫ﺷﻜﻞ ح‪2,7‬‬ ‫‪٢ ٣‬‬

‫‪٠ ١‬‬

‫‪ (2,8‬ﻛﺎﻧﻮﻟﻮﺷﻦ دو ﺳﻴﮕﻨﺎل زﻳﺮ را ﺑﻴﺎﺑﻴﺪ و ﻧﺘﻴﺠﻪ را رﺳﻢ ﻛﻨﻴﺪ‪.‬‬

‫‪ ≤ t ≤1‬‬ ‫‪t + 1,‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪x(t ) = 2 − 1, 1 ≤ t ≤ 2‬‬ ‫در ﻏﻴﺮ اﻳﻦ ﺻﻮرت ‪ ,‬‬ ‫‪‬‬ ‫)‪h(t ) = δ (t + 2) + 2δ (t + 1‬‬ ‫ﺣﻞ‪:‬‬ ‫ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از اﻧﺘﮕﺮال ﻛﺎﻧﻮﻟﻮﺷﻦ دارﻳﻢ‪:‬‬ ‫∞‪+‬‬

‫∞‪+‬‬

‫∞‪−‬‬

‫∞‪−‬‬

‫‪x(t ) ∗ h(t ) = ∫ x(τ )h(t − τ )dτ = ∫ h(τ )x(t − τ )dτ‬‬ ‫)‪ h(t ) = δ (t + 2) + 2δ (t + 1‬داده ﺷﺪه اﺳﺖ‪ .‬ﻛﻪ ﺑﺎﻋﺚ ﻣﻲ ﺷﻮد اﻧﺘﮕﺮال ﻓﻮق ﺑﻪ ﺷﻜﻞ زﻳﺮ ﺧﻼﺻـﻪ‬

‫ﺷﻮد‪x(t ) ∗ y (t ) = x(t + 2) + 2 x(t + 1) :‬‬ ‫ﺳﻴﮕﻨﺎل )‪ x(t + 2‬و )‪ 2 x(t + 1‬در ﺷﻜﻞ ح‪ 2,8‬ﻧﻤﺎﻳﺶ داده ﺷﺪه اﺳﺖ‪.‬‬ ‫‪٢‬‬ ‫ﺷﻜﻞ ح‪2-8‬‬

‫)‪x(t + 1‬‬ ‫‪١‬‬

‫‪٢‬‬ ‫‪١‬‬

‫‪٠‬‬

‫‪-‬‬

‫)‪x(t + 2‬‬ ‫‪٠‬‬

‫‪١‬‬

‫‪-‬‬

‫‪-‬‬


‫‪٧٣‬‬

‫ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﺷﻜﻞ ﻫﺎي ﻓﻮق ﻣﻲ ﺗﻮان ﺑﻪ راﺣﺘﻲ ﻧﺸﺎن داد ﻛﻪ‪:‬‬ ‫‪t + 3 − 2 < t ≤ −1‬‬ ‫‪t + 4‬‬ ‫ ≤ ‪− 1t‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪y (t ) = ‬‬ ‫‪ < t ≤1‬‬ ‫‪2 − 2t‬‬ ‫ ‪‬‬ ‫‪b‬‬ ‫‪ (2,9‬ﻓﺮض ﻛﻨﻴﺪ‬

‫)‪h(t ) = e 2t u (− t + 4) + e −2t u (t − 5‬‬ ‫‪ A‬و ‪ B‬را ﺑﻪ ﻧﺤﻮي ﺗﻌﻴﻴﻦ ﻛﻨﻴﺪ ﻛﻪ داﺷﺘﻪ ﺑﺎﺷﻴﻢ‬ ‫‪e −2(t −τ ) ,‬‬ ‫‪‬‬ ‫ ‪h(t − τ ) = ‬‬ ‫‪,‬‬ ‫) ‪ 2(t −τ‬‬ ‫‪,‬‬ ‫‪e‬‬

‫‪τ<A‬‬ ‫‪A <τ < B‬‬ ‫‪B <τ‬‬ ‫ﺣﻞ‪:‬‬

‫ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﺗﻌﺮﻳﻒ داده ﺷﺪه ﺑﺮاي ﺳﻴﮕﻨﺎل ) ‪ ، h(t‬ﻣﻲ ﺗﻮان ﻧﻮﺷﺖ‪:‬‬

‫‪e −2τ τ > 5‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪h(τ ) = e 2τ u (− τ + 4) + e −2τ u (τ − 5) = e 2τ τ > 4‬‬ ‫‪ 4 < τ < 5‬‬ ‫‪‬‬ ‫ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ‪:‬‬

‫‪e 2τ τ > −5‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪h(− τ ) = e −2τ τ > −4‬‬ ‫‪ − 5 < τ − 4‬‬ ‫‪‬‬ ‫ﭘﺲ‪:‬‬ ‫‪A = t −5‬‬ ‫‪,‬‬ ‫‪B =t−4‬‬

‫‪ (2,10‬ﻓﺮض ﻛﻨﻴﺪ ﻛﻪ‬

‫‪ ≤τ ≤1‬‬ ‫در ﻏﻴﺮ اﻳﻦ ﺻﻮرت‬

‫‪1 ,‬‬ ‫‪x(τ ) = ‬‬ ‫‪ ,‬‬


‫‪٧٤‬‬

‫و ) ‪ h(t ) = x(t / a‬ﻛﻪ در آن ‪ < a ≤ 1‬‬

‫اﻟﻒ( ) ‪ y(t ) = x(t ) ∗ h(t‬را ﺑﻴﺎﺑﻴﺪ و آن را رﺳﻢ ﻛﻨﻴﺪ‪.‬‬ ‫ب( اﮔﺮ ‪ dy (t ) dt‬ﺗﻨﻬﺎ ﺳﻪ ﻧﺎﭘﻴﻮﺳﺘﮕﻲ داﺷﺘﻪ ﺑﺎﺷﺪ‪ ،‬ﻣﻘﺪار ‪ a‬ﭼﻘﺪرﺳﺖ؟‬ ‫ﺣﻞ‪:‬‬ ‫ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از اﻃﻼﻋﺎت داده ﺷﺪه ﻛﻪ ﻣﻲ ﺗﻮاﻧﻴﻢ ) ‪ x(t‬و ) ‪ h(t‬را ﺑﻪ ﺷﻜﻞ‪ ،‬ﺷﻜﻞ ﻫـﺎي ‪ S2,10‬را رﺳـﻢ‬ ‫ﻛﻨﻴﺪ‪ (a) .‬ﺑﻪ ﻛﻤﻚ ﻃﺮﺣﻬﺎي ﺷﻜﻞ ح‪ .2,10‬ﻣﻲ ﺗﻮان ﻧـﺸﺎن داده ) ‪ y (t ) = x(t ) ∗ h(t‬ﻫﻤﻨﻄـﻮر ﻛـﻪ در‬ ‫اﺷﻜﺎل ح‪ 2,10‬ﻧﺸﺎن داده ﺷﺪه اﻧﺪ‪.‬‬

‫) ‪h(t‬‬

‫‪١‬‬ ‫‪١‬‬

‫‪١‬‬

‫‪٠‬‬

‫‪α‬‬

‫‪α‬‬

‫‪α +1‬‬

‫‪α‬‬

‫‪1‬‬

‫‪0‬‬

‫‪t-Axis‬‬

‫ﺷﻜﻞ ح‪2,10‬‬ ‫ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ‪:‬‬

‫‪ ≤t ≤α‬‬ ‫‪α ≤ t ≤1‬‬ ‫‪1 ≤ t ≤ 1+ α‬‬ ‫ﺳﺎﻳﺮ ﻧﻘﺎط‬

‫‪t‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪α‬‬ ‫‪y (t ) = ‬‬ ‫‪1 + α − t‬‬ ‫ ‪‬‬

‫‪٠‬‬

‫) ‪x(t‬‬


‫‪٧٥‬‬

‫) ‪dy (t‬‬ ‫)ب( از ﺷﻜﻞ ﺑﺎﻻ ﺑﺮاي ) ‪ ، y (t‬واﺿﺢ اﺳﺖ ﻛﻪ‬ ‫‪dt‬‬ ‫) ‪dy (t‬‬ ‫ﺗﻨﻬﺎ ‪ 3‬ﻧﻘﻄﻪ ي ﻧﺎﭘﻴﻮﺳﺘﮕﻲ داﺷﺘﻪ ﺑﺎﺷﺪ؛ در اﻳﻦ ﺻﻮرت ﺑﺎﻳﺴﺘﻲ ‪ ∝= 1‬اﻧﺘﺨﺎب ﮔﺮدد‪.‬‬ ‫‪dt‬‬ ‫‪ (2,11‬ﻓﺮض ﻛﻨﻴﺪ‬

‫در ‪ 1 + α ,1, α ,‬ﻧﺎﭘﻴﻮﺳﺘﻪ اﺳﺖ‪ .‬اﮔﺮ ﺑﺨﻮاﻫﻴﻢ‬

‫)‪x(t ) = u (t − 3) − u (t − 5‬‬ ‫اﻟﻒ( ) ‪y(t ) = x(t ) ∗ h(t‬‬

‫‪h(t ) = e −3t u (t ) ,‬‬

‫ب( ) ‪g (t ) = (dx(t )) dt ∗ h(t‬‬ ‫ج( ) ‪ g (t‬ﭼﻪ راﺑﻄﻪ اي ﺑﺎ ) ‪ y (t‬دارد‪.‬‬ ‫)اﻟﻒ( از اﻃﻼﻋﺎت داده ﺷﺪه ﻣﻼﺣﻈﻪ ﻣﻲ ﻛﻨﻴﺪ ﻛﻪ ) ‪ h(t‬ﺗﻨﻬﺎ در ﺑﺎزه ∞ ≤ ‪ ≤ t‬ﺻﻔﺮ ﻧﻴﺴﺖ‪ ،‬ﺑﻨـﺎﺑﺮاﻳﻦ‪:‬‬ ‫∞‪+‬‬

‫‪y (t ) = x(t ) ∗ h(t ) = ∫ h(τ )x(t − τ )dτ‬‬ ‫∞‪−‬‬

‫∞‬

‫‪= ∑ e − 3τ (u (t − τ − 3)) − u (t − τ − 5)dτ‬‬ ‫ ‬

‫ﺑﺮاﺣﺘﻲ ﻣﻲ ﺗﻮان ﻧﺸﺎن داد ﻛﻪ )‪ u (t − τ − 3) − u (t − τ − 5‬ﺗﻨﻬـﺎ در ﺑـﺎزه ‪ t − 5 < τ < t − 3‬ﺻـﻔﺮ‬ ‫ﻧﻴﺴﺖ‪ .‬ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ ﺑﻪ ازاي ‪ t ≤ 3‬اﻧﺘﮕﺮال ﻓﻮق ﺑﺮاﺑﺮ ﺻﻔﺮ اﺳﺖ‪ .‬ﺑﺮاي ‪ 3 < t ≤ 5‬اﻧﺘﮕﺮال ﻓﻮق ﺑـﻪ ﺻـﻮرت‬ ‫زﻳﺮ اﺳﺖ‪:‬‬

‫)‪1 − e −3(t −3‬‬ ‫‪3‬‬ ‫ﺑﺮاي ‪ t > 5‬اﻧﺘﮕﺮال ﺑﺮاﺑﺮ اﺳﺖ ﺑﺎ‪:‬‬ ‫) ‪−3(t −5‬‬

‫‪t −3‬‬

‫= ‪y (t ) = ∫ e −3τ dτ‬‬ ‫ ‬

‫‪(1 − e )e‬‬ ‫= ‪dτ‬‬ ‫‪−5‬‬

‫‪3‬‬ ‫ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ؛ ﻧﺘﻴﺠﻪ ﻛﺎﻧﻮﻟﻮﺷﻦ ﺑﻪ ﺻﻮرت زﻳﺮ ﻗﺎﺑﻞ ﺑﻴﺎن اﺳﺖ‪:‬‬

‫‪−3τ‬‬

‫‪t −3‬‬

‫‪y (t ) = ∫ e‬‬ ‫‪t −5‬‬

‫‪‬‬ ‫ ‪‬‬ ‫‪−∞ <t ≤3‬‬ ‫‪‬‬ ‫) ‪−3 (t − 3‬‬ ‫‪1 − e‬‬ ‫‪y(t ) = ‬‬ ‫‪3>t ≤5‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪‬‬ ‫∞≤ ‪5<t‬‬ ‫) ‪ 1 − e −5 e −3(t −5‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪‬‬

‫)‬

‫(‬


‫‪٧٦‬‬

‫)ب( ﺑﺎ ﻣﺸﺘﻘﮕﻴﺮي از ) ‪ x(t‬در ﺣﻮزه زﻣﺎن دارﻳﻢ‪:‬‬ ‫‪dx(t )dt‬‬ ‫)‪= δ (t − 3) − δ (t − 5‬‬ ‫‪dt‬‬

‫ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ‪:‬‬ ‫) ‪dx(t‬‬ ‫) ‪∗ h(t‬‬ ‫‪dt‬‬ ‫)‪= e −3(t −3)u (t − 3) − −(t −5 ) u (t − 5‬‬ ‫ج( از ﻧﺘﻴﺠﻪ )اﻟﻒ( ﻣﻲ ﺗﻮاﻧﻴﻢ ﻣﺸﺘﻖ ) ‪ y (t‬را ﺑﻪ ﺻﻮرت زﻳﺮ ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ ﻛﻨﻴﻢ‪:‬‬ ‫= ) ‪g (t‬‬

‫ ‪‬‬ ‫‪−∞ <t ≤3‬‬ ‫)‪dy (t )  −3(t −3‬‬ ‫‪= e‬‬ ‫‪3<t ≤5‬‬ ‫‪dt‬‬ ‫‪ −6‬‬ ‫) ‪−3(t −5‬‬ ‫∞≤ ‪5<t‬‬ ‫‪ e −1 e‬‬ ‫) ‪dy (t‬‬ ‫= ) ‪. g (t‬‬ ‫ﻛﻪ اﻳﻦ دﻗﻴﻘﺎً ﺑﺮاﺑﺮ ﺑﺎ ) ‪ g (t‬اﺳﺖ ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ‬ ‫‪dt‬‬ ‫‪ (2,12‬ﻓﺮض ﻛﻨﻴﺪ‬

‫)‬

‫∞‬

‫) ‪∑ δ (t − 3k‬‬

‫(‬

‫∗ ) ‪y(t ) = e −t u (t‬‬

‫∞‪k = −‬‬

‫ﻧﺸﺎن دﻫﻴﺪ ﻛﻪ در ‪ y (t ) = Ae − t ، ≤ t < 3‬و ‪ A‬را ﺑﻴﺎﺑﻴﺪ‪.‬‬ ‫ﺣﻞ‪:‬‬ ‫ﺳﻴﮕﻨﺎل ) ‪ y (t‬را ﻣﻲ ﺗﻮان ﺑﻪ ﺻﻮرت‬

‫)‪y (t ) = ... + e − (t −6 )u (t + 6) + e −(t +3)u (t + 3) + e −t u (t ) + e − (t −3 )u (t − 3‬‬ ‫‪+ e −(t −6 )u (t − 6) + ...‬‬ ‫در ﺑﺎزه ي ‪ ≤ t < 3‬ﻧﻮﺷﺖ؛ ﻣﻲ ﺗﻮان ) ‪ y (t‬را ﺑﻪ ﺻﻮرت زﻳﺮ ﻧﻮﺷﺖ‪:‬‬ ‫) ‪y (t ) = ... + e − (t + )u (t + 6) + e −(t +3 )u (t + 3) + e −t u (t‬‬ ‫‪= e −t + e −(t +3 ) + e −(t +6 ) + ...‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪1 − e −3‬‬

‫)‬

‫(‬

‫‪= e −t 1 + e −3 + e − 6 + ... = e −t‬‬

‫‪1‬‬ ‫ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ‪:‬‬ ‫‪1 − e −3‬‬ ‫‪ (2,13‬ﺳﻴﺴﺘﻢ ﮔﺴﺴﺘﻪ در زﻣﺎن ‪ S1‬ﺑﺎ ﭘﺎﺳﺦ ﺿﺮﺑﻪ زﻳﺮ را در ﻧﻈﺮ ﺑﮕﻴﺮﻳﺪ‬

‫= ‪ A‬ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ‪.‬‬


‫‪٧٧‬‬

‫‪n‬‬

‫‪1‬‬ ‫] ‪h[n ] =   u[n‬‬ ‫‪5‬‬ ‫اﻟﻒ( ‪ A‬را ﺑﻪ ﻧﺤﻮي ﺗﻌﻴﻴﻦ ﻛﻨﻴﺪ ﻛﻪ داﺷﺘﻪ ﺑﺎﺷﻴﻢ ]‪. h[n] − A h[n − 1] = δ [n‬‬

‫ب( ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﻧﺘﻴﺠﻪ ﺑﻨﺪ )اﻟﻒ( ﭘﺎﺳﺦ ﺿﺮﺑﻪ ]‪ g [n‬ﺳﻴﺴﺘﻢ ‪ S 2 LTI‬را ﺑﻪ ﻧﺤﻮي ﺗﻌﻴﻴﻦ ﻛﻨﻴـﺪ ﻛـﻪ ‪S 2‬‬ ‫وارون ‪ S1‬ﺑﺎﺷﺪ‪.‬‬ ‫ﺣﻞ‪:‬‬ ‫)اﻟﻒ( ﻧﻴﺎز دارﻳﻢ ﻛﻪ ﺑﺪاﻧﻴﻢ‪:‬‬

‫]‪u[n − 1] = δ [n‬‬

‫) ‪(15 ) u[n] − A(15‬‬

‫‪n −1‬‬

‫‪n‬‬

‫ﺑﺎ ﻗﺮاردادن ‪ n=1‬و ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ ‪ A‬دارﻳﻢ‪A = 1 :‬‬ ‫‪3‬‬ ‫)ب( از ﻗﺴﻤﺖ )اﻟﻒ( ﻣﻲ داﻧﻴﻢ ﻛﻪ‪:‬‬ ‫‪1‬‬ ‫]‪h[n] − h[n − 1] = δ [n‬‬ ‫‪5‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫]‪h[n]∗  δ [n] − δ [n − 1] = δ [n‬‬ ‫‪5‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﺗﻌﺮﻳﻒ ﻣﻌﻜﻮس ﺳﻴﺴﺘﻢ دارﻳﻢ‪:‬‬ ‫‪1‬‬ ‫]‪g [n ] = δ [n] − δ [n ] − δ [n − 1‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪ (2,14‬ﻛﺪام ﻳﻚ از ﭘﺎﺳﺦ ﺿﺮﺑﻪ ﻫﺎي زﻳﺮ ﭘﺎﺳﺦ ﺿﺮﺑﻪ ﻳﻚ ﺳﻴﺴﺘﻢ ‪ LTI‬ﭘﺎﻳﺪارﺳﺖ؟‬

‫اﻟﻒ( ) ‪h1 (t ) = e − (1− 2 j )t u (t‬‬ ‫ب( ) ‪h2 (t ) = e − t cos(2t )u (t‬‬ ‫ﺣﻞ‪:‬‬ ‫)اﻟﻒ( اﺑﺘﺪا ﺗﻌﻴﻴﻦ ﻣﻲ ﻛﻨﻴﻢ ﻛﻪ ) ‪ h1 (t‬اﻧﺘﮕﺮال ﻣﻌﻴﻨﻲ ﺑﻪ ﺷﻜﻞ زﻳﺮ ﺑﺎﺷﺪ‪:‬‬ ‫∞‬

‫‪h1 (τ )dτ = ∫ e −τ dτ = 1‬‬ ‫ ‬

‫∞‪+‬‬

‫∫‬

‫∞‪−‬‬

‫ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ ) ‪ h1 (t‬ﭘﺎﺳﺦ ﺿﺮﺑﻪ ﻳﻚ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﭘﺎﻳﺪار اﺳﺖ‪.‬‬ ‫)ب( اﮔﺮ ) ‪ h2 (t‬اﻧﺘﮕﺮال ﻣﻌﻴﻨﻲ ﺑﻪ ﺷﻜﻞ زﻳﺮ ﺑﺎﺷﺪ‪ ،‬ﺗﻌﻴﻴﻦ ﻣﻲ ﻛﻨﻴﻢ‪:‬‬ ‫∞‬

‫‪h2 (τ ) dτ = ∫ e −t cos 2t dτ‬‬ ‫ ‬

‫∞‪+‬‬

‫∫‬

‫∞‪−‬‬


‫‪٧٨‬‬

‫اﻳﻦ اﻧﺘﮕﺮال ﺑﻪ ﻃﻮر واﺿﺢ ﻣﻘﺪار ﻣﺤﺪودي دارد زﻳـﺮا ‪ e −t cos Lt‬ﻳـﻚ ﺗـﺎﺑﻊ ﺗﺮوﻣـﻲ ﻧﻤـﺎﻳﻲ در ﺑـﺎزه‬ ‫∞ ≤ ‪ ≤ t‬اﺳﺖ‪ .‬ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ ) ‪ h2 (t‬ﭘﺎﺳﺦ ﺿﺮﺑﻪ ي ﻳﻚ ﺳﻴﺴﺘﻢ ‪ LTI‬ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ‪.‬‬ ‫‪ (2,15‬ﻛﺪام ﻳﻚ از ﭘﺎﺳﺦ ﺿﺮﺑﻪ ﻫﺎي زﻳﺮ ﭘﺎﺳﺦ ﺿﺮﺑﻪ ﻳﻚ ﺳﻴﺴﺘﻢ ‪ LTI‬ﭘﺎﻳﺪارﺳﺖ؟‬ ‫‪π ‬‬ ‫اﻟﻒ( ]‪h1 [n] = n cos n u[n‬‬ ‫‪4 ‬‬ ‫ب( ]‪h2 [n] = 3n u[− n + 10‬‬

‫ﺣﻞ‪:‬‬ ‫)اﻟﻒ( اﮔﺮ ]‪ h1 [n‬ﻣﺠﻤﻮع )ﺳﻴﮕﻤﺎي( ﻣﻌﻴﻨﻲ ﺑﻪ ﺷﻜﻞ زﻳﺮ ﺑﺎﺷﺪ‪ ،‬ﺗﻌﻴﻴﻦ ﻣﻲ ‪:‬ﻧﻴﻢ‪:‬‬ ‫∞‬ ‫‪π ‬‬ ‫‪h‬‬ ‫‪k‬‬ ‫=‬ ‫‪k cos k ‬‬ ‫∑‬ ‫∑‬ ‫‪1‬‬ ‫‪4 ‬‬ ‫∞‪k = −‬‬ ‫ = ‪k‬‬ ‫∞‬

‫‪π ‬‬ ‫اﻳﻦ ﺳﺮي ﻣﻘﺪار ﻣﺤﺪودي ﻧﺪارد زﻳﺮا ﺑـﺎ ﺗـﺎﺑﻊ ‪ k cos k ‬ﺑـﺎ اﻓـﺰاﻳﺶ ﻣﻘـﺪار ‪ ،k‬ﺻـﻌﻮدي اﺳـﺖ‪.‬‬ ‫‪4 ‬‬ ‫ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ ]‪ h1 [n‬ﻧﻤﻲ ﺗﻮان ﭘﺎﺳﺦ ﺿﺮﺑﻪ ﻳﻚ ﺳﻴﺘﻢ ‪ LTI‬ﭘﺎﻳﺪار ﺑﺎﺷﺪ‪.‬‬ ‫)ب( اﮔﺮ ]‪ h2 [n‬ﺳﺮي ﻣﻌﻴﻨﻲ ﺑﻪ ﺷﻜﻞ زﻳﺮ ﺑﺎﺷﺪ‪ ،‬ﺗﻌﻴﻴﻦ ﻣﻲ ﻛﻨﻴﻢ‪:‬‬ ‫‪2‬‬

‫‪≅ 311‬‬

‫‪10‬‬

‫‪k‬‬

‫‪∑3‬‬ ‫∞‪k = −‬‬

‫∞‪+‬‬

‫= ‪∑ h2 k‬‬

‫ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ ]‪ h2 [n‬ﭘﺎﺳﺦ ﺿﺮﺑﻪ ﻳﻚ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﭘﺎﻳﺪار ‪ LTI‬ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ‪.‬‬

‫∞‪k = −‬‬

‫‪ (2,16‬درﺳﺘﻲ ﻳﺎ ﻧﺎدرﺳﺘﻲ ﻫﺮ ﻳﻚ از ﮔﺰاره ﻫﺎي زﻳﺮ را ﺗﻌﻴﻴﻦ ﻛﻨﻴﺪ‪:‬‬ ‫اﻟﻒ( اﮔﺮ در ‪ x[n] = ، n < N1‬و در ‪ h[n] = ، n < N 2‬؛ آﻧﮕﺎه در ‪، n < N1 + N 2‬‬ ‫ = ]‪. y[n] = x[n]∗ h[n‬‬ ‫ب( اﮔﺮ]‪ ، y[n] = x[n]∗ h[n‬آﻧﮕﺎه ]‪. y[n − 1] = x[n − 1]∗ h[n − 1‬‬ ‫ج( اﮔﺮ ) ‪ ، y(t ) = x(t ) ∗ h(t‬آﻧﮕﺎه ) ‪. y(− t ) = x(− t ) ∗ h(− t‬‬ ‫د( اﮔﺮ در ‪ ، x(t ) = ، t > T1‬و در ‪ ، h(t ) = ، t > T2‬آﻧﮕﺎه در ‪. x(t ) ∗ h(t ) = ، t > T1 + T2‬‬ ‫ﺣﻞ‪:‬‬ ‫)اﻟﻒ( ﺻﺤﻴﺢ‪ :‬اﻳﻦ ﺑﻪ راﺣﺘﻲ ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ اﻳﻨﻜﻪ ﻛﺎﻧﻮﻟﻮش ﻣﻲ ﺗﻮاﻧﺪ ﺑﻌﻨﻮان ﻓﺮآﻳﻨـﺪي اﺻـﻞ ﺑـﺮ ﻫـﻢ ﻧﻬـﻲ‬ ‫]‪ h[n‬را اﻧﺠﺎم دﻫﺪ‪ ،‬ﺑﺤﺚ ﺷﻮد‪ .‬اﻳﻦ ﻣﻲ ﺗﻮاﻧﺪ ﺑﻌﻨﻮان اﻧﻌﻜﺎﺳﻲ در ﻣﺤﻞ اوﻟﻴﻦ ﻧﻤﻮﻧﻪ ﺻﻔﺮ ]‪ x[n‬اﺗﻔـﺎق‬ ‫ﺑﻴﺎﻓﺘﺪ‪ .‬در اﻳﻦ ﻣﻮرد اوﻟﻴﻦ اﻧﻌﻜﺎس در ‪ N1‬اﺗﻔﺎق ﻣﻲ اﻓﺘﺪ‪ .‬اﻧﻌﻜﺎﺳـﻲ ]‪ h[n‬ﻛـﻪ در ‪ n = N1‬اﺗﻔـﺎق ﻣـﻲ‬


‫‪٧٩‬‬

‫اﻓﺘﺪ‪ ،‬اوﻟﻴﻦ ﻧﻤﻮﻧﻪ ي ﺻﻔﺮ ﺧﻮد را در ﻣﺤﻞ زﻣـﺎﻧﻲ ‪ N1 + N 2‬ﺧﻮاﻫـﺪ داﺷـﺖ‪ ،‬ﺑﻨـﺎﺑﺮاﻳﻦ ﺑـﺮاي ﺗﻤـﺎﻣﻲ‬ ‫ﻣﻘﺎدﻳﺮ ‪ n‬ﻛﻪ ‪ N1 + N 2‬ﺑﺨﻮد اﺧﺘﺼﺎص ﻣﻲ دﻫﺪ‪ ،‬ﺧﺮوﺟﻲ ]‪ h[n‬ﺻﻔﺮ اﺳﺖ‪.‬‬ ‫)ب( ﻧﺎدرﺳﺖ‪.‬‬ ‫ﻓﺮض ﻛﻨﻴﺪ‪:‬‬

‫] ‪y[n ] = x[n] ∗ h[n‬‬ ‫∞‬

‫] ‪∑ x[k ]h[n − k‬‬

‫=‬

‫∞‪k =−‬‬

‫از اﻳﻦ‪:‬‬ ‫∞‪+‬‬

‫] ‪∑ x[k ]h[n − 1 − k‬‬

‫= ]‪y[n − 1‬‬

‫∞‪k = −‬‬

‫]‪= x[n]∗ h[n − 1‬‬ ‫اﻳﻦ ﻧﺸﺎن ﻣﻲ دﻫﺪ ﻛﻪ ﺣﺎﻟﺖ داده ﺷﺪه ﻧﺎدرﺳﺖ اﺳﺖ‪.‬‬

‫)ج( ﺻﺤﻴﺢ‪ :‬ﻓﺮض ﻛﻨﻴﺪ‪:‬‬ ‫∞‪+‬‬

‫‪y (t ) = x(t ) ∗ h(t ) = ∫ x(τ )h(t − τ )dτ‬‬ ‫∞‪−‬‬

‫ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ‪:‬‬ ‫∞‪+‬‬

‫‪y (− t ) = ∫ x(τ )h(− τ − t )dτ‬‬ ‫∞‪−‬‬

‫∞‪+‬‬

‫‪= ∫ x(− τ )h(− t + τ )dτ‬‬ ‫∞‪−‬‬

‫) ‪= x(− t ) ∗ h(− t‬‬ ‫ﻛﻪ ﻧﺸﺎن ﻣﻲ دﻫﺪ وﺿﻌﻴﺖ داده ﺷﺪه ﺻﺤﻴﺢ اﺳﺖ‪.‬‬ ‫)د( ﺻﺤﻴﺢ‪ :‬اﻳﻦ ﻣﺴﺌﻠﻪ ﺑﺎ ﻓﺮض زﻳﺮ ﻣﻲ ﺗﻮاﻧﺪ ﺑﺤﺚ ﺷﻮد‪:‬‬ ‫∞‪+‬‬

‫‪y (t ) = x(t ) ∗ h(t ) = ∫ x(τ )h(t − τ )dτ‬‬ ‫∞‪−‬‬

‫در ﺷﻜﻞ ح‪ x(τ ) ،2,16‬و ) ‪ h(t − τ‬را رﺳﻢ ﻛﺮده اﻳﻢ )ﺑﺎ ﻓﺮض اﻳﻨﻜﻪ )‪ (1‬ﺑﺮاي ‪ x(t ) = t > T1‬و‬ ‫)‪ (2‬ﺑﺮاي ‪ : (h(t )) = ، t > T2‬واﺿﺢ اﺳـﺖ‪ ،‬ﺣﺎﺻﻠـﻀﺮب ) ‪ x(τ )h(t − τ‬اﮔـﺮ ‪ t − T2 > T1‬ﺑﺮاﺑـﺮ‬ ‫ﺻﻔﺮ ﺧﻮاﻫﺪ ﺑﻮد‪ ،‬ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ ﺑﺮاي ‪. y (t ) = ، t > T1 + T2‬‬


‫‪٨٠‬‬

‫) ‪h(t − τ‬‬

‫‪τ‬‬

‫‪t −T 2‬‬

‫) ‪x(τ‬‬

‫‪τ‬‬

‫‪1‬‬

‫‪T‬‬

‫ﺷﻜﻞ ﺣﻞ ‪2-16‬‬

‫‪ (2,17‬ﻳﻚ ﺳﻴﺴﺘﻢ ‪ LTI‬ﺑﺎ ورودي ) ‪ x(t‬و ﺧﺮوﺟـﻲ ) ‪ y (t‬و راﺑﻄـﻪ ﺧﺮوﺟـﻲ ـ ورودي زﻳـﺮ در ﻧﻈـﺮ‬ ‫ﺑﮕﻴﺮﻳﺪ‬ ‫)م ‪(1-17-2‬‬

‫‪d‬‬ ‫) ‪y + 4 y (t ) = x(t‬‬ ‫‪dt‬‬

‫ﺳﻴﺴﺘﻢ اﺑﺘﺪاﺋﺎً ﺳﺎﻛﻦ اﺳﺖ‪.‬‬ ‫اﻟﻒ( ) ‪ y (t‬ﺑﻪ ازاي ‪ x(t ) = e (−1+3 j )t‬ﭼﻴﺴﺖ؟‬

‫ب( ﺗﻮﺟﻪ ﻛﻨﻴﺪ ﻛﻪ }) ‪ Re{x(t‬و }) ‪ Re{y (t‬ﻣﻌﺎدﻟﻪ )م ‪ (1-17-2‬را ارﺿـﺎ ﻣـﻲ ﻛﻨﻨـﺪ‪ .‬ﺧﺮوﺟـﻲ ) ‪y (t‬‬ ‫ﺳﻴﺴﺘﻢ ‪ LTI‬را ﺑﻪ ازاي ورودي زﻳﺮ ﺑﻴﺎﺑﻴﺪ‪:‬‬

‫) ‪x(t ) = e −t cos(3t )u (t‬‬ ‫ﺣﻞ‪:‬‬ ‫)اﻟﻒ( ﻣﻲ داﻧﻴﻢ ﻛﻪ ) ‪ y (t‬ﻣﺠﻤﻮع ﺟﻮاب ﻫﻤﮕﻦ و ﺧﺼﻮﺻﻲ ﻣﻌﺎدﻟﻪ دﻳﻔﺮاﻧﺴﻴﻞ داده ﺷﺪه اﺳﺖ‪.‬‬ ‫اﺑﺘﺪاً ﭘﺎﺳﺦ ﺧﺼﻮﺻﻲ ) ‪ y p (t‬را ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از روش ﺟﺎﻳﮕﺬاري )روﺷﻲ ﻛﻪ در ﻣﺜـﺎل ‪ 2,14‬آﻣـﺪه اﺳـﺖ‪(.‬‬ ‫ﺑﺪﺳﺖ ﻣﻲ آورﻳﻢ‪ .‬از آﻧﺠﺎﻳﻲ ﻛﻪ ورودي ) ‪ x(t ) = e (−1+3 j )t u (t‬ﺑﺮاي > ‪ ، t‬اﻋﻤﺎل ﻣﻲ ﻛﻨـﻴﻢ؛ ﺑﺪﺳـﺖ‬ ‫ﻣﻲ آورﻳﻢ‪.‬‬


‫‪٨١‬‬

‫ > ‪ t‬ﺑﺮاي ‪y p (t ) = ke (−1+3 j )t‬‬ ‫ﺑﺎ ﺟﺎﻳﮕﺬاري ) ‪ x(t‬و ) ‪ y (t‬در ﻣﻌﺎدﻟﻪ دﻳﻔﺮاﻧﺴﻴﻞ داده ﺷﺪه دارﻳﻢ‪:‬‬

‫‪(− 1 + 3 j )ke (−1+3 j )t + 4ke (−1+3 j )t = e (−1+3 j )t‬‬ ‫ﻛﻪ ﻣﻲ دﻫﺪ‪:‬‬

‫‪(− 1 + 3 j )k + 4k = 1‬‬ ‫‪1‬‬ ‫) ‪3(1 + j‬‬

‫= ‪⇒k‬‬

‫ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ‪:‬‬

‫‪1‬‬ ‫ > ‪e (−1+3 j )t t‬‬ ‫) ‪3(1 + j‬‬ ‫ﺑﺮاي ﺑﺪﺳﺖ آوردن ﺟﻮاب ﻫﻤﮕﻦ‪ :‬ﻗﺮار ﻣﻲ دﻫﻴﻢ‪:‬‬

‫= ‪yp‬‬

‫‪y y (t ) = Ae st‬‬ ‫از آﻧﺠﺎﻳﻲ ﻛﻪ ﺣﻞ ﻫﻤﮕﻦ‪ ،‬ﺑﺎﻳﺪ ﻣﻌﺎدﻟﻪ ي دﻳﻔﺮاﻧﺴﻴﻞ زﻳﺮ را ارﺿﺎء ﻛﻨﺪ‪:‬‬ ‫) ‪dy h (t‬‬ ‫ = ) ‪+ 4 yh(t‬‬ ‫‪dt‬‬

‫ﺑﺪﺳﺖ ﻣﻲ آورﻳﻢ‪:‬‬

‫ = )‪ASe st + 4 Ae st = Ae st (S + 4‬‬ ‫ﻛﻪ ﺑﻴﺎن ﻣﻲ ﻛﻨﺪ ﺑﺮاي ﻫﺮ ﻣﻘﺪار ‪ S=-4 ،A‬ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ‪ .‬ﺟﻮاب ﻛﻠﻲ ﻣﻌﺎدﻟﻪ ﺑﻪ ﺻﻮرت زﻳﺮ ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ؛‬ ‫‪1‬‬ ‫ > ‪e (−1+3 j )t t‬‬ ‫) ‪3(1 + j‬‬ ‫ﺣﺎل ﺑﺮاي ﺗﻌﻴﻴﻦ ﺛﺎﺑﺖ ‪ k‬ازاﻳﻦ ﺣﻘﻴﻘﺖ اﺳﺘﻔﺎده ﻣﻲ ﻛﻨﻴﻢ ﻛﻪ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺷﺮاﻳﻂ اوﻟﻴﻪ را ارﺿﺎء ﻣﻲ ﻛﻨـﺪ‪ .‬داده‬ ‫‪y (t ) = Ae −4t +‬‬

‫ﺷﺪه اﺳﺖ = ) ( ‪ y‬ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ ﻣﻲ ﺗﻮان ﻧﺘﻴﺠﻪ ﮔﺮﻓﺖ ﻛﻪ‪:‬‬ ‫‪1‬‬ ‫ =‬ ‫) ‪3(1 + j‬‬ ‫‪−1‬‬ ‫=‪⇒ A‬‬ ‫) ‪3(1 + j‬‬ ‫‪A+‬‬

‫ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ > ‪ t‬دارﻳﻢ‪:‬‬


‫‪٨٢‬‬

‫[‬

‫]‬

‫‪1‬‬ ‫ > ‪− e −4t + e(− 1 + 3 j )t ; t‬‬ ‫) ‪3(1 + j‬‬ ‫از آﻧﺠﺎﻳﻲ ﻛﻪ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺑﺎﻳﺪ ﺷﺮاﻳﻂ اوﻟﻴﻪ را ارﺿﺎء ﻛﻨﺪ‪ ،‬ﺑﺮاي > ‪ y (t ) = ، t‬ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ‪:‬‬ ‫= ) ‪y (t‬‬

‫‪1− j‬‬ ‫) ‪− e −4t + e (−1+3 j )t u (t‬‬ ‫‪6‬‬ ‫)ب( ﺧﺮوﺟﻲ‪ ،‬ﻗﺴﻤﺖ ﺣﻘﻴﻘﻲ ﭘﺎﺳﺦ ﺑﺪﺳﺖ آﻣﺪه در ﻗﺴﻤﺖ )اﻟﻒ( ﺧﻮاﻫﺪ ﺑﻮد‪.‬‬

‫(‬

‫)‬

‫= ) ‪y (t‬‬

‫) ‪y (t ) = 1 (e − t cos 3t + e −t sin 3t − e −4t )u (t‬‬ ‫‪6‬‬ ‫‪ (2,18‬ورودي ]‪ x[n‬و ﺧﺮوﺟﻲ ]‪ y[n‬ﻳﻚ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﻋﻠّﻲ ‪ LTI‬ﺑﺎ ﻣﻌﺎدﻟﻪ ﺗﻔﺎﺿﻠﻲ زﻳﺮ ﺑﻪ ﻫﻢ ﻣﺮﺑـﻮط ﻣـﻲ‬ ‫ﺷﻮﻧﺪ‬ ‫‪1‬‬ ‫]‪y[n − 1] + x[n‬‬ ‫‪4‬‬ ‫]‪ y[n‬را ﺑﻪ ازاي ]‪ x[n] = δ [n − 1‬ﺑﻴﺎﺑﻴﺪ‪.‬‬

‫= ] ‪y[n‬‬

‫ﺣﻞ‪:‬‬ ‫از آﻧﺠﺎﻳﻲ ﻛﻪ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﻛﺎزال اﺳﺖ‪ :‬ﺑﺮاي ‪ y[n] = ، n < 1‬ﺣﺎل‪:‬‬

‫‪y[1] = 1 y[ ] + x[1] = + 1 = 1‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪y[2] = 1 y[1] + x[2] = 1 + = 1‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪y[3] = 1 y[2] + x[3] = 1 + = 1‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪16‬‬ ‫‪16‬‬ ‫ ‬

‫)‪( 4‬‬

‫‪m −1‬‬

‫ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ‪:‬‬

‫]‪u[n − 1‬‬

‫‪y[m] = 1‬‬

‫)‪( 4‬‬

‫‪n −1‬‬

‫‪y[n] = (n ) = 1‬‬

‫‪ (2,19‬اﺗﺼﺎل ﺳﺮي دو ﺳﻴﺴﺘﻢ ‪ S1‬و ‪ S 2‬ﺑﻪ ﺻﻮرت ﺷﻜﻞ م ‪ 19-2‬را در ﻧﻈﺮ ﺑﮕﻴﺮﻳﺪ‪:‬‬ ‫] ‪w[n‬‬ ‫‪x[n] ‬‬ ‫‪→ S1 ‬‬ ‫‪→ S 2 ‬‬ ‫]‪→ y[n‬‬

‫ﺷﻜﻞ م ‪19-2‬‬


‫‪٨٣‬‬

‫‪1‬‬ ‫‪ LTI : S1‬ﻋﻠّﻲ ]‪w[n − 1] + x[n‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪ LTI : S 2‬ﻋﻠﻲ ]‪y[n] = ay[n − 1] + β w[n‬‬ ‫= ] ‪w[n‬‬

‫ﻣﻌﺎدﻟﻪ ﺗﻔﺎﺿﻠﻲ ﺑﻴﻦ ]‪ x[n‬و ]‪ y[n‬ﻋﺒﺎرت اﺳﺖ از‬ ‫‪1‬‬ ‫‪3‬‬ ‫]‪y[n ] = − y[n − 2] + y[n − 1] + x[n‬‬ ‫‪8‬‬ ‫‪4‬‬

‫اﻟﻒ( ‪ a‬و ‪ β‬را ﺑﻴﺎﺑﻴﺪ‪.‬‬ ‫ب( ﭘﺎﺳﺦ ﺿﺮﺑﻪ اﺗﺼﺎل ﺳﺮي ﺳﻴﺴﺘﻤﻬﺎي ‪ S1‬و ‪ S 2‬را ﺑﻴﺎﺑﻴﺪ‪.‬‬ ‫ﺣﻞ‪:‬‬ ‫)اﻟﻒ( ﻣﻌﺎدﻟﻪ ي دﻳﻔﺮاﻧﺴﻲ ﻣﺮﺑﻮط ﺑﺎ ]‪ y[n‬و ]‪ ω [n‬را ﺑﺮاي ‪ S2‬در ﻧﻈﺮ ﺑﮕﻴﺮﻳﺪ‪:‬‬

‫] ‪y [ n ] = α y [ n − 1] + βω [ n‬‬ ‫از اﻳﻦ ﻣﻲ ﺗﻮان ﻧﻮﺷﺖ‪:‬‬

‫‪α‬‬ ‫]‪y [ n − 1‬‬ ‫‪β‬‬

‫‪y [n ] −‬‬

‫‪1‬‬

‫‪β‬‬

‫= ] ‪ω [n‬‬

‫و‬

‫‪α‬‬ ‫]‪y [ n − 2‬‬ ‫‪β‬‬

‫‪y [ n − 1] −‬‬

‫‪1‬‬

‫‪β‬‬

‫= ]‪ω [ n − 1‬‬

‫ﺑﺎ ﺿﺮب ﻣﻌﺎدﻟﻪ ي ﺑﻪ ‪ 1‬و ﺟﺎﻳﮕﺬاري در ﻣﺮﺣﻠﻪ ﻗﺒﻠﻲ دارﻳﻢ‪:‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪α‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪α‬‬ ‫‪ω [ n ] − 1 2 ω [ n − 1] = y [ n ] − y [ n − 1] −‬‬ ‫‪y [ n − 1] +‬‬ ‫]‪y [ n − 2‬‬ ‫‪β‬‬ ‫‪β‬‬ ‫‪2β‬‬ ‫‪2β‬‬ ‫ﺑﺎ ﺟﺎﻳﮕﺬاري اﻳﻦ در ﻣﻌﺎدﻟﻪ ي دﻳﻔﺮاﻧﺴﻴﻞ ﻣﺮﺑﻮط ﺑﻪ ]‪ ω [n‬و ]‪ x[n‬ﺑﺮاي ‪ S1‬دارﻳﻢ‪:‬‬

‫‪α‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪α‬‬ ‫‪y [ n − 1] −‬‬ ‫‪y [ n − 1] +‬‬ ‫] ‪y [ n − 2] = x [ n‬‬ ‫‪β‬‬ ‫‪2β‬‬ ‫‪2β‬‬

‫‪y [n ] −‬‬

‫ﻳﻌﻨﻲ‪:‬‬

‫] ‪)2 y [n −1] − α2 y [n − 2] + β x [n‬‬

‫ﺑﺎ ﻣﻘﺎﻳﺴﻪ ﺑﺎ ﻣﻌﺎدﻟﻪ ي داده ﺷﺪه ﻣﺮﺑﻮط ﺑﻪ ]‪ y[n‬و ]‪ x[n‬دارﻳﻢ‪:‬‬

‫(‬

‫‪y [n ] = α + 1‬‬

‫‪1‬‬

‫‪β‬‬


‫‪٨٤‬‬

‫‪1‬‬ ‫‪ β =1‬و‬ ‫‪4‬‬ ‫)ب( ﻣﻌﺎدﻟﻪ دﻳﻔﺮاﻧﺴﻴﻞ ورودي و ﺧﺮوﺟﻲ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﻫﺎي ‪ S1‬و ‪ S2‬ﻋﺒﺎرﺗﻨﺪ از‪:‬‬

‫=‪α‬‬

‫]‪ω [n] = 1 2 ω [n − 1] + x[n‬‬ ‫‪,‬‬

‫]‪y[n] = 1 y[n − 1] + ω [n‬‬ ‫‪4‬‬ ‫از ﻣﺜﺎل ‪ 2,15‬ﻣﻲ ﺗﻮاﻧﻴﻢ اﺳﺘﻔﺎده ﻛﻨﻴﻢ ﺗﺎ ﻧﺸﺎن دﻫﻴﻢ ﻛﻪ ﭘﺎﺳﺦ ﺿﺮﺑﻪ ﺳﻴﺴﺘﻤﻬﺎي ‪ S1‬و ‪ S2‬ﻋﺒﺎرﺗﻨﺪ از‪:‬‬

‫]‪( 2 ) u[n‬‬

‫‪h1 [n] = 1‬‬

‫‪n‬‬

‫‪,‬‬

‫]‪( 4 ) u[n‬‬

‫‪h2 [n] = 1‬‬

‫‪n‬‬

‫ﭘﺎﺳﺦ ﺿﺮﺑﻪ ﻛﻠﻲ ﺳﻴﺴﺘﻢ از اﺗﺼﺎل ﻛﺎﺳﻞ ﻛﺪ )آﺷﺒﺎري( ﺳﻴﺴﺘﻤﻬﺎي ‪ S1‬و ‪ SL‬ﺑﺪﺳﺖ ﻣﻲ آﻳﺪ‪:‬‬ ‫∞‬

‫] ‪∑ h [k ]h [n − k‬‬ ‫‪2‬‬

‫= ]‪h[n] = h1 [n]∗ h2 [n‬‬

‫‪1‬‬

‫∞‪k = −‬‬

‫] ‪u[n − k‬‬

‫) () (‬

‫‪n−k‬‬

‫∞‪+‬‬

‫‪=∑ 1 ∗ 1‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪ =k‬‬

‫( ) ‪( 2 ) (1 4 ) = ∑ (1 2‬‬ ‫] ‪=  2(1 ) − (1 ) u[n‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪4 ‬‬ ‫‪‬‬

‫) ‪2 n−k‬‬

‫‪n‬‬

‫‪n−k‬‬

‫‪k‬‬

‫‪n‬‬

‫‪n‬‬

‫ = ‪k‬‬

‫‪n‬‬

‫‪=∑ 1‬‬ ‫ = ‪k‬‬

‫‪ (2,20‬اﻧﺘﮕﺮاﻟﻬﺎي زﻳﺮ را ﺣﺴﺎب ﻛﻨﻴﺪ‪:‬‬

‫اﻟﻒ( ‪u (t ) cos(t )dt‬‬

‫∞‬

‫∫‬

‫∞‪−‬‬

‫ب(‬

‫‪∫ sin (2πt )δ (t + 3)dt‬‬

‫ج(‬

‫‪∫ u (1 − t )cos(2πτ )dτ‬‬

‫‪5‬‬

‫ ‬

‫‪5‬‬

‫‪1‬‬

‫‪−5‬‬

‫ﺣﻞ‪:‬‬ ‫)اﻟﻒ(‬ ‫∞‪+‬‬

‫∞‪+‬‬

‫∞‪−‬‬

‫∞‪−‬‬

‫‪u (t )cos(t )dt = ∫ δ (t )dt = 1‬‬

‫∫‬


٨٥

(‫)ب‬

∫ sin(2πt )δ (t + 3)dt = sin 6π = 5

‫)ج( ﺑﺮاي ﺗﻌﻴﻴﻦ اﻧﺘﮕﺮال‬

∫ u (1 − τ )cos(2πτ )dτ 5

−5

1

‫ﻓﺮض ﻛﻨﻴﺪ ﺳﻴﮕﻨﺎل‬

x(t ) = cos(2πt )[u (t + 5) − u (t − 5)] :‫ﻣﻲ داﻧﻴﻢ ﻛﻪ‬ +∞ dx(t ) = u1 (t ) ∗ x(t ) = ∫ u1 (t − τ )x(τ )dτ −∞ dt 5

∫ u (t − τ )cos(2πτ )dτ −5

1

:‫ﺣﺎل‬ 5 dx (t ) t =1 = ∫−5 u1 (1 − t )cos(2πτ )dτ dt :‫ ﻣﻘﺪار اﻧﺘﮕﺎل را ﺑﻪ ﺻﻮرت زﻳﺮ ﺗﻌﻴﻴﻦ ﻣﻲ ﻛﻨﻴﻢ‬:‫ﻛﻪ اﻧﺘﮕﺮال ﻣﻄﻮﻟﺒﺴﺖ‬

dx(t ) t =1 = sin (2πt )t = 1 = dt ‫ را ﺑﻪ ازاي زوج ﺳﻴﮕﻨﺎﻟﻬﺎي زﻳﺮ ﺣﺴﺎب ﻛﻨﻴﺪ‬y[n] = x[n]∗ h[n]‫( ﻛﺎﻧﻮﻟﻮﺷﻦ‬2,21 x[n ] = a n u [n ]  a ≠ β (‫اﻟﻒ‬ h[n ] = β n u[n] x[n] = h[n] = a n u[n] (‫ب‬

x[n] = h[n] = a n u[n] (‫ج‬ h[n] = 4 n u[2 − n]

١

n

 1 x[n ] =  −  u[n − 4] (‫ج‬  2 .21-2 ‫ ﺷﻜﻞ م‬h[n] ‫ و‬x[n] (‫د‬

h[n]

٠ ١ ٢ ٣ ٤ ٥ ٦ ٧ ٨ ٩ ١ ١ ١ ١ ١ ١ ١


٨٦

x[n]

١

n

-١ ٠ ١ ٢ ٣ ٤ ٥

:‫ﺣﻞ‬

:‫)اﻟﻒ( ﻛﺎﻧﻮﻟﻮﺷﻦ داده ﺷﺪه ﺑﻪ ﺻﻮرت زﻳﺮ اﺳﺖ‬ y[n] = x[n]∗ h[n ] = +∞

∑ x[k ]h[n − k ] k = −∞ k

( β)

= βn∑ α k =

+∞

n ≥ ‫ﺑﺮاي‬

 β n +1 − α n +1  = u [n ]  β −α 

α ≠ β ‫ﺑﺮاي‬ (‫)ب( از )اﻟﻒ‬

n  y[n] = a n a n ∑1u[n] = (n + 1)a n u[n]  k = 

[ ]

n ≤ 6 ‫)ج( ﺑﺮاي‬ k 3 ∞ 1 y[n ] = 4 ∑ − −∑ − 1 8 8 k =  k = n

( )

( )

k−

   n > 6 ‫ﺑﺮاي‬

( )

( )

n −1 k k ∞ y[n] = 4 n ∑ − 1 − ∑ − 1  8 8  k =6  k =

:‫ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ‬

( )( ) ( )( )

 8 − 1 4 4n n≤6  9 8 y[n] =  n n>6 8 −1 2  9


‫‪٨٧‬‬

‫)د( ﻛﺎﻧﻮﻟﻮﺷﻦ ﻣﻄﻠﻮب ﻋﺒﺎرﺗﺴﺖ از‪:‬‬ ‫∞‬

‫] ‪∑ x[k ]h[n − k‬‬

‫= ] ‪y[n‬‬

‫∞‪k = −‬‬

‫]‪= x[ ]h[n] + x[1]h[n − 1] + x[2]h[n − 2‬‬ ‫]‪+ x[3]h[n − 3] + x[4]h[n − 4‬‬

‫]‪= h[n] + h[n − 1] + h[n − 2] + h[n − 3] + h[n − 4‬‬ ‫ﻛﻪ در ﺷﻜﻞ ح‪ 1,21‬ﻧﺸﺎن داده ﺷﺪه اﺳﺖ‪.‬‬

‫‪٢‬‬

‫‪٠‬‬

‫‪١‬‬

‫‪ (2,22‬ﺑﻪ ازاي زوج ﺳﻴﮕﻨﺎﻟﻬﺎي داده ﺷﺪه‪ ،‬ﺑـﺎ اﺳـﺘﻔﺎده از اﻧﺘﮕـﺮال ﻛﺎﻧﻮﻟﻮﺷـﻦ ﭘﺎﺳـﺦ ) ‪ y (t‬ﺳﻴـﺴﺘﻢ‬ ‫‪ LTI‬داراي ﭘﺎﺳﺦ ﺿﺮﺑﻪ ) ‪ h(t‬ﺑﻪ ورودي ) ‪ x(t‬را ﺑﻴﺎﺑﻴﺪ‪ .‬ﻧﺘﺎﻳﺞ را رﺳﻢ ﻛﻨﻴﺪ‪.‬‬ ‫) ‪ x(t ) = e − at u (t‬‬ ‫اﻟﻒ(‬ ‫‪) ‬ﻫﻢ ﺑﻪ ازاي ‪ a ≠ β‬و ﻫﻢ ﺑﻪ ازاي ‪( a = β‬‬ ‫) ‪h(t ) = e −βt u (t‬‬ ‫)‪x(t ) = u (t ) − 2u (t − 2) + u (t − 5‬‬ ‫ب(‬ ‫) ‪h(t ) = e 2t u (1 − t‬‬

‫‪٢‬‬

‫‪٣‬‬

‫‪٢‬‬

‫ﻳﻚ ﺗﻨﺎوب ‪sin πt‬‬

‫‪١‬‬

‫‪٢‬‬

‫) ‪x(t‬‬

‫‪4‬‬ ‫‪3‬‬

‫‪1‬‬ ‫‪3‬‬

‫)اﻟﻒ(‬

‫‪١‬‬

‫) ‪h(t‬‬

‫‪١‬‬

‫‪١‬‬

‫‪ = A‬ﺷﻴﺐ‬

‫‪b‬‬

‫‪t‬‬

‫‪−‬‬

‫) ‪h(t‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪3‬‬

‫‪١‬‬

‫)ب(‬


‫‪٨٨‬‬

‫)ج(‬

‫‪t‬‬

‫‪٣‬‬

‫‪-١‬‬

‫‪١‬‬

‫‪٢‬‬

‫‪-٢‬‬

‫‪-٣‬‬

‫‪-١‬‬

‫ﺷﻜﻞ م ‪22-2‬‬ ‫ج( ) ‪ x(t‬و ) ‪ h(t‬ﺷﻜﻞ م ‪) 22-2‬اﻟﻒ(‬ ‫د( ) ‪ x(t‬و ) ‪ h(t‬ﺷﻜﻞ م ‪) 22-2‬ج(‬ ‫ﻫـ( ) ‪ x(t‬و ) ‪ h(t‬ﺷﻜﻞ م ‪) 22-2‬ج(‬ ‫ﺣﻞ‪:‬‬ ‫ﻛﺎﻧﻮﻟﻮﺷﻦ ﻣﻄﻠﻮب ﻋﺒﺎرت اﺳﺖ از‪:‬‬ ‫∞‪+‬‬

‫‪y (t ) = ∫ x (τ )h (t − τ ) d τ‬‬ ‫∞‪−‬‬

‫ ≥ ‪t‬‬

‫) ‪− β (t −τ‬‬

‫‪dτ‬‬

‫‪t‬‬

‫‪= ∫ e −α t e‬‬ ‫ ‬

‫در اﻳﻦ ﺻﻮرت‪:‬‬

‫(‬

‫)‬

‫‪e −5t e −(α − β )t − 1‬‬ ‫‪u (t ) α ≠ β‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪y (t ) = ‬‬ ‫‪β −α‬‬ ‫‪α =β‬‬ ‫‪ − βt‬‬ ‫‪te‬‬ ‫‪u‬‬ ‫‪t‬‬ ‫)(‬ ‫‪‬‬ ‫)ب( ﻛﺎﻧﻮﻟﻮﺷﻦ ﻣﻄﻠﻮب ﻋﺒﺎرت از‪:‬‬ ‫‪5‬‬

‫‪2‬‬

‫∞‪+‬‬

‫‪2‬‬

‫ ‬

‫∞‪−‬‬

‫‪y (t ) = ∫ x(τ )h(t − τ )dτ = ∫ h(t − τ )dτ − ∫ h(t − τ )dτ‬‬ ‫ﻛﻪ ﻣﻲ ﺗﻮان آن را ﺑﻪ ﺻﻮرت زﻳﺮ ﻧﻴﺰ ﻧﻮﺷﺖ‪:‬‬


٨٩

 2 e 2(t −τ )dτ − 5 e 2(t −τ )dτ ∫2 ∫ 5  2 2(t −τ ) dτ − ∫ e 2(t −τ )dτ ∫t −1 e 2 y (t ) =  − 5 e 2(t −τ )dτ 3 ≤ t ≤ 6  ∫t −1  

t ≤1 1≤ t ≤ 3 3≤t ≤6 6<t

:‫ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ‬

( )[ ( )[ ( )[

] ]

 1 e 2t − 2e 2(t −2 ) + e 2(t −5 ) t ≤1  2  1 e 2 + e 2(t −5 ) − 2e 2(t −2 ) 1 ≤ t ≤ 3 1 ≤ t ≤ 3 y (t ) =  2 3≤t ≤ 6  1 e 2 (t −5 ) − e 2  2 6<3  :‫)ج( ﺳﻴﮕﻨﺎل ﻣﻄﻠﻮب ﻋﺒﺎرﺗﺴﺖ از‬

]

+∞

y(t ) = ∫ x(τ )h(t − τ )dτ −∞

= ∫ sin (πt )h(t − τ )dτ 2

:‫ﻛﻪ ﻣﻲ دﻫﺪ‬  t < 1 2  π [1 − cos[π (t − 1)]] y (t ) =   2 π [cos[π (t − 3)] − 1]  

( ) ( )

t <1 1< t < 3 3<t <5 5<t

:‫ﻓﺮض ﻛﻨﻴﺪ‬

h(t ) = h1 (t ) − 1 δ (t − 2) 3 :‫ﻛﻪ‬

 4 h1 (t ) =  3  ‫ﺳﺎﻳﺮ ﻧﻘﺎط‬

≤ t ≤1 :‫ﺣﺎل‬


‫‪٩٠‬‬

‫)‪y (t ) = h(t ) ∗ x(t ) = [h1 (t ) ∗ x(t )] − 1 x(t − 2‬‬ ‫‪3‬‬ ‫دارﻳﻢ‪:‬‬

‫)‬

‫)‪+ bt − b (t − 1‬‬

‫‪2‬‬

‫)‪ατ + b ) d τ ( 1 2 at 2 − 1 2 a (t − 1‬‬ ‫(‪3‬‬

‫‪t‬‬

‫‪h1 (t ) ∗ x (t ) = ∫ 4‬‬ ‫‪t −3‬‬

‫ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ‪:‬‬

‫‪( 1 2 at‬‬

‫‪2‬‬ ‫) ‪− 1 α (t − 1) + bt − b (t − 1)  − 1 ( a (t − 2 ) + b ) = at + b = x (t‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪‬‬ ‫)د( ) ‪ x(t‬ﭘﺮﻳﻮدﻳﻚ‪ y (t ) ،‬ﭘﺮﻳﻮدﻳﻚ را اراﺋﻪ ﻣﻲ ﻛﻨﺪ‪ :‬ﺗﻨﻬﺎ ﻳﻚ ﭘﺮﻳﻮدﻳﻚ را ﺗﻌﻴﻴﻦ ﻣﻲ ﻛﻨﻴﻢ‪.‬‬ ‫‪2‬‬

‫‪3‬‬

‫دارﻳﻢ‪:‬‬

‫‪ − 12 (t − τ − 1)dτ + t (1 − t + τ )dτ = 1 + t − t 2 − 1 < t < 1‬‬ ‫‪∫− 12‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪∫t −1‬‬ ‫‪y (t ) =  1‬‬ ‫‪t‬‬ ‫‪1 <t < 3‬‬ ‫‪ 2(1 − t + τ )dτ + (t − 1 − τ )dτ = t 2 − 3t + 7‬‬ ‫∫‬ ‫∫‬ ‫‪1‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪ t −1‬‬ ‫‪2‬‬ ‫ﭘﺮﻳﻮد ) ‪ y (t‬ﺑﺮاﺑﺮ ‪ 2‬ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ‪.‬‬ ‫‪ h(t ) (2,23‬را ﭘﺎﻟﺲ ﻣﺴﺘﻄﻴﻠﻲ ﺷﻜﻞ م ‪) 23-2‬اﻟﻒ( و ) ‪ x(t‬را ﻗﻄﺎر ﺿـﺮﺑﻪ ﺷـﻜﻞ م ‪) 23-2‬ب(‬ ‫ﻓﺮض ﻛﻨﻴﺪ؛ ﻳﻌﻨﻲ‬ ‫∞‬

‫) ‪∑ δ (t − k‬‬

‫= ) ‪x(t‬‬

‫∞‪k = −‬‬

‫) ‪ y(t ) = x(t ) ∗ h(t‬را ﺑﻪ ازاي ‪ T‬ﻫﺎي زﻳﺮ ﺑﻴﺎﺑﻴﺪ آن را رﺳﻢ ﻛﻨﻴﺪ‪.‬‬ ‫اﻟﻒ( ‪T = 4‬‬ ‫ب( ‪T = 2‬‬ ‫‪3‬‬ ‫ج(‬ ‫‪2‬‬ ‫د( ‪T = 1‬‬

‫=‪T‬‬

‫) ‪h(t‬‬

‫‪-2‬‬

‫)اﻟﻒ(‬

‫‪-1‬‬

‫‪y (t ) = 4‬‬


‫‪٩١‬‬

‫ﺣﻞ‪:‬‬ ‫) ‪x(t‬‬

‫‪3T‬‬

‫‪-2T -T‬‬

‫‪T‬‬

‫‪2T‬‬

‫)ب(‬ ‫ﺷﻜﻞ م ‪2-2‬‬

‫) ‪ y (t‬ﺑﺮاي ﻣﻘﺎدﻳﺮ ﻣﺨﺘﻠﻒ ‪ T‬در ﺷﻜﻞ ‪ S.2,23‬رﺳﻢ ﺷﺪه اﺳﺖ‪.‬‬ ‫‪Y-Axis‬‬ ‫‪Y-Axis‬‬

‫ﺷﻜﻞ ح‪.2,23‬‬

‫‪Y-Axis‬‬

‫) ‪y(t‬‬

‫) ‪y (t‬‬

‫‪Y-Axis‬‬

‫) ‪y(t‬‬

‫) ‪y (t‬‬


‫‪٩٢‬‬

‫‪ (2,24‬ﺗﺮﻛﻴﺐ ﺳﺮي ﺳﻴﺴﺘﻢ ﻋ‪‬ﻲ ‪ LTI‬ﺑﻪ ﺻﻮرت ﻧﺸﺎن داده ﺷـﺪه در ﺷـﻜﻞ م ‪) 24-2‬اﻟـﻒ( را در‬ ‫ﻧﻈﺮ ﺑﮕﻴﺮﻳﺪ‪.‬‬ ‫ﭘﺎﺳﺦ ﺿﺮﺑﻪ ]‪ h2 [n‬ﻋﺒﺎرت اﺳﺖ از‬

‫]‪h2 [n] = u[n] − u[n − 2‬‬ ‫و ﭘﺎﺳﺦ ﺿﺮﺑﻪ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﻛﻞ ﻣﻄﺎﺑﻖ ﺷﻜﻞ م ‪) 24-2‬ب( اﺳﺖ‪.‬‬ ‫اﻟﻒ( ﭘﺎﺳﺦ ﺿﺮﺑﻪ ]‪ h2 [n‬را ﺑﻴﺎﺑﻴﺪ‪.‬‬ ‫ب( ﭘﺎﺳﺦ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﻛﻞ ﺑﻪ ورودي زﻳﺮ را ﺑﻴﺎﺑﻴﺪ‪.‬‬

‫]‪x[n] = δ [n] − δ [n − 1‬‬

‫‪x[n] ‬‬ ‫‪→ h1 [n] ‬‬ ‫‪→ h2 [n] ‬‬ ‫‪→ h2 [n] ‬‬ ‫]‪→ y[n‬‬ ‫)اﻟﻒ(‬

‫‪٨‬‬

‫‪١‬‬ ‫‪١ ١‬‬ ‫‪٠‬‬

‫‪٤‬‬

‫‪٥‬‬ ‫‪١‬‬

‫‪١‬‬

‫‪n‬‬ ‫)ب (‬ ‫ﺷﻜﻞ ‪2-24‬‬ ‫ﺣﻞ‪:‬‬ ‫)اﻟﻒ( داده ﺷﺪه اﺳﺖ ﻛﻪ ]‪ ، h2 [n] = δ [n] + δ [n − 2‬ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ‪:‬‬

‫]‪h2 [n]∗ h2 [n] = δ [n] + 2δ [n − 1] + δ [n − 2‬‬


‫‪٩٣‬‬

‫از آﻧﺠﺎﻳﻲ ﻛﻪ ]]‪h[n] = h1 [n]∗ [h2 [n]∗ h2 [n‬‬ ‫دارﻳﻢ‪:‬‬

‫]‪h[n] = h1 [n] + 2h1 [n − 1] + h1 [n − 2‬‬ ‫ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ‪:‬‬

‫‪h[ ] = h1 [ ] ⇒ h1 [ ] = 1‬‬

‫‪h[1] = h1 [1] + 2h1 [ ] ⇒ h1 [1] = 3‬‬

‫‪h[2] = h1 [2] + 2h1 [1] + h1 [ ] ⇒ h1 [2] = 3‬‬ ‫‪h[3] = h1 [3] + 2h1 [2] + h1 [1] ⇒ h1 [3] = 2‬‬ ‫‪h[4] = h[4] + 2h1 [3] + h1 [2] ⇒ h1 [4] = 1‬‬

‫ = ]‪h[5] = h1 [5] + 2h1 [4] + h1 [3] ⇒ h1 [5‬‬ ‫‪n>5‬‬ ‫)ب( در اﻳﻦ ﻣﻮرد‬

‫ <‪n‬‬

‫‪,‬‬

‫‪for‬‬

‫ = ]‪h1 [n‬‬

‫]‪y[n] = x[n]∗ h[n] = h[n] − h[n − 1‬‬ ‫)‪ (2,25‬ﺳﻴﮕﻨﺎل زﻳﺮ‬

‫]‪y[n] = x[n]∗ h[n‬‬ ‫را ﺑﻪ ازاي‬ ‫‪n‬‬

‫‪1‬‬ ‫] ‪x[n ] = 3 u[− n − 1] +   u[n‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪n‬‬

‫و‬ ‫‪n‬‬

‫‪1‬‬ ‫]‪h[n ] =   u[n + 3‬‬ ‫‪4‬‬

‫در ﻧﻈﺮ ﺑﮕﻴﺮﻳﺪ‪.‬‬ ‫)اﻟﻒ( ]‪ y[n‬را ﺑﺪون اﺳﺘﻔﺎده از ﺧﺎﺻﻴﺖ ﭘﺨﺸﻲ ﻛﺎﻧﻮﻟﻮﺷﻦ ﺑﻴﺎﺑﻴﺪ‪.‬‬ ‫)ب( ]‪ y[n‬را ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﺧﺎﺻﻴﺖ ﭘﺨﺸﻲ ﻛﺎﻧﻮﻟﻮﺷﻦ ﺑﻴﺎﺑﻴﺪ‪.‬‬ ‫ﺣﻞ‪:‬‬ ‫)اﻟﻒ( ]‪ x[n‬را ﺑﻪ ﺻﻮرت زﻳﺮ ﻣﻲ ﻧﻮﻳﺴﻴﻢ‪:‬‬ ‫‪n‬‬

‫)‪( 3‬‬

‫‪x[n] = 1‬‬


‫‪٩٤‬‬

‫ﺣﺎل ﻛﺎﻧﻮﻟﻮﺷﻦ ﻣﻄﻠﻮب ﻋﺒﺎرﺗﺴﺖ از‪:‬‬

‫] ‪y[n ] = h[n]∗ x[x‬‬

‫]‪u[n − k + 3‬‬

‫) ‪(1 4‬‬

‫‪n−k‬‬

‫]‪u[n − k + 3‬‬ ‫) ‪u (n + k + 4‬‬

‫) ‪∑ ( 13‬‬ ‫‪−1‬‬

‫‪−k‬‬

‫=‬

‫∞‪k = −‬‬

‫) ‪( 3 ) (1 4‬‬

‫‪n−k‬‬

‫‪k‬‬

‫∞‬

‫‪+∑ 1‬‬ ‫ = ‪k‬‬

‫) ‪= (1 )∑ (1 ) (1‬‬ ‫‪12‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪k‬‬

‫‪n+ k‬‬

‫∞‬

‫ = ‪k‬‬

‫]‪u[n − k + 3‬‬

‫) ‪( 3 ) (1 4‬‬

‫‪n−k‬‬

‫‪k‬‬

‫∞‪+‬‬

‫‪+∑ 1‬‬ ‫ = ‪k‬‬

‫ﺑﺎ در ﻧﻈﺮ ﮔﺮﻓﺘﻦ ﻫﺮ ﻛﺪا م از ﺳﺮي ﻫﺎي در ﻣﻌﺎدﻟﻪ ﻓﻮق ﺑﻪ ﺻﻮرت ﺟﺪاﮔﺎﻧﻪ‪ ،‬ﻣﻲ ﺗﻮان ﻧﺸﺎن داد ﻛﻪ‪:‬‬

‫(‬ ‫)‬ ‫) (‬ ‫) () (‬

‫‪ (12) 4 3n‬‬ ‫‪11‬‬ ‫‪n < −4‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪y[n] = ‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪n = −4‬‬ ‫‪11‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪n‬‬ ‫‪n‬‬ ‫‪n‬‬ ‫‪n ≥ −3‬‬ ‫‪1 + (− 3) 1 + 3(256) 1‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪11‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪ 4‬‬ ‫)ب( ﺣﺎل ﻛﺎﻧﻮﻟﻮﺷﻦ را در ﻧﻈﺮ ﺑﮕﻴﺮﻳﺪ‪:‬‬

‫) (‬

‫) (‬

‫) (‬

‫) (‬

‫‪n‬‬ ‫‪n‬‬ ‫‪y1 [n] =  1 u[n] ∗  1 u[n + 3]‬‬ ‫‪ 3‬‬ ‫‪  4‬‬ ‫‪‬‬ ‫ﻣﻲ ﺗﻮان ﻧﺸﺎن داد ﻛﻪ‪:‬‬

‫‪n < −3‬‬ ‫‪n ≥ −3‬‬

‫)‪( 3‬‬

‫‪+ 3(256 ) 1‬‬

‫‪n‬‬

‫ ‪‬‬ ‫‪y1 [n] = ‬‬ ‫‪− 3 1 4‬‬

‫) (‬

‫‪n‬‬

‫ﻧﻴﺰ ﻛﺎﻧﻮﻟﻮﺷﻦ را در ﻧﻈﺮ ﺑﮕﻴﺮﻳﺪ‪:‬‬

‫) (‬

‫‪n‬‬ ‫‪n‬‬ ‫‪y 2 [n] = (3) u[− n − 1] ∗  1 u[n + 3] ‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪ 4‬‬ ‫‪ ‬‬ ‫ﻣﻲ ﺗﻮان ﻧﺸﺎن داد ﻛﻪ‪:‬‬

‫‪n < −4‬‬ ‫‪n ≥ −3‬‬

‫)‬

‫(‬

‫‪ (12 ) 411 3 n‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪y 2 [n ] = ‬‬ ‫‪n‬‬ ‫‪ 1 4 111‬‬

‫) (‬


‫‪٩٥‬‬

‫ﺑﻄﻮر واﺿﺢ؛ ]‪ y1 [n] + y 2 [n] = y[n‬از ﻗﺴﻤﺖ ﻗﺒﻠﻲ ﺑﺪﺳﺖ ﻣﻲ آﻳﺪ‪.‬‬ ‫)‪ (2,2,6‬ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ زﻳﺮ‬

‫]‪y[n] = x1 [n]∗ x 2 [n]∗ x3 [n‬‬

‫را ﺑـــﻪ ازاي ]‪ ، x2 [n] = u[n + 3] ، x1 [n] = 0 / 5 n [n‬و ]‪ x2 [n] = δ [n] − δ [n − 1‬در ﻧﻈـــﺮ‬ ‫ﺑﮕﻴﺮﻳﺪ‪.‬‬ ‫اﻟﻒ( ]‪ x1 [n]∗ x2 [n‬را ﺣﺴﺎب ﻛﻨﻴﺪ‪.‬‬ ‫ب( ﻛﺎﻧﻮﻟﻮﺷﻦ ﻧﺘﻴﺠﻪ ﺑﻨﺪ )اﻟﻒ( ﺑﺎ ]‪ x3 [n‬را ﺑﺮاي ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ ]‪ y[n‬ﺣﺴﺎب ﻛﻨﻴﺪ‪.‬‬ ‫ج( ]‪ x2 [n]∗ x3 [n‬را ﺣﺴﺎب ﻛﻨﻴﺪ‪.‬‬ ‫د( ﻛﺎﻧﻮﻟﻮﺷﻦ ﻧﺘﻴﺠﻪ ﺑﻨﺪ )اﻟﻒ( ﺑﺎ ]‪ x1 [n‬را ﺑﺮاي ]‪ y[n‬ﺣﺴﺎب ﻛﻨﻴﺪ‪.‬‬ ‫ﺣﻞ‪:‬‬ ‫)اﻟﻒ( دارﻳﻢ‪:‬‬

‫]‪y1 [n] = x1 [n]∗ x2 [n‬‬ ‫∞‪+‬‬

‫] ‪= ∑ x1 [x ]x2 [n − k‬‬ ‫∞‪−‬‬ ‫∞‪+‬‬

‫] ‪= ∑ ( .5) u[n + 3 − k‬‬ ‫‪x‬‬

‫ = ‪k‬‬

‫ﻛﻪ ﺑﺮاﺑﺮ اﺳﺖ ﺑﺎ‬ ‫‪n ≥ −3‬‬ ‫‪‬‬

‫) (‬

‫‪n+4‬‬

‫‪21 − 1‬‬ ‫‪ ‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪y1 [n] = x1 [n]∗ x2 [n ] =  ‬‬ ‫ ‪‬ﺳﺎﻳﺮ ﻧﻘﺎط‬

‫)ب( ﺣﺎل‪:‬‬

‫]‪y[n] = x3 [n]∗ y1 [n] = y1 [n] − y1 [n − 1‬‬ ‫ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ‪:‬‬


‫‪٩٦‬‬

‫) (‬

‫‪n +3‬‬

‫‪n ≥ −2‬‬

‫‪ = 1‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪‬‬

‫) (‬

‫‪n+ 4‬‬

‫‪n = −3‬‬

‫) (‬

‫‪21 − 1 n+3  + 21 − 1‬‬ ‫‪ ‬‬ ‫‪2  ‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪y[n ] = 1‬‬ ‫ ‪‬‬ ‫ﺳﺎﻳﺮ ﻧﻘﺎط‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬

‫ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ‪:‬‬

‫]‪u[n + 3‬‬

‫)‪( 2‬‬

‫‪n +3‬‬

‫‪y[n] = 1‬‬

‫)ج( دارﻳﻢ‪:‬‬

‫]‪y 2 [n] = x2 [n]∗ x3 [n‬‬

‫]‪= u[n + 3] − u[n + 2] = δ [n + 3‬‬ ‫)د( ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﻧﺘﻴﺠﻪ ﻗﺴﻤﺖ )ج( دارﻳﻢ‪:‬‬ ‫]‪u[n + 3‬‬

‫)‪( 2‬‬

‫‪n +3‬‬

‫‪y[n] = y 2 [n]∗ k1 [n] = x1 [n + 3] = 1‬‬

‫‪ (2,27‬ﻣﺴﺎﺣﺖ زﻳﺮ ﺳﻴﮕﻨﺎل ﭘﻴﻮﺳﺘﻪ در زﻣﺎن ) ‪ v(t‬را ﺑﻪ ﺻﻮرت زﻳﺮ ﺗﻌﺮﻳﻒ ﻣﻲ ﻛﻨﻴﻢ‪:‬‬

‫∞‪‬‬ ‫‪Av =  v (t )dt‬‬ ‫∞ ‪−‬‬ ‫ﻧﺸﺎن دﻫﻴﺪ ﻛﻪ اﮔﺮ ) ‪ ، y(t ) = x(t ) = x(t ) ∗ h(t‬آﻧﮕﺎه‬ ‫‪Ay = Ax Ah‬‬

‫ﺣﻞ‪:‬‬ ‫اﺛﺒﺎت در زﻳﺮ آورده اﺳﺖ‪:‬‬ ‫∞‪+‬‬

‫‪Ay = ∫ y (t )dt‬‬ ‫∞‪−‬‬

‫∞‪+‬‬

‫‪= ∫ x(τ )h(tτ )dτdt‬‬ ‫∞‪−‬‬

‫∞‪+‬‬

‫∞‪+‬‬

‫∞‪−‬‬

‫∞‪−‬‬

‫‪= ∫ x(τ )∫ h(t − τ )dtdτ‬‬ ‫∞‪+‬‬

‫‪= ∫ x(τ ) Ay dτ‬‬ ‫∞‪−‬‬

‫‪= AxAy‬‬


‫‪٩٧‬‬

‫‪ (2,28‬ﺳﻴﮕﻨﺎﻟﻬﺎي زﻳﺮ ﭘﺎﺳﺦ ﺿﺮﺑﻪ ﻫﺎي ﺳﻴﺴﺘﻤﻬﺎي ‪ LTI‬ﮔﺴﺴﺘﻪ در زﻣﺎن ﻫﺴﺘﻨﺪ‪ .‬آﻳﺎ اﻳﻦ ﺳﻴﺴﺘﻤﻬﺎ‬ ‫ﭘﺎﻳﺪار و‪ /‬ﻳﺎ ﻋﻠّﻲ ﻫﺴﺘﻨﺪ؟ دﻟﻴﻞ ﺑﻴﺎورﻳﺪ‪.‬‬ ‫‪n‬‬

‫‪1‬‬ ‫اﻟﻒ( ] ‪h[n ] =   u[n‬‬ ‫‪5‬‬ ‫‪n‬‬

‫‪ 1‬‬ ‫‪n‬‬ ‫ﻫـ( ]‪h[n ] =  −  u[n ] + (1 / ) [n − 1‬‬ ‫‪ 2‬‬ ‫‪n‬‬ ‫ب( ]‪h[n ] = ( / 8) u[n + 2‬‬ ‫‪n‬‬

‫‪ 1‬‬ ‫‪n‬‬ ‫و( ]‪h[n ] =  −  u[n ] + (1 / 1) u[1 − n‬‬ ‫‪ 2‬‬ ‫‪n‬‬

‫‪1‬‬ ‫ج( ]‪h[n] =   u[− n‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪n‬‬

‫‪1‬‬ ‫ز( ]‪h[n] = n  [n − 1‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪n‬‬ ‫د( ]‪h[n ] = (5) u[3 − n‬‬

‫ﺣﻞ‪:‬‬ ‫)اﻟﻒ( ﻛﺎزال اﺳﺖ زﻳﺮا ]‪ h[n‬ﺑﺮاي > ‪ n‬ﺑﺮاﺑﺮ ﺻﻔﺮ اﺳﺖ‪.‬‬

‫)‬

‫‪n‬‬

‫ﭘﺎﻳﺪار اﺳﺖ زﻳﺮا ∞ < ‪= 5‬‬ ‫‪4‬‬

‫‪5‬‬

‫‪1‬‬

‫(∑‬ ‫∞‬

‫ = ‪n‬‬

‫)ب( ﻛﺎزال ﻧﻴﺴﺖ زﻳﺮا ﺑﺮاي < ‪ h[n] ≠ ، n‬ﭘﺎﻳﺪار زﻳﺮا ∞ < ‪. ∑ ( .8) = 5‬‬ ‫‪n‬‬

‫)پ( ﻛﺎﻧﺘﻲ – ﻛﺎزال زﻳﺮا ﺑﺮاي > ‪ ، h[n] = ، n‬ﭘﺎﻳﺪار ﻧﻴﺴﺖ زﻳﺮا ∞ =‬

‫) ‪∑ (1 2‬‬ ‫ ‬

‫‪n‬‬

‫∞‪n = −‬‬

‫‪3‬‬

‫‪625‬‬ ‫)ت( ﻛﺎزال ﻧﻴﺴﺖ زﻳﺮا ≠ ]‪ h[n‬ﺑﺮاي < ‪ ، n‬ﭘﺎﻳﺪار زﻳﺮا ∞ <‬ ‫‪4‬‬ ‫∞‪n = −‬‬ ‫)ت( ﻛﺎزال زﻳﺮا ﺑﺮاي < ‪ ، h[n] = ، n‬ﭘﺎﻳﺪار ﻧﻴﺴﺖ زﻳﺮا ﺟﻤﻠﻪ دوم زﻣﺎﻧﻴﻜﻪ ∞ → ‪ n‬ﻧﺎﻣﺤﺪود‬ ‫=‬

‫‪n‬‬

‫‪∑5‬‬

‫اﺳﺖ‪.‬‬ ‫‪305‬‬ ‫)ح( ﻛﺎزال ﻧﻴﺴﺖ زﻳﺮا ﺑﺮاي < ‪ . h[n] ≠ ، n‬ﭘﺎﻳﺪار اﺳﺖ زﻳﺮا ∞ <‬ ‫‪3‬‬

‫∞‬

‫= ]‪∑ h[n‬‬ ‫∞‪n = −‬‬


‫‪٩٨‬‬

‫∞‪+‬‬

‫)خ( ﻛﺎزال اﺳﺖ زﻳﺮا ﺑﺮاي < ‪ . h[n] = ، n‬ﭘﺎﻳﺪار اﺳﺖ زﻳﺮا ∞ < ‪∑ h[n] = 1‬‬ ‫∞‪n = −‬‬

‫‪ (2,29‬ﺳﻴﮕﻨﺎﻟﻬﺎي زﻳﺮ ﭘﺎﺳﺦ ﺿﺮﺑﻪ ﻫﺎي ﺳﻴﺴﺘﻤﻬﺎي ‪ LTI‬ﭘﻴﻮﺳﺘﻪ در زﻣﺎن ﻫﺴﺘﻨﺪ‪ .‬آﻳﺎ اﻳﻦ ﺳﻴﺴﺘﻤﻬﺎ‬ ‫ﭘﺎﻳﺪار و ‪ /‬ﻳﺎ ﻋﻠّﻲ ﻫﺴﺘﻨﺪ؟ دﻟﻴﻞ ﺑﻴﺎورﻳﺪ‪.‬‬

‫اﻟﻒ( )‪h(t ) = e −4t u (t − 2‬‬ ‫ب( ) ‪h(t ) = e −6t u (3 − t‬‬ ‫ج( ) ‪h(t ) = e 2t u (− 1 − t‬‬ ‫د( ) ‪h(t ) = e 2t u (− 1 − t‬‬ ‫ﻫـ(‬

‫‪−6 t‬‬

‫‪h(t ) = e‬‬

‫و( ) ‪h(t ) = te −t u (t‬‬

‫)‬

‫(‬

‫ز( ) ‪h(t ) = 2e −t − e −(t −100 ) 100 u (t‬‬ ‫ﺣﻞ(‬

‫)اﻟﻒ( ﻛﺎزال زﻳﺮا ﺑﺮاي < ‪ ، h(t ) = t‬ﭘﺎﻳﺪار زﻳﺮا ∞ <‬

‫‪4‬‬

‫‪−8‬‬

‫‪h(t ) dt = e‬‬

‫∞‪+‬‬

‫∫‬

‫∞‪−‬‬

‫∞‪+‬‬

‫)ب( ﻛﺎزال ﻧﻴﺴﺖ زﻳﺮا ﺑﺮاي < ‪ . h(t ) ≠ ، t‬ﭘﺎﻳﺪار ﻧﻴﺴﺖ زﻳﺮا ∞ = ) ‪∫ h(t‬‬ ‫∞‪−‬‬

‫∞‪+‬‬

‫)پ( ﻛﺎزال ﻧﻴﺴﺖ زﻳﺮا ﺑﺮاي < ‪ . h(t ) ≠ ، t‬ﭘﺎﻳﺪار ﻧﻴﺴﺖ زﻳﺮا ∞ < ‪∫ h(t )dt = e‬‬ ‫ت( ﻛﺎزال ﻧﻴﺴﺖ زﻳﺮا ﺑﺮاي < ‪ . h(t ) ≠ ، t‬ﭘﺎﻳﺪار ﻧﻴﺴﺖ زﻳﺮا ∞ < ‪∫ h(t )dt = e‬‬ ‫)ث( ﻛﺎزال ﻧﻴﺴﺖ زﻳﺮا ﺑﺮاي < ‪ . h(t ) ≠ ، t‬ﭘﺎﻳﺪار ﻧﻴﺴﺖ زﻳﺮا ∞ < ‪∫ h(t )dt = 13‬‬ ‫)ح( ﻛﺎزال اﺳﺖ زﻳﺮا ﺑﺮاي < ‪ . h(t ) = ، t‬ﭘﺎﻳﺪار اﺳﺖ زﻳﺮا ∞ < ‪∫ h(t )dt = 1‬‬ ‫)خ( ﻛﺎزال اﺳﺖ زﻳﺮا ﺑﺮاي < ‪ . h(t ) = ، t‬ﭘﺎﻳﺪار ﻧﻴﺴﺖ زﻳﺮا ∞ = ‪∫ h(t )dt‬‬ ‫‪50‬‬

‫‪2‬‬

‫∞‪−‬‬ ‫∞‪+‬‬

‫‪−2‬‬

‫∞‪−‬‬ ‫∞‪+‬‬

‫∞‪−‬‬

‫∞‪+‬‬

‫∞‪−‬‬

‫∞‪+‬‬

‫∞‪−‬‬

‫‪ (2,30‬ﻣﻌﺎدﻟﻪ ﺗﻔﺎﺿﻠﻲ ﻣﺮﺗﺒﻪ اول زﻳﺮ را در ﻧﻈﺮ ﺑﮕﻴﺮﻳﺪ‬

‫]‪y[n] + 2 y[n − 1] = x[n‬‬ ‫ﺑﺎ ﻓﺮض ﺳﻜﻮن اﺑﺘﺪاﺋﻲ )ﻳﻌﻨﻲ اﮔﺮ در ‪ x[n] = ، n < n‬؛ آﻧﮕﺎه در ‪ ( y[n] = ، n < n‬ﭘﺎﺳﺦ ﺿﺮﺑﻪ‬ ‫ﺳﻴﺴﺘﻤﻲ را ﻛﻪ راﺑﻄﻪ ورودي ـ ﺧﺮوﺟﻲ آن ﺑﺎ اﻳﻦ ﻣﻌﺎدﻟﻪ ﺗﻔﺎﺿﻠﻲ ﺗﻮﺻﻴﻒ ﺷﺪه اﺳﺖ ﺑﻴﺎﺑﻴﺪ‪ .‬ﺷﺎﻳﺪ ﺑﻬﺘﺮ‬


‫‪٩٩‬‬

‫ﺑﺎﺷﺪ ﻣﻌﺎدﻟﻪ ﺗﻔﺎﺿﻠﻲ را ﺑﻪ ﺻﻮرﺗﻲ ﺑﺎزﻧﻮﻳﺴﻲ ﻛﻨﻴﺪ ﻛﻪ ]‪ y[n‬را ﺑﺮ ﺣﺴﺐ ]‪ x[n − 1‬و ]‪ x[n‬ﺑﻴﺎن ﻛﻨﺪ‪ ،‬و‬ ‫ﻣﻘﺎدﻳﺮ ] [‪ y[2] , y[1] , y‬و ‪ ...‬را ﺑﻪ ﺗﺮﺗﻴﺐ ﺑﻴﺎﺑﻴﺪ‪.‬‬ ‫ﺣﻞ‪:‬‬ ‫ﺑﺎﻳﺴﺘﻲ ﺧﺮوﺟﻲ ﺳﻴﮕﻨﺎل را وﻗﺘﻲ ورودي ﺑﺮاﺑﺮ ]‪ x[n] = δ [n] = δ [n‬ﺑﻴﺎﺑﻴﻢ‪ .‬از آﻧﺠﺎﻳﻲ ﻛﻪ از ﻣﺎ‬

‫ﺧﻮاﺳﺘﻪ ﺷﺪه اﺳﺖ ﺗﺎ ﻓﺮض ﻛﻨﻴﻢ ﺟﻮاب ﻧﻬﺎﻳﻲ را ﻣﺨﺘﺼﺮ ﻛﻨﻴﻢ‪ .‬ﻣﻲ ﺗﻮاﻧﻴﻢ ﻧﺘﻴﺠﻪ ﺑﮕﻴﺮﻳﻢ ﻛﻪ ﺑﺮاي < ‪n‬‬ ‫ = ]‪ . y[n‬ﺣﺎل‪:‬‬

‫]‪y[n] = x[n] − 2 y[n − 1‬‬ ‫ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ‪:‬‬

‫‪y[ ] = x[ ] − 2 y[− 1] = 1‬‬

‫‪,‬‬

‫‪y[1] = x[1] − 2 y[ ] = −2‬‬

‫‪,‬‬

‫‪y[2] = x[2] + 2 y[2] = −4‬‬ ‫ﺑﻪ ﻫﻤﻴﻦ ﺗﺮﺗﻴﺐ‪ :‬ﺟﻮاب ﺑﻪ ﺻﻮرت زﻳﺮ ﺑﺪﺳﺖ ﻣﻲ آﻳﺪ‪:‬‬ ‫] ‪y[n ] = (− 2] u[n‬‬ ‫‪n‬‬

‫اﻳﻦ ﭘﺎﺳﺦ ﺿﺮﺑﻪ ﺳﻴﺴﺘﻢ اﺳﺖ‪.‬‬ ‫‪ (2,31‬ﺳﻴﺴﺘﻢ ‪ LTI‬اﺑﺘﺪاﺋﺎض ﺳﺎﻛﻦ ﺗﻮﺻﻴﻒ ﺷﺪه ﺑﺎ ﻣﻌﺎدﻟﻪ ﺗﻔﺎﺿﻠﻲ زﻳﺮ را در ﻧﻈﺮ ﺑﮕﻴﺮﻳﺪ‪.‬‬

‫]‪y[n] + 2 y[n − 1] = x[n] + 2 x[n − 2‬‬ ‫ﭘﺎﺳﺦ اﻳﻦ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺑﻪ ورودي ﻧﺸﺎن داده ﺷﺪه در ﺷﻜﻞ م ‪ 31-2‬را ﺑﺎ ﺣﻞ ﺑﺎزﮔﺸﺘﻲ ﻣﻌﺎدﻟﻪ ﺗﻔﺎﺿﻠﻲ ﺑﻴﺎﺑﻴﺪ‪.‬‬ ‫ﺣﻞ‪:‬‬ ‫ﺟﻮاب ﻧﻬﺎﻳﻲ ﻣﺨﺘﺼﺮ ﺑﻴﺎن ﻣﻲ دارد ﻛﻪ ﺑﺮاي ‪ y[n] = ، n < −2‬ﺣﺎل‪:‬‬

‫]‪y[n] = x[n] + 2 x[n − 2] − 2 y[n − 1‬‬ ‫ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ‪:‬‬

‫‪y[− 2] = 1 , y[− 1] = , y[ ] = 5 , ...‬‬ ‫ﺑﺮاي ‪n ≥ 5‬‬

‫)‪y[5] = − − 110 , ... y[n ] = −110(− 2‬‬

‫‪n −5‬‬

‫‪ (2,32‬ﻣﻌﺎدﻟﻪ ﺗﻔﺎﺿﻠﻲ زﻳﺮ را در ﻧﻈﺮ ﺑﮕﻴﺮﻳﺪ‪.‬‬ ‫)م ‪(1-32-2‬‬

‫‪1‬‬ ‫] ‪y[n − 1] = x[n‬‬ ‫‪2‬‬

‫‪y[n ] −‬‬


‫‪١٠٠‬‬

‫ﻓﺮض ﻛﻨﻴﺪ ﻛﻪ‬ ‫‪n‬‬

‫‪1‬‬ ‫] ‪x[n ] =   u[n‬‬ ‫‪3‬‬

‫)م ‪(2-32-2‬‬

‫]‪x[n‬‬ ‫‪٢‬‬

‫‪١‬‬

‫‪n‬‬

‫‪٣‬‬

‫‪٣ ٤‬‬

‫‪٢‬‬

‫‪١‬‬

‫‪-٢ -١ ٠ ١ ٢‬‬ ‫ﺷﻜﻞ م ‪31-2‬‬

‫ﺟﻮاب ]‪ y[n‬را ﻣﺠﻤﻮع ﻳﻚ ﺟﻮاب ﺧﺼﻮﺻﻲ ]‪ y p [n‬ﻣﻌﺎدﻟﻪ )م ‪ (1-32-2‬و ﻳﻚ ﺟﻮاب‬ ‫ﻫﻤﮕﻦ ]‪ yh[n‬ﺑﻪ ﻣﻌﺎدﻟﻪ زﻳﺮ ﻓﺮض ﻛﻨﻴﺪ‪.‬‬ ‫‪1‬‬ ‫ = ]‪yh[n − 1‬‬ ‫‪2‬‬ ‫اﻟﻒ( ﻧﺸﺎن دﻫﻴﺪ ﻛﻪ ﺟﻮاب ﻫﻤﮕﻦ ﻋﺒﺎرت اﺳﺖ از‬

‫‪yh[n ] −‬‬

‫‪yh[n] = A(1)2 n‬‬ ‫ب( ﺟﻮاب ﺧﺼﻮﺻﻲ ]‪ y p [n‬را ﺑﻪ ﻧﺤﻮي ﻣﻲ ﻳﺎﺑﻴﻢ ﻛﻪ ﻣﻌﺎدﻟﻪ زﻳﺮ ارﺿﺎ ﺷﻮد‬ ‫‪n‬‬

‫‪1‬‬ ‫‪1‬‬ ‫] ‪y p [n − 1] =   u[n‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪3‬‬

‫‪y p [n] −‬‬

‫‪n‬‬

‫‪1‬‬ ‫ﻓﺮض ﻛﻨﻴﺪ ]‪ y p [n‬در ≥ ‪ n‬ﺑﻪ ﺷﻜﻞ ‪ B ‬اﺳﺖ و ﺑﺎ ﺟﺎﻳﮕﺰﻳﻨﻲ آن در ﻣﻌﺎدﻟﻪ ﺗﻔﺎﺿﻠﻲ ﺑﺎﻻ‬ ‫‪3‬‬ ‫ﻣﻘﺪار ‪ B‬را ﺑﻴﺎﺑﻴﺪ‪.‬‬

‫ج( ﻓﺮض ﻛﻨﻴﺪ ورودي ﻳﻚ ﺳﻴﺴﺘﻢ ‪ LTI‬ﺗﻮﺻﻴﻒ ﺷﺪه ﺑﺎ ﻣﻌﺎدﻟﻪ )م ‪ (1-32-2‬و اﺑﺘﺪاﺋﺎً ﺳﺎﻛﻦ‪ ،‬ﺳﻴﮕﻨﺎل‬ ‫ﻣﻌﺎدﻟﻪ )م ‪ (2-32-2‬اﺳﺖ‪ .‬ﭼﻮن در < ‪ x[n] = ، n‬؛ ﭘﺲ در < ‪ . y[n] = ، n‬ﻫﻤﭽﻨﻴﻦ ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ‬ ‫ﺑﻪ ﺑﻨﺪﻫﺎي )اﻟﻒ( و )ب( ]‪ y[n‬در ≥ ‪ n‬ﺑﻪ ﺷﻜﻞ زﻳﺮﺳﺖ‬ ‫‪n‬‬

‫‪n‬‬

‫‪1‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪y[n ] = A  + B ‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪3‬‬


‫‪١٠١‬‬

‫ﺑﺮاي ﻳﺎﻓﺘﻦ ﺛﺎﺑﺖ ﻣﺠﻬﻮل ‪ B‬ﺑﺎﻳﺪ ﻳﻚ ﻣﻘﺪار ]‪ y[n‬در ≥ ‪ n‬را ﺑﺪاﻧﻴﻢ‪ .‬ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﺷﺮط ﺳﻜﻮن اﺑﺘﺪاﻳﻲ‬ ‫و ﻣﻌﺎدﻻت )م ‪ (1-32-2‬و )م ‪ y[ ] (1-32-2‬را ﺗﻌﻴﻴﻦ ﻛﻨﻴﺪ‪ .‬ﺛﺎﺑﺖ ‪ A‬را ﺑﻪ ﻛﻤﻚ اﻳﻦ ﻣﻘﺪار ﺑﻴﺎﺑﻴﺪ‪.‬‬ ‫ﻧﺘﻴﺠﻪ اﻳﻦ ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ ﺟﻮاب ﻣﻌﺎدﻟﻪ ﺗﻔﺎﺿﻠﻲ )م ‪ (1-32-2‬ﺑﻪ ازاي ورودي ﻣﻌﺎدﻟﻪ )م ‪ (3-32-2‬و ﺷﺮط‬ ‫ﺳﻜﻮن اﺑﺘﺪاﻳﻲ اﺳﺖ‪.‬‬ ‫ﺣﻞ‪:‬‬ ‫)اﻟﻒ( اﮔﺮ‬

‫)‪( 2‬‬

‫‪n‬‬

‫‪ y h [n] = A 1‬دراﻳﻦ ﺻﻮرت ﻻزم اﺳﺖ ﺛﺎﺑﺖ ﻛﻨﻴﻢ‬

‫ =‬

‫) ‪( 2 ) − 1 2 A(1 2‬‬

‫‪n −1‬‬

‫‪n‬‬

‫‪A1‬‬

‫واﺿﺢ اﺳﺖ ﻛﻪ ﺻﺤﻴﺢ ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ‪.‬‬ ‫)ب( ﺣﺎل ﺑﺮاي ≥ ‪ n‬ﻣﻲ ﺧﻮاﻫﻴﻢ‪:‬‬

‫) ‪( 3 ) − 1 2 B (1 3 ) = (1 3‬‬

‫‪n‬‬

‫‪n −1‬‬

‫‪3‬‬

‫‪B1‬‬

‫ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ ‪B = −2‬‬

‫)پ( از ﻣﻌﺎدﻟﻪ )م‪ (2,32,1‬ﻣﻲ داﻧﻴﻢ ﻛﻪ ‪y[ ] = x[ ] + 1 y[− 1]y[− 1] = x[ ] = 1‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪y[ ] = A + B ⇒ A = 1 − B = 3‬‬ ‫‪ (2,33‬ﺳﻴﺴﺘﻤﻲ را در ﻧﻈﺮ ﺑﮕﻴﺮﻳﺪ ﻛﻪ ورودي ) ‪ x(t‬و ﺧﺮوﺟﻲ ) ‪ y (t‬آن ﻣﻌﺎدﻟﻪ دﻳﻔﺮاﻧﺴﻴﻞ ﻣﺮﺗﺒﻪ اول‬ ‫زﻳﺮ را ارﺿﺎ ﻣﻲ ﻛﻨﺪ‪.‬‬ ‫) ‪dy (t‬‬ ‫) ‪+ 2 y (t ) = x(t‬‬ ‫)م ‪(1-33-2‬‬ ‫‪dt‬‬ ‫اﻳﻦ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺷﺮط ﺳﻜﻮن اﺑﺘﺪاﻳﻲ را ﻧﻴﺰ ﺑﺮآورده ﻣﻲ ﻛﻨﺪ‪.‬‬

‫اﻟﻒ( )‪ (i‬ﺧﺮوﺟﻲ ) ‪ y1 (t‬ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺑﻪ ازاي ورودي ) ‪ x1 (t ) = e 3t u (t‬را ﺑﻴﺎﺑﻴﺪ‪.‬‬ ‫)‪ (ii‬ﺧﺮوﺟﻲ ) ‪ y 2 (t‬ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺑﻪ ازاي ورودي ) ‪ x2 (t ) = e 2t u (t‬را ﺑﻴﺎﺑﻴﺪ‪.‬‬ ‫)‪ (iii‬ﺧﺮوﺟﻲ ) ‪ y3 (t‬ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺑﻪ ازاي ورودي ) ‪ x3 (t ) = ae 3t u (t ) + β e 2t u (t‬را ﺑﻴﺎﺑﻴﺪ‪.‬‬ ‫‪ a‬و ‪ β‬دو ﻋﺪد ﺣﻘﻴﻘﻲ اﻧﺪ‪ .‬ﻧﺸﺎن دﻫﻴﺪ ﻛﻪ ) ‪. y3 (t ) = ay1 + β y 2 (t‬‬ ‫)‪ (iv‬ﺣﺎل ) ‪ x1 (t‬و ) ‪ x2 (t‬را دو ﺳﻴﮕﻨﺎل دﻟﺨﻮاه ﺑﮕﻴﺮﻳﺪ‪ ،‬ﺑﻪ ﻧﺤﻮي ﻛﻪ‬ ‫در‬

‫‪x1 (t ) = , t < t1‬‬

‫در‬

‫‪x2 (t ) = , t < t 2‬‬


‫‪١٠٢‬‬

‫) ‪ y1 (t‬را ﭘﺎﺳﺦ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺑﻪ ازاي ورودي ) ‪ x1 (t‬و ) ‪ y 2 (t‬را ﺧﺮوﺟﻲ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺑﻪ ازاي ورودي ) ‪ ، x2 (t‬و‬ ‫) ‪ y3 (t‬را ﺧﺮوﺟﻲ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺑﻪ ازاي ورودي ) ‪ x3 (t‬را ﺧﺮوﺟﻲ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺑﻪ ازاي ورودي‬ ‫) ‪ x3 (t ) = ax1 (t ) + β x2 (t‬ﻓﺮض ﻛﻨﻴﺪ‪ ،‬ﻧﺸﺎن دﻫﻴﺪ ﻛﻪ‬

‫) ‪y3 (t ) = ay1 (t ) + β y 2 (t‬‬ ‫ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺗﺤﺖ ﺑﺮرﺳﻲ ﺧﻄﻲ اﺳﺖ‪.‬‬ ‫ب( )‪ (i‬ﺧﺮوﺟﻲ ) ‪ y1 (t‬را ﺑﻪ ازاي ورودي ) ‪ x2 (t ) = Ke 2t u (t‬ﺑﻴﺎﺑﻴﺪ‪.‬‬ ‫)‪ (ii‬ﺧﺮوﺟﻲ ) ‪ y 2 (t‬را ﺑﻪ ازاي ورودي ) ‪ x1 (t )\ = Ke 2(t −T )u (t − T‬ﺑﻴﺎﺑﻴﺪ‪ .‬ﻧﺸﺎن دﻫﻴﺪ ﻛﻪ‬ ‫) ‪. y 2 (t ) = y1 (t − T‬‬ ‫)‪ (iii‬ﺣﺎل ) ‪ x1 (t‬را ﺳﻴﮕﻨﺎل دﻟﺨﻮاﻫﻲ ﺑﮕﻴﺮﻳﺪ ﻛﻪ در ‪ y1 (t ) . x1 (t ) ، t < t‬را ﺧﺮوﺟﻲ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺑﻪ‬ ‫ازاي ورودي ) ‪ x1 (t‬و ) ‪ y 2 (t‬را ﺧﺮوﺟﻲ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺑﻪ ازاي ) ‪ x2 (t ) = x1 (t − T‬ﻓﺮض ﻛﻨﻴﺪ‪ .‬ﻧﺸﺎن‬ ‫دﻫﻴﺪ ﻛﻪ‬

‫) ‪y 2 (t ) = y1 (t − T‬‬ ‫ﭘﺲ ﻧﺘﻴﺠﻪ ﻣﻲ ﮔﻴﺮﻳﻢ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺗﺤﺖ ﺑﺮرﺳﻲ ﺗﻐﻴﻴﺮﻧﺎﭘﺬﻳﺮ ﺑﺎ زﻣﺎن اﺳﺖ‪ .‬ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ ﻧﺘﻴﺠﻪ ﺑﻨﺪ )اﻟﻒ( ﺳﻴﺴﺘﻢ‬ ‫داده ﺷﺪه ‪ LTI‬اﺳﺖ‪ .‬ﭼﻮن اﻳﻦ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺷﺮط ﺳﻜﻮن اﺑﺘﺪاﻳﻲ را ﻧﻴﺰ دارد‪ ،‬ﻋﻠّﻲ ﻫﻢ ﻫﺴﺖ‪.‬‬ ‫ﺣﻞ‪:‬‬ ‫)اﻟﻒ( ‪ (i‬از ﻣﺜﺎل ‪ (2,14‬ﻣﻲ داﻧﻴﻢ ﻛﻪ‪:‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪‬‬ ‫) ‪y1 (t ) =  e 3t − e −2t u (t‬‬ ‫‪5‬‬ ‫‪5‬‬ ‫‪‬‬ ‫)‪ (ii‬اﻳﻦ را ﺑﺮ اﺳﺎس ﻣﺜﺎل ‪ 2,14‬ﺣﻞ ﻣﻲ ﻛﻨﻴﻢ‪ .‬اﺑﺘﺪا ﻓﺮض ﻛﻨﻴﺪ ﻛﻪ ) ‪ y p (t‬ﺷﺎﻣﻞ‬

‫‪ ke 2t‬اﺳﺖ‪.‬‬

‫دراﻳﻦ ﺻﻮرت ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﻣﻌﺎدﻟﻪ )م‪ ،(2,33,1‬ﺑﺮاي > ‪ t‬دارﻳﻢ‪:‬‬

‫)‬

‫‪4‬‬

‫(‬

‫‪2ke 2t + 2ke 2t = e 2t ⇒ k = 1‬‬

‫ﺣﺎل ﻣﻲ داﻧﻴﻢ ﻛﻪ ‪ y p (t ) = 1 e 2t‬ﺑﺮاي > ‪ . t‬ﺣﺎل ﺟﻮاب ﻋﻤﻮﻣﻲ ﻣﻌﺎدﻟﻪ را ﺑﺪﺳﺖ ﻣﻲ آورﻳﻢ‬ ‫‪4‬‬ ‫‪−2 t‬‬ ‫‪y h (t ) = Ae‬‬ ‫ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ‪:‬‬

‫‪y 2 (t ) = Ae −2t + 1 e 2t‬‬ ‫ > ‪for t‬‬ ‫‪4‬‬ ‫ﺑﺎ ﻓﺮض ﺟﻮاب ﻧﻬﺎﻳﻲ‪ ،‬ﻣﻲ ﺗﻮاﻧﻴﻢ ﻧﺘﻴﺠﻪ ﺑﮕﻴﺮﻳﻢ ﻛﻪ ﺑﺮاي ≤ ‪ ، y 2 (t ) = t‬ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ‪.‬‬


‫‪١٠٣‬‬

‫‪y 2 ( ] = = A + 1 ⇒ A = − 1‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪4‬‬ ‫دراﻳﻨﺼﻮرت‬ ‫‪ 1 ‬‬ ‫) ‪y 2 (t ) = − e 2t  + 1 e − 2 u (t‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪ 4 ‬‬ ‫‪ (iii‬ﻓﺮض ﻛﻨﻴﻢ ورودي ﺑﻪ ﺻﻮرت ) ‪ x3 (t ) =∝ e 3t u (t ) + βe 2t u (t‬ﺑﺎﺷﺪ‪ .‬ﻓـﺮض ﻛﻨـﻴﻢ ﻛـﻪ ) ‪y p (t‬‬

‫ﺟﻮاب ﺧﺼﻮﺻﻲ ﺑﺼﻮرت زﻳﺮ ﺑﺎﺷﺪ‪:‬‬

‫‪y p (t ) = x 1α1e 3t + k 2 β e 2t‬‬ ‫ﺑﺮاي > ‪ ، t‬ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﻣﻌﺎدﻟﻪ )م‪ (2,33‬دارﻳﻢ‪:‬‬ ‫‪3k 1αe 3t + 2k 2 β e 2t + 2k 1α e 3t + 2k 2 β e 2t = α e 3t + β e 2t‬‬

‫ﺑﺎ ﻣﺘﺤﺪ ﻗﺮار دادن ﺿﺮاﻳﺐ ‪ e 3t‬و ‪ e 2t‬در دو ﻃﺮف ﻣﻌﺎدﻟﻪ دارﻳﻢ‪:‬‬

‫‪4‬‬ ‫ﺣﺎل‪ ،‬ﺑﺎ ﻗﺮار دادن ‪ y h (t ) = Ae−2t‬دارﻳﻢ‪:‬‬

‫‪, k2 = 1‬‬

‫‪5‬‬

‫‪k1 = 1‬‬

‫‪y 3 (t ) = 1 αe 3t + 1 β e 2t + Ae −2t‬‬ ‫‪5‬‬ ‫‪4‬‬ ‫ﺑﺮاي > ‪ = t‬ﺷﺮاﻳﻂ اوﻟﻴﻪ را ﺑﻪ ﺻﻮرت زﻳﺮ ﻓﻴﺾ ﻣﻲ ﻛﻨﻴﻢ‪:‬‬ ‫‪y 3 = ( ) = = A + α + β‬‬ ‫‪5‬‬ ‫‪4‬‬ ‫∝‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪⇒ A = − + β ‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪5‬‬ ‫‪‬‬ ‫ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ‪:‬‬

‫‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪∝ β ‬‬ ‫) ‪y3 (t ) =  1 ∝ e 3t + β e 2t −  + e −2t u (t‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪5 4‬‬ ‫‪ 5‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪ (iv‬ﺑﺮاي ورودي ـ ﺧﺮوﺟﻲ ﺟﻔﺖ ) ‪ x1 (t‬و ) ‪ ، y1 (t‬ﻣﻲ ﺗﻮاﻧﻴﻢ از ﻣﻌﺎدﻟـﻪ )م‪ (2,33,1‬اﺳـﺘﻔﺎده ﻛﻨـﻴﻢ و‬ ‫ﺷﺮاﻳﻂ اوﻟﻴﻪ ﺑﺮاي ﻧﻮﺷﺘﻦ‪:‬‬ ‫)ح‪(2,33,1‬‬ ‫) ‪ dy1 (t‬‬ ‫) ‪+ 2 y1 (t ) = x1 (t‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪ dt‬‬ ‫ = ) ‪ y1 (t‬‬ ‫‪→ t < t1‬‬


‫‪١٠٤‬‬

‫ﺑﺮاي ورودي ـ ﺧﺮوﺟﻲ ﺟﻔﺖ ) ‪ x2 (t‬و ) ‪ ، y 2 (t‬ﻣﻲ ﺗـﻮاﻧﻴﻢ از ﻣﻌﺎدﻟـﻪ ي )م‪ (2,33,1‬اﺳـﺘﻔﺎده ﻛﻨـﻴﻢ و‬ ‫ﺷﺮاﻳﻂ اوﻟﻴﻪ ﺑﺮاي ﻧﻮﺷﺘﻦ‪:‬‬ ‫)ح‪(2,33,2‬‬ ‫) ‪ dy 2 (t‬‬ ‫) ‪+ 2 y 2 (t ) = x2 (t‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪ dt‬‬ ‫ = ) ‪ y 2 (t‬‬ ‫ﺑﺎاﺳﻜﻴﻞ ﻛﺮدن ﻣﻌﺎدﻟﻪ )ح‪ (2,33,1‬ﺑﻪ اﻧﺪازه ‪ α‬وﻣﻌﺎدﻟﻪ )ح‪ (2,33,2‬ﺑﻪ اﻧﺪازه ‪ β‬و ﺧﻼﺻﻪ ﺳﺎزي دارﻳﻢ‪:‬‬ ‫‪d‬‬ ‫) ‪{α y 1 (t ) + β y 2 (t )} + 2{α y 1t + β y 2 (t )} = α x 1 (t ) + β x 2 (t‬‬ ‫‪dt‬‬ ‫ = ) ‪y 1 ( t ) + y 2 (t‬‬ ‫) ‪for t < mm (t 1 , t 2‬‬

‫ﺑـــﺎ ﺟﺎﻳﮕـــﺬاري‪ ،‬واﺿـــﺢ اﺳـــﺖ ﻛـــﻪ ﺧﺮوﺟـــﻲ ) ‪ y 3 (t ) = α y 1 (t ) + β y 2 (t‬زﻣﺎﻧﻴﻜـــﻪ‬ ‫) ‪ . x 3 (t ) = α x 1 (t ) + β x 2 (t‬ﺑﻌﻼوه = ) ‪ y3 (t‬ﺑﺮاي ‪ . t < t 3‬ﻛﻪ ‪ t 3‬ﻧﺸﺎن دﻫﻨﺪه زﻣﺎن اﺳﺖ ﺗﺎ‬ ‫زﻣﺎﻧﻴﻜﻪ = ) ‪. x3 (t‬‬ ‫)ب( )‪ (i‬ﺑﺎاﺳﺘﻔﺎده از ﻧﺘﻴﺠﻪ )‪ (a-ii‬ﻣﻲ ﺗﻮان ﻧﻮﺷﺖ‪:‬‬

‫[‬

‫]‬

‫‪k 2t‬‬ ‫) ‪e − e − 2t u (t‬‬ ‫‪4‬‬ ‫)‪ (ii‬اﻳﻦ ﻣﺴﺌﻠﻪ را در راﺳﺘﺎي ﻣﺜﺎل ‪ 2,14‬ﺣـﻞ ﻣـﻲ ﻛﻨـﻴﻢ‪ .‬اﺑﺘـﺪا ﻓـﺮض ﻛﻨﻴـﺪ ﻛـﻪ ) ‪ y p (t‬ﺑـﻪ ﺻـﻮرت‬ ‫= ) ‪y1 (t‬‬

‫) ‪ KYe 2(t −T‬ﺑﺮاي ‪ t > 2‬اﺳﺖ‪ .‬ﺳﭙﺲ ﺑـﺎ اﺳـﺘﻔﺎده از ﻣﻌﺎدﻟـﻪ )م‪ (2,33,1‬ﺑـﺮاي ‪ t > T‬اﺳـﺖ‪ .‬ﺳـﭙﺲ‬ ‫ﺑﺎاﺳﺘﻔﺎده از ﻣﻌﺎدﻟﻪ )م‪ (2,33,1‬ﺑﺮاي ‪ t > T‬دارﻳﻢ‪:‬‬ ‫‪2ke 2(t −T ) + 22ke 2(t −T ) = e 2t‬‬ ‫‪1‬‬ ‫= ‪⇒k‬‬ ‫‪4‬‬

‫) ‪k 2(t −T‬‬ ‫‪e‬‬ ‫ﻣﻲ داﻧﻴﻢ ﻛﻪ‬ ‫‪4‬‬

‫= ) ‪ y p (t‬ﺑﺮاي ‪ . t > T‬ﺣﺎل ﺟﻮاب ﻋﻤﻮﻣﻲ را ﺑﺪﺳﺖ ﻣﻲ آورﻳﻢ‪:‬‬ ‫‪y h (t ) = Ae −2t‬‬

‫ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ‬ ‫‪t >T‬‬

‫‪for‬‬

‫‪k‬‬ ‫) ‪y 2 (t ) = Ae − 2t + e 2(t −T‬‬ ‫‪4‬‬


‫‪١٠٥‬‬

‫ﺑﺎ در ﻧﻈﺮ ﮔﺮﻓﺘﻦ ﺷﺮاﻳﻂ اوﻟﻴﻪ‪ ،‬ﻣﻲ ﺗﻮان ﻧﺘﻴﺠﻪ ﮔﺮﻓﺖ ﻛﻪ ﺑﺮاي ‪ . y 2 (t ) = t ≤ T‬ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ‪:‬‬ ‫‪k‬‬ ‫; ‪y 2 (T ) = = Ae − 2T + k ⇒ A = − e 2T‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪4‬‬

‫در اﻳﻦ ﺻﻮرت‪:‬‬ ‫‪k‬‬ ‫‪ k‬‬ ‫‪‬‬ ‫) ‪y 2 (t ) = − e − 2(t −T ) + e 2(t −T ) u (t − T‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪ 4‬‬ ‫‪‬‬ ‫آﺷﻜﺎر اﺳﺖ ﻛﻪ ) ‪ x1 (t ) = y1 (t − T‬ﻛﻪ ﺑﺮاي ‪ x1 (t ) = ، t < t‬ﺗﻮﺟﻪ ﻛﻨﻴﺪ ﻛﻪ‪:‬‬

‫) ‪dy1 (t‬‬ ‫) ‪+ 2 y1 (t ) = x1 (t‬‬ ‫ = ) ‪y1 (t‬‬ ‫ ‪for t < t‬‬ ‫‪dt‬‬ ‫از آﻧﺠﺎﻳﻲ ﻛﻪ ﻣﺸﺘﻖ ﻳﻚ ﻋﻤﻠﮕﺮ ﺗﻐﻴﻴﺮﭘﺬﻳﺮ ﺑﺎ زﻣﺎن اﺳﺖ‪ ،‬ﻣﻲ ﺗﻮان ﻧﻮﺷﺖ‪:‬‬

‫) ‪dy1 (t − T‬‬ ‫) ‪+ 2 y1 (t − T ) = x1 (t − T‬‬ ‫ ‪y1 (t ) = for t < t‬‬ ‫‪dt‬‬ ‫اﻳﻦ ﭘﻴﺸﻨﻬﺎد ﻣﻲ ﻛﻨﺪ ﻛﻪ اﮔﺮ ورودي ﺑﻪ ﺻﻮرت ﺳـﻴﮕﻨﺎﻟﻲ از ) ‪ x2 (t ) = x1 (t − T‬ﺑﺎﺷـﺪ‪ ،‬در اﻳﻨـﺼﻮرت‬

‫ﺧﺮوﺟﻲ ﻧﻴﺰ ﺳﻴﮕﻨﺎﻟﻲ ﺑﻪ ﺻﻮرت ) ‪ y 2 (t ) = y1 (t − T‬ﺧﻮاﻫﺪ ﺑﻮد‪ .‬ﻫﻤﭽﻨﻴﻦ‪ ،‬ﺗﻮﺟـﻪ ﻛﻨﻴـﺪ ﻛـﻪ ورودي‬ ‫ﺟﺪﻳﺪ ) ‪ y 2 (t‬ﺑﺮاي ‪ t < t + T‬ﺻﻔﺮ ﺧﻮاﻫﺪ ﺑﻮد‪ .‬اﻳﻦ ﺗﻐﻴﻴﺮﭘﺬﻳﺮي ﺑﺎ زﻣﺎن را ﺣﻤﺎﻳﺖ ﻣﻲ ﻛﻨﺪ از آﻧﺠـﺎ‬ ‫ﻣﻲ ﻛﻨﺪ ) ‪ x2 (t‬ﺑﺮاي ‪ t < t + T‬ﺻﻔﺮ اﺳﺖ‪ .‬ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ ﻣﻲ ﺗﻮان ﻧﺘﻴﺠﻪ ﮔﺮﻓﺖ ﻛﻪ ﺳﻴـﺴﺘﻢ ﺗﻐﻴﻴﺮﭘـﺬﻳﺮ ﺑـﺎ‬ ‫زﻣﺎن اﺳﺖ‪.‬‬ ‫‪ (2,34‬ﻓﺮض ﻛﻨﻴﺪ ﺳﻜﻮن اﺑﺘﺪاﻳﻲ ﻣﻌﺎدل ﻳﻚ ﺷﺮط ﻛﻤﻜﻲ ﺻﻔﺮﺳﺖ ﻛﻪ در زﻣﺎﻧﻲ ﻗﺎﺑﻞ ﺗﻨﻈﻴﻢ ﺑﺎ ﺳـﻴﮕﻨﺎل‬ ‫ورودي ﺗﻌﻴﻴﻦ ﻣﻲ ﺷﻮد‪ .‬در اﻳﻦ ﻣﺴﺌﻠﻪ ﻧﺸﺎن ﻣﻲ دﻫﻴﻢ ﻛﻪ اﮔﺮ ﺷﺮط ﻛﻤﻜﻲ ﻏﻴﺮ ﺻﻔﺮ ﺑﺎﺷـﺪ ﻳـﺎ در زﻣـﺎن‬ ‫ﻣﺸﺨﺼﻲ )ﻣﺴﺘﻘﻞ از ﺳﻴﮕﻨﺎل ورودي( اﻋﻤﺎل ﺷﻮد‪ ،‬ﺳﻴﺴﺘﻢ ﻣﺘﻨﺎﻇﺮ ﻧﻤﻲ ﺗﻮاﻧـﺪ ‪ LTI‬ﺑﺎﺷـﺪ‪ .‬ﺳﻴـﺴﺘﻤﻲ ﺑـﺎ‬ ‫ورودي ) ‪ x(t‬و ﺧﺮوﺟﻲ ) ‪ y (t‬ﻓﺮض ﻛﻨﻴﺪ ﻛﻪ ﻣﻌﺎدﻟﻪ دﻳﻔﺮاﻧﺴﻴﻞ ﻣﺮﺗﺒﻪ اول )م ‪ (1-33-2‬را ارﺿﺎﻛﻨﺪ‪.‬‬ ‫)اﻟﻒ( ﺑﺎ ﻓﺮض ﺷﺮط ﻛﻤﻜﻲ ‪ ، y (1) = 1‬ﺑﺎ ﻣﺜﺎﻟﻲ ﻧﻘﺾ ﻧﺸﺎن دﻫﻴﺪ ﻛﻪ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺧﻄﻲ ﻧﻴﺴﺖ‪.‬‬ ‫)ب( ﺑﺎ ﻓﺮض ﺷﺮط ﻛﻤﻜﻲ ‪ ، y (1) = 1‬ﺑﺎ ﻣﺜﺎﻟﻲ ﻧﻘﺾ ﻧﺸﺎن دﻫﻴﺪ ﻛﻪ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺗﻐﻴﻴﺮﻧﺎﭘﺬﻳﺮ ﻳﺎ زﻣﺎن ﻧﻴﺴﺖ‪.‬‬ ‫ج( ﻧﺸﺎن دﻫﻴﺪ ﻛﻪ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺑﺎ ﺷﺮط ﻛﻤﻜﻲ ‪ y (1) = 1‬ﻧﻤﻮاً ﺧﻄﻲ اﺳﺖ‪.‬‬ ‫د( ﻧﺸﺎن دﻫﻴﺪ ﻛﻪ ﺑﻪ ازاي ﺷﺮط ﻛﻤﻜﻲ ‪ y (1) = 1‬ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺧﻄﻲ اﺳﺖ وﻟﻲ ﺗﻐﻴﻴﺮﻧﺎﭘﺬﻳﺮ ﺑﺎ زﻣﺎن ﻧﻴﺴﺖ‪.‬‬ ‫ﻫـ( ﻧﺸﺎن دﻫﻴﺪ ﻛﻪ ﺑﻪ ازاي ﺷﺮط ﻛﻤﻜﻲ = )‪ y ( ) + y (4‬ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺧﻄـﻲ اﺳـﺖ وﻟـﻲ ﺗﻐﻴﻴﺮﻧﺎﭘـﺬﻳﺮ ﺑـﺎ‬ ‫زﻣﺎن ﻧﻴﺴﺖ‪.‬‬ ‫ﺣﻞ‪:‬‬


‫‪١٠٦‬‬

‫‪S‬‬ ‫‪S‬‬ ‫‪ . x2 (t ) ‬ﻣﻲ داﻧﻴﻢ ﻛـﻪ ‪y1 (1) = y 2 (1) = 1‬‬ ‫→‪‬‬ ‫‪y 2 (t ), x1 (t ) ‬‬ ‫→‪‬‬ ‫)اﻟﻒ( ﻓﺮض ﻛﻨﻴﺪ ) ‪y1 (t‬‬

‫ﺣﺎل ورودي ﺳﻮﻣﻲ را ﺑﻪ ﺻـﻮرت ) ‪ x3 (t ) = x1 (t ) + x2 (t‬در ﻧﻈـﺮ ﺑﮕﻴﺮﻳـﺪ‪ .‬ﻓـﺮض ﻛﻨﻴـﺪ ﺧﺮوﺟـﻲ‬ ‫ﻣﺘﻨﺎﻇﺮ ﻧﻴﺰ ) ‪ ، y3 (t‬ﺑﺎﺷﺪ‪.‬‬ ‫ﺣﺎل ﺗﻮﺟﻪ ﻛﻨﻴﺪ ﻛﻪ )‪ . y3 (1) = 1 ≠ y1 (1) + y 2 (1‬ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺧﻄﻲ ﻧﻴﺴﺖ‪ .‬ﻳﻚ ﻣﺜـﺎل ﺧـﺎﻟﺺ در‬ ‫زﻳﺮ آورده ﺷﺪه اﺳﺖ‪:‬‬ ‫ﺧﺮوﺟﻲ ﻣﺘﻨﺎﻇﺮ ﺑﺮاي < ‪ t‬ﺑﺮاﺑﺮ اﺳﺖ ﺑﺎ‪:‬‬

‫‪y1 (t ) = 1 e 2t + Ae −2t‬‬ ‫‪4‬‬ ‫ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از اﻳﻦ ﺣﻘﻴﻘﺖ ﻛﻪ ‪ y1 (1) = 1‬ﺑﺮاي > ‪ t‬دارﻳﻢ‪:‬‬

‫)‬

‫(‬

‫)‪y1 (t ) = 1 e 2t + 1 − e e −2(t −1‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪4‬‬ ‫ﺣﺎل ﺳﻴﮕﻨﺎل = ) ‪ x2 (t‬را ﻓﺮض ﻛﻨﻴﺪ دراﻳﻦ ﺻﻮرت ﺧﺮوﺟﻲ ﻣﺘﻨﺎﻇﺮ ﺑﺮاﺑﺮ اﺳﺖ ﺑﺎ‪:‬‬ ‫‪y 2 (t ) = Be −2t‬‬ ‫ﺑﺮاي > ‪ t‬ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از اﻳﻦ ﺣﻘﻴﻘﺖ ﻛﻪ ‪ y 2 (1) = 1‬ﺑﺮاي > ‪ t‬دارﻳﻢ‪:‬‬ ‫)‪y 2 (t ) = e −2(t −1‬‬ ‫ﺣﺎل ﺳﻴﮕﻨﺎل ﺳﻮم ) ‪ x3 = x1 (t ) + x 2 (t ) = x1 (t‬را در ﻧﻈﺮ ﺑﮕﻴﺮﻳﺪ‪ .‬ﺗﻮﺟﻪ ﻛﻨﻴـﺪ ﻛـﻪ ﺧﺮوﺟـﻲ ﻫﻨـﻮز‬ ‫ﺑﺮاﺑﺮاﺳﺖ ﺑﺎ ) ‪ y3 (t ) = y1 (t‬ﺑـﺮاي > ‪ . t‬ﺑـﺪﻳﻬﻲ اﺳـﺖ ﻛـﻪ ) ‪ y3 (t ) ≠ y1 (t ) + y 2 (t‬ﺑـﺮاي > ‪. t‬‬ ‫ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺧﻄﻲ ﻧﻴﺴﺖ‪.‬‬ ‫)ب( دوﺑﺎره ﺳﻴﮕﻨﺎل ورودي ) ‪ x1 (t ) = e 2t u (t‬را ﻓﺮض ﻛﻨﻴﺪ‪ .‬از ﻗﺴﻤﺖ )اﻟﻒ( ﻣﻲ داﻧﻴﻢ ﻛﻪ ﺳـﻴﮕﻨﺎل‬ ‫ﺧﺮوﺟﻲ ﻣﺘﻨﺎﻇﺮ ﺑﺮاي > ‪ t‬ﺑﺎ ‪ y (1) = 1‬ﺑﺮاﺑﺮ اﺳﺖ ﺑﺎ‪:‬‬

‫)‬

‫(‬

‫)‪y1 (t ) = 1 e 2t + 1 − e e −2(t −1‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪4‬‬ ‫) ‪2 (t −T‬‬ ‫‪ ، e‬در اﻳﻨــﺼﻮرت ﺑــﺮاي‬ ‫ﺣــﺎل ﻓــﺮض ﻛﻨﻴــﺪ ﺳــﻴﮕﻨﺎل ورودي ) ‪u (t − T ) = x 2 (t ) = x1 (t − T‬‬ ‫‪t >T‬‬

‫‪y 2 (t ) = 1 e‬‬ ‫‪+ Ae‬‬ ‫‪4‬‬ ‫ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده ازاﻳﻦ ﺣﻘﻴﻘﺖ ﻛﻪ ‪ y 2 (1) = 1‬و ﻫﻤﭽﻨﻴﻦ ﻓﺮض ﻛﻨﻴﺪ ‪ T < 1‬ﺑﺮاي ‪ t > T‬دارﻳﻢ‪:‬‬ ‫‪−2 t‬‬

‫)‬

‫) ‪2 ( t −T‬‬

‫(‬

‫)‪y 2 (t ) = 1 e 2(t −T ) + 1 − 1 e 2(1−T ) e −2(t −1‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪4‬‬ ‫ﺣﺎل ﺗﻮﺟﻪ ﻛﻨﻴﺪ ﻛﻪ ﺑﺮاي ‪ . y 2 (t ) ≠ y1 (t − T ) ، t > T‬ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺗﻐﻴﻴﺮﻧﺎﭘﺬﻳﺮ ﺑﺎ زﻣﺎن ﻧﻴﺴﺖ‪.‬‬


‫‪١٠٧‬‬

‫)ج( ﺑﻪ ﻣﻨﻈﻮر اﻳﻨﻜﻪ ﻧﺸﺎن دﻫﻴﻢ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺧﻄﻲ ﺻﻌﻮدي ﺑﺎ ﺷﺮاﻳﻂ ﻣﻌﻴﻦ ﻣـﺜﻼً ‪ y (1) = 1‬ﻣـﻲ ﺑﺎﺷـﺪ اﺑﺘـﺪا‬ ‫ﺑﺎﻳﺴﺘﻲ ﻧﺸﺎن دﻫﻴﻢ ﻛﻪ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺑﺎ ﺷﺮاﻳﻂ ﻣﻌﻴﻦ ﺧﻄﻲ اﺳﺖ ﺑﻄﻮ ﺧﺎص = )‪. y (1‬‬ ‫ﺑﺮاي ورودي ـ ﺧﺮوﺟﻲ ﺟﻔﺖ ) ‪ x1 (t‬و ) ‪ ، y1 (t‬ﻣﻲ ﺗﻮان از )م‪ (2,33,1‬اﺳـﺘﻔﺎده ﻛﻨـﻴﻢ‪ .‬و ﺑﺎاﺳـﺘﻔﺎده از‬ ‫ﺷﺮاﻳﻂ اوﻟﻴﻪ‪:‬‬ ‫)ح‪(2,34-1‬‬ ‫) ‪dy1 (t‬‬ ‫ = )‪+ 2 y1 (t ) = x1 (t ) ; y 2 (1‬‬ ‫‪dt‬‬ ‫ﺑﺮاي ورودي ـ ﺧﺮوﺟﻲ ﺟﻔﺖ‪ x2 (t ) ،‬و )‪ y 2 (2‬ﻧﻴﺰ‪:‬‬ ‫) ‪dy 2 (t‬‬ ‫) ‪+ 2 y 2 (t ) = x2 (t‬‬ ‫)ح‪(2,34,2‬‬ ‫;‬ ‫ = )‪y 2 (1‬‬ ‫‪dt‬‬ ‫ﺑﺎ اﺳﻜﻴﻞ ﻛﺮدن )ح‪ (2,34,1‬ﺑﻪ اﻧﺪازه ‪ α‬و )ح‪ (2,34,2‬ﺑﻪ اﻧﺪازه ي ‪ β‬و ﺧﻼﺻﻪ ﺳﺎزي دارﻳﻢ‪:‬‬ ‫‪d‬‬ ‫}) ‪{ay1 (t ) + βy2 (t )}+ 2{ay1 (t ) + βy 2 (t‬‬ ‫‪dt‬‬ ‫) ‪= α x 1 ( t ) + β x 2 (t‬‬

‫‪,‬‬ ‫ = )‪y 3 (1) = y (1) + y 2 (1‬‬ ‫ﻣﻼﺣﻈﻪ ﻣﻲ ﺷـﻮد ﻛـﻪ ﺧﺮوﺟـﻲ ﺑـﻪ ﺻـﻮرت ) ‪ y 3 (t ) = α y 1 (t ) + β y 2 (t‬زﻣﺎﻧﻴﻜـﻪ ورودي ﺑـﻪ‬ ‫ﺻﻮرت ) ‪ x 3 (t ) = α x 1 (t ) + β x 2 (t‬ﺑﻮد‪ ،‬درآﻣﺪ‪ .‬ﺑﻌـﻼوه )‪ y(1) = = y1 (1) + y 2 (1‬ﺑﻨـﺎﺑﺮاﻳﻦ‬ ‫ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺧﻄﻲ اﺳﺖ‪.‬‬ ‫ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ اﮔﺮ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﻛﻠﻲ ﺑﻪ ﺻﻮرت )ﻛﺎﺳﻜﻴﺪ )آﺑﺸﺎري( ﺑﻪ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺧﻄﻲ ﺑﺎ ﺟﻤﻊ ﻛﻨﻨﺪه ﺑﻬﻢ وﺻـﻞ ﺷـﻮد‬ ‫ﭘﺎﺳﺦ ﺗﻨﻬﺎ ﺑﻪ ﺷﺮاﻳﻂ ﻣﻌﻴﻦ اوﻟﻴﻪ را ﺟﻤﻊ ﻣﻲ زﻧﺪ‪.‬‬ ‫)د( در ﻗﺴﻤﺖ ﻗﺒﻠﻲ ﻧﺸﺎن دادﻳﻢ ﻛﻪ ﺳﻴﺴﺘﻢ زﻣﺎﻧﻲ ﺧﻄﻲ اﺳﺖ ﻛﻪ = )‪ y (1‬ﺑـﺮاي اﻳﻨﻜـﻪ ﻧـﺸﺎن دﻫـﻴﻢ‬ ‫ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺗﻐﻴﻴﺮﻧﺎﭘﺬﻳﺮ ﻧﻴﺴﺖ‪ ،‬ﻓﺮض ﻛﻨﻴﻢ ﻳﻚ ورودي از ) ‪ x1 (t ) = e 2t u (t‬از ﻗﺴﻤﺖ )اﻟﻒ(‪ .‬ﻣﻲ داﻧﻴﻢ ﻛﻪ‬ ‫ﺧﺮوﺟﻲ ﻣﺘﻨﺎﻇﺮ ﺑﺮاﺑﺮ ﺧﻮاﻫﺪ ﺑﻮد ﺑﺎ‪:‬‬

‫‪y1 (t ) = 1 e 2t + Ae −2t‬‬ ‫‪4‬‬ ‫ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از اﻳﻦ ﺣﻘﻴﻘﺖ ﻛﻪ = )‪ y1 (1‬ﺑﺮاي > ‪ t‬دارﻳﻢ‪:‬‬ ‫) ‪y1 (t ) = 1 e 2t − 1 e −2(t − 2‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪4‬‬


‫‪١٠٨‬‬

‫)‬

‫(‬

‫‪ x2 (t ) = x1 t − 1‬ﺑﺎﺷــﺪ‪ .‬ﺗﻮﺟـﻪ ﻛﻨﻴــﺪ ﻛـﻪ = )‪ y 2 (1‬واﺿــﺢ اﺳــﺖ‬

‫ﻓـﺮض ﻛﻨــﻴﻢ ﻳـﻚ ورودي‬ ‫‪2‬‬ ‫‪ . y 2 (1) ≠ y1 1 − 1 = 1 e − e 3‬ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ ‪ y (t ) ≠ y1 t − 1‬ﺑﺮاي ﺗﻤﺎﻣﻲ ‪n‬ﻫﺎ‪ .‬اﻳﻦ ﺑـﻪ اﻳـﻦ‬ ‫‪2‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪4‬‬ ‫ﻣﻌﻨﺎ اﺳﺖ ﻛﻪ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺗﻐﻴﻴﺮ ﭘﺬﻳﺮ ﺑﺎ زﻣﺎن اﺳﺖ‪.‬‬

‫))‬

‫(‬

‫(‬

‫(‬

‫)‬

‫)ﻫـ( ﺑﺮﻫﺎﻧﻲ ﻛﻪ ﺑﺴﻴﺎر ﺷﺒﻴﻪ ﺑﻪ اﺛﺒﺎت ﺧﻄﻲ اﺳﺘﻔﺎده ﺷﺪه در ﻗﺴﻤﺖ )پ( اﻳﻨﺠـﺎ ﻧﻴـﺰ ﻣـﻲ ﺗﻮاﻧـﺪ اﺳـﺘﻔﺎده‬ ‫ﮔﺮدد‪ .‬ﺑﺎ روش ﻧﺸﺎن داده ﺷﺪه در ﻗﺴﻤﺖ )ت( ﻣﻲ ﺗﻮاﻧﻴﻢ ﻧﺸﺎن دﻫـﻴﻢ ﻛـﻪ ﺳﻴـﺴﺘﻢ ﺗﻐﻴﻴﺮﭘـﺬﻳﺮ ﺑـﺎ زﻣـﺎن‬ ‫ﺳﺎت‪.‬‬ ‫‪ (2,35‬در ﻣﺴﺌﻠﻪ ﻗﺒﻞ دﻳﺪﻳﻢ ﻛﻪ اﺳﺘﻔﺎده از ﺷﺮط ﻛﻤﻜﻲ ﺛﺎﺑﺖ در زﻣـﺎن )ﻣـﺴﺘﻘﻞ از ﺳـﻴﮕﻨﺎل ورودي( ﺑـﻪ‬ ‫ﺳﻴﺴﺘﻤﻲ ﺗﻐﻴﻴﺮﭘﺬﻳﺮ ﺑﺎ زﻣﺎن ﻣﻲ اﻧﺠﺎﻣﺪ‪ .‬در اﻳﻦ ﻣﺴﺌﻠﻪ اﺛﺮ ﺷﺮط ﻛﻤﻜﻲ ﺛﺎﺑﺖ در زﻣـﺎن ﺑـﺮ ﻋﻠّـﻲ ﺑـﻮدن را‬ ‫ﺑﺮرﺳﻲ ﻣﻲ ﻛﻨﻴﻢ‪ .‬ﺳﻴﺴﺘﻤﻲ در ﻧﻈﺮ ﺑﮕﻴﺮﻳﺪ ﻛﻪ ورودي ) ‪ x(t‬و ﺧﺮوﺟـﻲ ) ‪ y (t‬آن ﻣﻌﺎدﻟـﻪ دﻳﻔﺮاﻧـﺴﻴﻞ )م‬ ‫‪ (1-33-2‬را ارﺿﺎ ﻛﻨﺪ‪ .‬ﻓﺮض ﻛﻨﻴﺪ ﺷﺮط ﻛﻤﻜـﻲ اﻳـﻦ ﻣﻌﺎدﻟـﻪ دﻳﻔﺮاﻧـﺴﻴﻞ = ) (‪ y‬اﺳـﺖ‪ .‬ﺧﺮوﺟـﻲ‬ ‫ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺑﻪ ازاي دو ورودي زﻳﺮ را ﺑﻴﺎﺑﻴﺪ‪:‬‬ ‫ = ) ‪) x1 (t‬اﻟﻒ‬

‫‪1 , τ < −1‬‬ ‫‪) x2 (t ) = ‬ب‬ ‫‪ , τ > −1‬‬ ‫ﺗﻮﺟﻪ ﻛﻨﻴﺪ ﻛﻪ ) ‪ y1 (t‬ﺧﺮوﺟﻲ ﺑﻪ ازاي ) ‪ x1 (t‬و ) ‪ y 2 (t‬ﺧﺮوﺟﻲ ﺑﻪ ازاي ) ‪ x2 (t‬اﺳﺖ‪ ،‬و ﮔﺮﭼـﻪ ) ‪x1 (t‬‬ ‫و ) ‪ x2 (t‬در ‪ t < −1‬ﻳﻜﺴﺎن اﻧﺪ‪ ،‬وﻟﻲ ) ‪ y 2 (t‬در ‪ t < −1‬ﻳﻜﺴﺎن ﻧﻴﺴﺘﻨﺪ‪ .‬ﺑﺮ اﺳﺎس اﻳﻦ ﻧﺘﻴﺠﻪ ﻣﻲ ﺗﻮان‬ ‫اﺳﺘﺪﻻﻟﻲ ﺑﺮاي ﻋﻠّﻲ ﻧﺒﻮدن ﺳﻴﺴﺘﻢ اراﺋﻪ ﻛﺮد‪.‬‬ ‫ﺣﻞ‪:‬‬ ‫)اﻟﻒ( از آﻧﺠﺎﻳﻲ ﻛﻪ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺧﻄﻲ اﺳﺖ‪ y1 (t ) = ،‬ﺑﺮاي ﻫﻤﻪ ي ‪.t‬‬ ‫)ب( ﺣﺎل ﻓﺮض ﻛﻨﻴﺪ ﺧﺮوﺟﻲ زﻣﺎﻧﻴﻜﻪ ورودي ) ‪ x2 (t‬اﺳﺖ‪ y 2 (t ) ،‬ﺑﺎﺷﺪ‪.‬‬ ‫ﺟﻮاب ﺧﺼﻮﺻﻲ ﺑﻪ ﺻﻮرت زﻳﺮ اﺳﺖ‪:‬‬ ‫‪t > −1‬‬

‫‪y p (t ) = Y‬‬

‫ﺑﺎ ﺟﺎﻳﮕﺬاري در )م‪ (2,33-1‬دارﻳﻢ‪:‬‬ ‫‪2 Y =1‬‬

‫ﺣﺎل‪ ،‬ﺟﻮاب ﻋﻤﻮﻣﻲ را ﺑﻪ ﺻﻮرت ‪ y h (t ) = Ae −2t‬در ﻧﻈﺮ ﺑﮕﻴﺮﻳﻢ‪ .‬ﺟـﻮاب ﻛﻠـﻲ را ﺑـﻪ ﺻـﻮرت زﻳـﺮ‬ ‫ﺑﺪﺳﺖ ﻣﻲ آورﻳﻢ‪:‬‬


‫‪١٠٩‬‬

‫‪t > −1‬‬ ‫از آﻧﺠﺎﻳﻲ ﻛﻪ = ) (‪ y‬دارﻳﻢ‪:‬‬

‫‪2‬‬

‫‪y 2 (t ) = Ae −2t + 1‬‬

‫)ح‪(2,35-1‬‬

‫‪y 2 (t ) = − 1 e −2t + 1‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪2‬‬ ‫ﺑﺮاي ‪ ، t < −1‬ﻧﺸﺎن ﻣﻲ دﻫﻴﻢ ﻛﻪ = ) ‪ . x2 (t‬ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ ﺟﻮاب ﺧﺼﻮﺻﻲ در اﻳﻦ ﺑﺎزه ﺻﻔﺮ ﺧﻮاﻫﺪ ﺷـﺪ‬ ‫و‬

‫) ح‪(2,35-2‬‬ ‫‪y 2 (t ) = Be −2t‬‬ ‫‪t < −1‬‬ ‫از آﻧﺠﺎﻳﻲ ﻛﻪ دو ﻗﺴﻤﺖ ﺟﻮاب ) ‪ y 2 (t‬ﻣﻌﺎدﻻت )ح‪ (2,35-1‬و )ح‪ (2-35-2‬ﺑﺎﻳﺪ در ‪ t = −1‬ﺑﺪﺳﺖ‬ ‫آﻳﻨﺪ‪ ،‬ﻣﻲ ﺗﻮاﻧﻴﻢ ‪ B‬را از ﻣﻌﺎدﻟﻪ ﺑﺪﺳﺖ آورﻳﻢ‪:‬‬ ‫در ﻧﺘﻴﺠﻪ‪:‬‬

‫‪1 − 1 e 2 = Be 2‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪y 2 (t ) = 1 − 1 e 2 e − 2t +1‬‬ ‫‪t < −1‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪2‬‬ ‫ﺣﺎل ﻧﺸﺎن ﻣﻲ دﻫﻴﻢ ﻛﻪ ﭼﻮن ) ‪ x1 (t ) = x2 (t‬ﺑﺮاي ‪ t < −1‬ﺑﺎﻳﺴﺘﻲ درﺳﺖ ﻛﻪ ﺑﺮاي ﺳﻴﺴﺘﻢ ﻛـﺎزال در‬

‫)‬

‫(‬

‫‪ y1 (t ) = y 2 (t ) ، t < −1‬ﺑﻬﺮﺣﺎل ﻧﻨﺘﻴﺠﻪ ﻗﺴﻤﺖ )اﻟﻒ( و )ب( ﻧﺸﺎن ﻣﻲ دﻫﺪ ﻛﻪ اﻳﻦ ﺻﺤﻴﺢ ﻧﻴـﺴﺖ‬ ‫ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﻛﺎزال ﻧﻴﺴﺖ‪.‬‬ ‫)‪ (2,36‬ﺳﻴﺴﺘﻢ ﮔﺴﺴﺘﻪ در زﻣﺎﻧﻲ را ﻛﻪ ورودي ]‪ x[n‬و ﺧﺮوﺟﻲ ]‪ y[n‬آن ﺑﻪ ﺻﻮرت زﻳـﺮ ﻣـﺮﺗﺒﻂ اﻧـﺪ‪،‬‬ ‫در ﻧﻈﺮ ﺑﮕﻴﺮﻳﺪ‬ ‫‪1‬‬ ‫]‪y[n − 1] + x[n‬‬ ‫‪2‬‬ ‫اﻟــﻒ( ﻧــﺸﺎن دﻫﻴــﺪ ﻛــﻪ در ﺻــﻮرت اﺑﺘــﺪاﺋﺎً ﺳــﺎﻛﻦ ﺑــﻮدن )ﻳﻌﻨــﻲ اﮔــﺮ در ‪ x[n] = ، n < n‬؛ آﻧﮕــﺎه‬

‫= ] ‪y[n‬‬

‫در ‪ ( y[n] = ، n < n‬ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺧﻄﻲ و ﺗﻐﻴﻴﺮﻧﺎﭘﺬﻳﺮ ﺑﺎ زﻣﺎن اﺳﺖ‪.‬‬ ‫ب( ﻧﺸﺎن دﻫﻴﺪ ﻛﻪ اﮔﺮ ﺳﻴﺴﺘﻢ اﺑﺘﺪاﺋﺎً ﺳﺎﻛﻦ ﻧﺒﺎﺷﺪ‪ ،‬و ﺑﻪ ﺟﺎي آن ﺷﺮط ﻛﻤﻜﻲ = ] [‪ y‬را ارﺿـﺎ ﻛﻨـﺪ‪،‬‬ ‫ﺳﻴﺴﺘﻢ ﻋﻠّﻲ ﻧﻴﺴﺖ‪] .‬راﻫﻨﻤﺎﻳﻲ‪ :‬رﻫﻴﺎﻓﺘﻲ ﻣﺸﺎﺑﻪ ﻣﺴﺌﻠﻪ ‪ 35-2‬ﺑﻪ ﻛﺎر ﺑﺮﻳﺪ‪[.‬‬ ‫ﺣﻞ‪:‬‬


‫‪١١٠‬‬

‫ﻳﻚ ورودي ]‪ x1 [n‬راه ﻣﺎﻧﻨﺪ = ]‪ x1 [n‬ﺑﺮاي ‪ n < n1‬ﻓﺮض ﻛﻨﻴﺪ‪ ،‬ﺧﺮوﺟﻲ ﻣﺘﻨﺎﻇﺮ ﺑﺮاﺑﺮ ﺧﻮاﻫﺪ ﺑـﻮد‬ ‫ﺑﺎ‪:‬‬

‫) ‪ y1 [n] = 1 y1 [n − 1] + x1 [n‬‬ ‫‪2‬‬ ‫)ح‪(2,36,1‬‬ ‫‪‬‬ ‫ = ]‪ y1 [n‬‬ ‫و ﻧﻴﺰ ورودي دﻳﮕﺮي ﺑﻨﺎم ]‪ x2 [n‬را ﻣﺎﻧﻨﺪ = ]‪ x2 [n‬ﺑﺮاي ‪ n < n2‬در اﻳﻦ ﺻﻮرت ﺧﺮوﺟﻲ ﻣﺘﻨـﺎﻇﺮ‬ ‫ﺑﺮاﺑﺮ ﺧﻮاﻫﺪ ﺑﻮد ﺑﺎ‪:‬‬

‫‪n < n2‬‬

‫‪for‬‬

‫]‪y 2 [n] = 1 y 2 [n − 1] + x 2 [n‬‬ ‫‪2‬‬

‫ = ]‪y 2 [n‬‬

‫)ح‪(2,36,2‬‬ ‫ـ ﺑﺎ اﺳﻜﻴﻞ ﻛﺮدن ﻣﻌﺎدﻟﻪ )‪ (S.2,36,1‬ﺑﻪ اﻧﺪازه ∝ و ﻣﻌﺎدﻟﻪ )‪ (S.2,36,2‬ﺑﻪ اﻧـﺪازه ‪ β‬و ﺳـﺎده ﺳـﺎزي‬ ‫دارﻳﻢ‪:‬‬ ‫‪y 1 [ n − 1] + β‬‬

‫‪β‬‬

‫= ] ‪α y 1 [n ] + β y 2 [n‬‬

‫] ‪y n − 1] + α x 1 [ n ] + β x 2 [ n‬‬ ‫[‪2 2‬‬ ‫‪2‬‬ ‫ﺑـــﺎ ﺟﺎﻳﮕـــﺬاري‪ ،‬ﺑـــﺪﻳﻬﻲ اﺳـــﺖ ﻛـــﻪ ﺧﺮوﺟـــﻲ ] ‪ y 3 (t ) = α y 1 [ n ] + β y 2 [ n‬زﻣﺎﻧﻴﻜـــﻪ‬

‫] ‪ x 3 [ n ] = α x 1 [ n ] + β x 20[n‬ﺑﻌــﻼوه = )‪ . y1 (1) + y 2 (1) = y3 (1‬ﺑﻨــﺎﺑﺮاﻳﻦ‪ ،‬ﺳﻴــﺴﺘﻢ ﺧﻄــﻲ‬ ‫اﺳﺖ‪.‬‬ ‫)ب( ﻓﺮض ﻛﻨﻴﻢ دو ورودي = ]‪ x1 [n‬ﺑﺮاي ﺗﻤﺎم ‪ n‬ﻫﺎ‬ ‫و‬

‫‪n < −1‬‬ ‫ ‪‬‬ ‫‪x2 [n] = ‬‬ ‫‪n ≥ −1‬‬ ‫‪1‬‬ ‫ﻣﻮﺟﻮد ﻫﺴﺘﻨﺪ‪ .‬از آﻧﺠﺎﻳﻲ ﻛﻪ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺧﻄﻲ اﺳﺖ‪ ،‬ﭘﺎﺳﺦ ]‪ x1 [n‬ﻛﻪ ﻫﻤﺎن ]‪ y1 [n‬اﺳـﺖ ﺑـﺮاي ﺗﻤـﺎم ‪n‬‬ ‫ﻫﺎﺑﺮاﺑﺮ ﺻﻔﺮ اﺳﺖ‪ ،‬ﻳﻌﻨﻲ = ]‪y1 [n‬‬ ‫ﺣﺎل ﺧﺮوﺟﻲ ]‪ y 2 [n‬را زﻣﺎﻧﻲ ﻛﻪ ورودي ]‪ x2 [n‬ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ را ﺑﺪﺳﺖ ﻣﻲ آورﻳﻢ‪:‬‬

‫ﭼﻮن = ] [ ‪y 2‬‬

‫) (‬ ‫) (‬

‫ = ‪ y 2 [1] = 1 +‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪‬‬ ‫ = ‪ y 2 [2] = 1 2 +‬‬


‫‪١١١‬‬

‫ = ]‪ y [n‬‬ ‫ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ‬ ‫‪  2‬ﺣﺎل ﺑﺮاي > ‪ n‬ﺗﻮﺟﻪ ﻛﻨﻴﺪ ﻛﻪ‪:‬‬ ‫ ≥ ‪ for n‬‬ ‫] [‪y 2 [ ] = 1 y 2 [− 1] + x‬‬ ‫‪2‬‬ ‫ﺑﻨـــﺎﺑﺮاﻳﻦ‪ . y 2 [− 1] = −2 :‬ﺑـــﺎ ﻓﺮآﻳﻨـــﺪي ﻣـــﺸﺎﺑﻪ دارﻳـــﻢ ‪ y 2 [− 2] = −4‬و ‪ y 2 [− 2] = −4‬و‬

‫‪ y [− 3] = −8‬و ﺑﻪ ﻫﻤﻴﻦ ﺗﺮﺗﻴﺐ ]‪( 2 ) u[− n − 1‬‬ ‫‪n‬‬

‫‪. y2 = − 1‬‬

‫‪2‬‬

‫ﺣﺎل ﺗﻮﺟﻪ ﻛﻨﻴﺪ ﻛﻪ ﭼﻮن ﻧﺒﺮاي < ‪ . x1 [n] = y 2 [n] n‬ﺑﻬﺮ ﻃﺮﻳﻒ‪ ،‬ﻧﺘﺎﻳﺞ ﺑﺪﺳﺖ آﻣﺪه از ﺑـﺎﻻ ﻧـﺸﺎن‬ ‫ﻣﻲ دﻫﺪ ﻛﻪ اﻳﻦ درﺳﺖ ﻧﻴﺴﺖ‪.‬‬ ‫ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ‪ ،‬ﺳﻴﺴﺘﻢ ﻛﺎزال ﻧﻴﺴﺖ‪.‬‬ ‫‪ (2,37‬ﺳﻴﺴﺘﻤﻲ ﺑﺎ راﺑﻄﻪ ورودي ـ ﺧﺮوﺟﻲ ﻣﻄﺎﺑﻖ ﻣﻌﺎدﻟﻪ ﺗﻔﺎﺿﻠﻲ )م ‪ (1-33-2‬در ﻧﻈﺮ ﺑﮕﻴﺮﻳـﺪ‪ ،‬ﻓـﺮض‬ ‫ﻛﻨﻴﺪ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﻧﻬﺎﻳﺘﺎً ﺳﺎﻛﻦ اﺳﺖ ]ﻳﻌﻨـﻲ اﮔـﺮ در ‪ x(t ) = ، t > t‬؛ آﻧﮕـﺎه در ‪ .[ y (t ) = ، t > t‬ﻧـﺸﺎن‬ ‫دﻫﻴﺪ ﻛـﻪ اﻳـﻦ ﺳﻴـﺴﺘﻢ ﻋﻠّـﻲ ﻧﻴـﺴﺖ‪] .‬راﻫﻨﻤـﺎﻳﻲ‪ :‬دو ﺳـﻴﮕﻨﺎل ورودي در ﻧﻈـﺮ ﺑﮕﻴﺮﻳـﺪ‪ x1 (t ) = ،‬ﺑـﺎ‬ ‫ﺧﺮوﺟــﻲ ) ‪ y1 (t‬و ])‪ x2 (t ) = e t [u (t ) − u (t − 1‬ﺑــﺎ ﺧﺮوﺟــﻲ ) ‪ . y 2 (t‬ﻧــﺸﺎن دﻫﻴــﺪ ﻛــﻪ در < ‪، t‬‬ ‫) ‪[. y1 (t ) ≠ y 2 (t‬‬ ‫ﺣﻞ‪:‬‬ ‫ﻓﺮض ﻛﻨﻴﻢ دو ورودي‬

‫ = ) ‪x1 (t‬‬ ‫و‬

‫))‪x2 (t ) = e t (u (t ) − u (t − 1‬‬ ‫ﻣﻮﺟﻮد ﺑﺎﺷﻨﺪ‪.‬‬

‫ﭼﻮن ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺧﻄﻲ اﺳﺖ‪ ،‬ﭘﺎﺳﺦ = ) ‪y1 (t‬‬

‫∞ < ‪ − ∞ < n‬ﺧﻮاﻫﺪ ﺑﻮد‪.‬‬

‫ﺣﺎل ) ‪ y 2 (t‬را زﻣﺎﻧﻲ ﻛﻪ ) ‪ x1 (t‬ورودي ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺑﺎﺷﺪ را‪ ،‬ﺑﺪﺳـﺖ ﻣـﻲ آورﻳـﻢ‪ .‬ﺟـﻮاب ﺧـﺼﻮﺻﻲ ﺑـﻪ‬ ‫ﺻﻮرت زﻳﺮ ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ‪:‬‬

‫‪ < t <1‬‬

‫‪t‬‬

‫‪y p (t ) = Ye‬‬

‫ﺑﺎ ﺟﺎﻳﮕﺬاري در ﻣﻌﺎدﻟﻪ )م‪ (2,83,1‬دارﻳﻢ‪:‬‬ ‫‪3Y = 1‬‬


‫‪١١٢‬‬

‫ﺣﺎل ﺟﻮاب ﻋﻤﻮﻣﻲ ﻣﻌﺎدﻟﻪ را ﻧﻴﺰ دارﻳﻢ ‪ ، y h (t ) = Ae −2t‬ﺟﻮاب ﻛﻠﻲ ﻣﻌﺎدﻟﻪ ﺑﻪ ﺻﻮرت زﻳﺮ ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ‪.‬‬

‫‪y 2 (t ) = e −2t + 1 e t‬‬ ‫‪3‬‬

‫‪ < t <1‬‬

‫ﺑﺎ ﻓﺮض ﺷﺮاﻳﻂ ﻧﻬﺎﻳﻲ دارﻳﻢ‪ ، y (1) = :‬ﺑﺎاﺳﺘﻔﺎده از اﻳﻦ ﺑﺪﺳﺖ ﻣﻲ آورﻳﻢ‪:‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪y 2 (t ) = − 1 e −2t +3 + 1 e t‬‬ ‫‪ < t <1‬‬ ‫)ح‪(2,37,1‬‬ ‫‪30‬‬ ‫‪3‬‬ ‫ﺑﺮاي < ‪ t‬ﺑﺎﻳﺴﺘﻲ ﺗﻮﺟﻪ ﻛﻨﻴﺪ ﻛﻪ = ) ‪ . x2 (t‬ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ‪ ،‬ﺟـﻮاب ﺧـﺼﻮﺻﻲ در اﻳـﻦ ﺑـﺎزه ﺑﺮاﺑـﺮ ﺻـﻔﺮ‬ ‫‪3‬‬

‫‪ . A = − e‬ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ‪:‬‬

‫ﺧﻮاﻫﺪ ﺑﻮد‪.‬‬

‫ > ‪t‬‬

‫)ح‪(2,37,2‬‬

‫‪y 2 (t ) = Be −2t‬‬

‫ﭼﻮن دو ﻗﺴﻤﺖ از ﺟﻮاب ﺑﺮاي ) ‪ y 2 (t‬در ﻣﻌـﺎدﻻت )ح‪ (2,37-1‬و )ح‪ (2-37-2‬در = ‪ t‬ﺑﺮﻗﺮارﻧـﺪ‪.‬‬ ‫ﻣﻲ ﺗﻮاﻧﻴﻢ ‪ B‬ﺑﺮﻗﺮارﻧﺪ‪ .‬ﻣﻲ ﺗﻮاﻧﻴﻢ ‪ B‬را از ﻣﻌﺎدﻟﻪ ﺑﺪﺳﺖ آورﻳﻢ‪.‬‬

‫‪3 − 1 e3 = B‬‬ ‫‪3‬‬ ‫ﻛﻪ در ﻧﺘﻴﺠﻪ‬

‫ < ‪t‬‬ ‫ﺣﺎل ﺗﻮﺟﻪ ﻛﻨﻴﺪ ﻛﻪ ﭼﻮن ﺑﺮاي < ‪t‬‬

‫)‬

‫‪1‬‬

‫(‬

‫‪y 2 (t ) = 1 − 1 e 3 e −2t‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪3‬‬ ‫) ‪ ، x1 (t ) = x 2 (t‬ﺑﺎﻳﺪ اﻳﻦ درﺳﺖ ﺑﺎﺷﺪ ﻛﻪ ﺑﺮاي ﻳـﻚ ﺳـﻴﺘﻢ‬

‫ﻛﺎزال ) ‪ ، ( for t < ) y1 (t ) = y 2 (t‬اﻣﺎ ﻧﺘﺎﻳﺞ ﺑﺪﺳﺖ آﻣﺪه از ﻣﻌـﺎدﻻت ﻓـﻮق ﺻـﺤﺖ اﻳـﻦ ﻣﻮﺿـﻮع‬ ‫راﺗﻌﻴﻴﻦ ﻧﻤﻲ ﻛﻨﺪ ﻳﻌﻨﻲ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﻛﺎزال ﻧﻴﺴﺖ‪.‬‬ ‫‪ (2,38‬ﻧﻤﺎﻳﺶ ﺟﻌﺒﻪ اي ﺳﻴﺴﺘﻤﻬﺎي ‪ LTI‬ﻋﻠّﻲ ﺗﻮﺻﻴﻒ ﺷﺪه ﺑﺎ ﻣﻌﺎدﻻت ﺗﻔﺎﺿﻠﻲ زﻳﺮ را رﺳﻢ ﻛﻨﻴﺪ‪:‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪1‬‬ ‫اﻟﻒ( ] ‪y[n − 1] + x[n‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪1‬‬ ‫ب( ]‪y[n ] = y[n − 1] + x[n − 1‬‬ ‫‪3‬‬ ‫ﺣﻞ‪:‬‬

‫= ] ‪y[n‬‬

‫ﺑﻠﻮك دﻳﺎﮔﺮام در ﺷﻜﻞ ح‪ 2,38‬ﻧﺸﺎن داده ﺷﺪه اﺳﺖ‪.‬‬


‫‪١١٣‬‬

‫ﺷﻜﻞ ح‪2,38‬‬ ‫‪ (2,39‬ﻧﻤﺎﻳﺶ ﺟﻌﺒﻪ اي ﺳﻴﺴﺘﻬﺎي ‪ LTI‬ﻋﻠّﻲ ﺗﻮﺻﻴﻒ ﺷﺪه ﺑﺎ ﻣﻌﺎدﻻت دﻳﻔﺮاﻧﺴﻴﻞ زﻳﺮ را رﺳﻢ ﻛﻨﻴﺪ‪:‬‬ ‫‪1‬‬ ‫اﻟﻒ( ) ‪y(t ) = − dy (t ) / dt + 4 x(t‬‬ ‫‪2‬‬ ‫ب( ) ‪dy (dt ) + 3 y (t ) = x(t‬‬

‫ﺣﻞ‪:‬‬ ‫ﺑﻠﻮك دﻳﺎﮔﺮام در ﺷﻜﻞ ح‪ 2,39‬ﻧﺸﺎن داده ﺷﺪه اﺳﺖ‪.‬‬

‫ﺷﻜﻞ ح‪2,39‬‬ ‫‪ (2,40‬ورودي و ﺧﺮوﺟﻲ ﻳﻚ ﺳﻴﺴﺘﻢ ‪ LTI‬ﺑﺎ راﺑﻄﻪ زﻳﺮ ﻫﻢ ﻣﺮﺗﺒﻂ ﺷﺪه اﻧﺪ‬

‫‪y(t ) = ∫ e −(t −τ ) x(τ − 2)dτ‬‬ ‫‪t‬‬

‫∞‪−‬‬

‫ﭘﺎﺳﺦ ﺿﺮﺑﻪ ) ‪ h(t‬اﻳﻦ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﭼﻴﺴﺖ؟‬

‫)ب( ﭘﺎﺳﺦ اﻳﻦ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺑﻪ ورودي ) ‪ x(t‬ﻧﺸﺎن داده ﺷﺪه در ﺷﻜﻞ م ‪ 40-2‬را ﺑﻴﺎﺑﻴﺪ‪.‬‬

‫) ‪x(t‬‬

‫‪١‬‬

‫‪t‬‬

‫‪٢‬‬

‫‪-١‬‬ ‫ﺷﻜﻞ م ‪2,40‬‬


١١٤

:‫ﺣﻞ‬ :‫)اﻟﻒ( ﺗﻮﺟﻪ ﻛﻨﻴﺪ ﻛﻪ‬ t

t −τ

−∞

−∞

y (t ) = ∫ e −(t −τ ) x(τ − 2)dτ = ∫ e −(t − z −τ ′ ) x(τ ′)dτ ′ :‫ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ‬

h(t ) = e − (t − 2 )u (t − 2) 2,38‫ﺷﻜﻞ ح‬

1 x[n]

2

y[n]

D

1

3 y[n]

D

x[n]

D

+1

x(t )

y (t )

S

2

S −3

x(t )

S

8

30, 2‫ﺷﻜﻞ ح‬

y (t )

S −2


‫‪١١٥‬‬

‫ﺷﻜﻞ ح‪2,30‬‬ ‫)ب( دارﻳﻢ‪:‬‬ ‫∞‪+‬‬

‫‪y(t ) = ∫ h(τ )x(t − τ )dτ‬‬ ‫∞‪−‬‬

‫∞‪+‬‬

‫‪= ∫ e −(τ − 2 ) [u (t − τ + 1) − u (t − τ − 2)]dτ‬‬ ‫∞‪−‬‬

‫) ‪ h(τ‬و ) ‪ x(t − τ‬در ﺷﻜﻞ زﻳﺮ ﻧﺸﺎن داده ﺷﺪه اﺳﺖ‪.‬‬ ‫ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﺷﻜﻞ ﻣﻲ ﺗﻮن ﻧﻮﺷﺖ‪:‬‬ ‫‪t >1‬‬ ‫‪1< t < 4‬‬ ‫‪t>4‬‬

‫]‬

‫) ‪ t +1 −(τ − 2‬‬ ‫)‪dτ = 1 − e −(t −1‬‬ ‫‪ ∫2 e‬‬ ‫‪y (t ) = ‬‬ ‫‪t +1‬‬ ‫‪ e −(τ − 2 )dτ = e −(t −4 ) 1 − e −3‬‬ ‫∫‬ ‫‪ t −2‬‬

‫[‬

‫‪ 2,41‬ﺳﻴﮕﻨﺎل زﻳﺮ را در ﻧﻈﺮ ﺑﮕﻴﺮﻳﺪ‬

‫]‪x[n] = a n u[n‬‬ ‫اﻟﻒ( ﺳﻴﮕﻨﺎل ]‪ g [n] = x[n] − a x[n − 1‬را رﺳﻢ ﻛﻨﻴﺪ‪.‬‬ ‫ب( ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ ﻧﺘﻴﺠﻪ ﺑﻨﺪ )اﻟﻒ( و ﺧﻮاص ﻛﺎﻧﻮﻟﻮﺷﻦ ]‪ h[n‬را ﺑﻪ ﻧﺤﻮي ﺗﻌﻴﻴﻦ ﻛﻨﻴﺪ ﻛﻪ داﺷﺘﻪ ﺑﺎﺷﻴﻢ‬ ‫‪n‬‬

‫‪1‬‬ ‫]‪x[n ]∗ h[n] =   {u[n + 2]} − u[n − 2‬‬ ‫‪2‬‬

‫ﺣﻞ‪:‬‬ ‫)اﻟﻒ( ﻣﻲ ﺗﻮان ﻧﻮﺷﺖ‪:‬‬ ‫]‪g [ n ] = x [ mn ] − α x [ n − 1‬‬ ‫] ‪= a nu [ n ] − a nu [ n = 1] = δ [ n‬‬

‫) ‪h(τ‬‬

‫‪τ‬‬

‫‪t+١‬‬

‫‪t+٢‬‬

‫‪٢‬‬

‫‪٠‬‬


‫‪١١٦‬‬

‫ﺷﻜﻞ ح‪2,40‬‬ ‫)ب( ﺗﻮﺟﻪ ﻛﻨﻴﺪ ﻛﻪ }]‪ . g [ n ] = x [ n ] ∗ {x [ n ] − αδ [ n − 1‬ﺑﻨﺎﺑﺮاي از ﻗﺴﻤﺖ ) ‪ (α‬ﻣﻲ داﻧـﻴﻢ‬ ‫ﻛﻪ ] ‪ x [ n ] ∗ {δ [ n ] − αδ [ n − 1]} = δ [ n‬ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ان ﻣﻲ ﺗﻮان ﻧﻮﺷﺖ‪:‬‬

‫]‪x [ n ] ∗ {δ [ n − 1] − αδ [ n − 2]} = δ [ n − 1‬‬ ‫]‪x [ n ] ∗ {δ [ n + 1] − αδ [ n ]} = δ [ n + 1‬‬ ‫]‪x [ n ] ∗ {δ [ n + 2] − αδ [ n + 1]} = δ [ n + 2‬‬ ‫ﺣﺎل ﺗﻮﺟﻪ ﻛﻨﻴﺪ ﻛﻪ‪:‬‬

‫]‪x[n]∗ h[n] = 4δ [n + 2] + 2δ [n + 1] + δ [n] + 1 δ [n − 1‬‬ ‫‪2‬‬ ‫ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ‪:‬‬

‫}]‪x [ n ] ∗ h [ n ] = 4x [ n ] ∗ {δ [ n + 2] − αδ [ n + 1‬‬ ‫}] ‪+2x [ n ] ∗ {δ [ n + 1] − αδ [ n‬‬ ‫}]‪+ x [ n ] ∗ {δ [ n ] − αδ [ n − 1‬‬

‫]‪( 2 ) x [n ] ∗ δ {n − 1} − αδ [n − 2‬‬

‫‪+ 1‬‬

‫ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ‪:‬‬ ‫] ‪h [ n ] = 4δ [ n + 2] + ( 2 + 4α ) δ [ n + 1] + (1 + 2α ) δ [ n‬‬

‫]‪δ [ n − 2‬‬

‫)‬

‫‪ (2,42‬دو ﺳﻴﮕﻨﺎل زﻳﺮ را در ﻧﻈﺮ ﺑﮕﻴﺮﻳﺪ‬

‫)‪x(t ) = u (t + 0 / 5) − u (t − 0 / 5‬‬ ‫‪h(t ) = e jω t‬‬ ‫اﻟﻒ( ‪ ω‬را ﺑﻪ ﻧﺤﻮي ﺗﻌﻴﻴﻦ ﻛﻨﻴﺪ ﻛﻪ داﺷﺘﻪ ﺑﺎﺷﻴﻢ‬

‫(‬

‫‪+ 1 − α δ [ n − 1] − 1‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪2‬‬

‫ = ) ‪y(t‬‬

‫) ‪y(t ) = x(t ) ∗ h(t‬‬


‫‪١١٧‬‬

‫ب( آﻳﺎ ﺟﻮاب ﻳﻜﺘﺎﺳﺖ؟‬ ‫ﺣﻞ‪:‬‬ ‫دارﻳﻢ‪:‬‬

‫‪e jω (t − τ )dτ‬‬

‫)‪sin (ω / 2‬‬

‫‪+0.5‬‬

‫∫ = ) ‪y (t ) = x(t ) ∗ h(t‬‬

‫‪0.5‬‬

‫‪2‬‬

‫‪0.5‬‬

‫ ‪ω‬‬

‫‪− 0.5‬‬

‫= ‪y ( ) = ∫ e − jω τ dz‬‬

‫)اﻟﻒ( اﮔﺮ ‪ ω = 2π‬در اﻳﻨﺼﻮرت = ) (‪. y‬‬ ‫)ب( واﺿﺢ اﺳﺖ‪ ،‬ﺟﻮاب ﻣﺎ ﺑﻪ ﻗﺴﻤﺖ )اﻟﻒ( ﻣﻨﺤﺼﺮ ﺑـﻪ ﻓـﺮد ﻧﻴـﺴﺖ‪ .‬ﻫـﺮ ‪ K ∈ T ω = 2kπ‬و‬ ‫ ≠ ‪ K‬ﻛﺎﻓﻲ ﺧﻮاﻫﺪ ﺑﻮد‪.‬‬ ‫‪ (2,43‬ﻳﻜﻲ از ﺧﻮاص ﻣﻬﻢ ﻛﺎﻧﻮﻟﻮﺷﻦ در ﻫﺮ دو ﺣﺎﻟﺖ ﭘﻴﻮﺳﺘﻪ و ﮔﺴـﺴﺘﻪ در زﻣـﺎن‪ ،‬ﺧﺎﺻـﻴﺖ ﺷـﺮﻛﺖ‬ ‫ﭘﺬﻳﺮي اﺳﺖ‪ .‬در اﻳﻦ ﻣﺴﺌﻠﻪ اﻳﻦ ﺧﺎﺻﻴﺖ را ﻣﻮرد ﺑﺮرﺳﻲ ﻗﺮار ﻣﻲ دﻫﻴﻢ‪.‬‬ ‫اﻟﻒ( ﺗﺴﺎوي زﻳﺮ را ﺛﺎﺑﺖ ﻛﻨﻴﺪ‪.‬‬

‫]) ‪[x(t )]∗ h(t ) ∗ g (t ) = x(t ) ∗ [h(t ) ∗ g (t‬‬

‫)م ‪(1-43-2‬‬

‫ﺑﻪ ﻳﻦ ﻣﻨﻈﻮر ﻧﺸﺎن دﻫﻴﺪ ه ﻫﺮ دو ﻃﺮف ﻣﻌﺎدﻟﻪ )م ‪ (1-43-2‬ﺑﻪ ﺻﻮرت زﻳﺮ در ﻣﻲ آﻳﻨﺪ‪.‬‬

‫‪x (τ ) h (σ ) g (t − τ − σ )d τ d σ‬‬

‫∞‬

‫∞‬

‫∫ ∫‬

‫∞‪−∞ −‬‬

‫ب( در ﺷﻜﻞ م ‪) 43-2‬اﻟﻒ( دو ﺳﻴﺴﺘﻢ ‪ LTI‬ﺑﺎ ﭘﺎﺳﺦ ﺿﺮﺑﻪ ﻫﺎي ‪ h1‬و ‪ h2‬ﻧﺸﺎن داده ﺷﺪه اﻧﺪ‪ .‬اﻳـﻦ دو‬ ‫ﺳﻴﺴﻴﺘﻢ را ﻣﻄﺎﺑﻖ ﺷﻜﻞ م ‪) 43-2‬ب( ﺳﺮي ﻣﻲ ﻛﻨﻴﻢ‪ .‬ﻓﺮض ﻛﻨﻴﺪ ]‪. x[n] = u[n‬‬ ‫)‪ (i‬اﺑﺘﺪا ﺑﺎ ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ ]‪ w[n] = x[n]∗ h1 [n‬و ﺳـﭙﺲ ﻣﺤﺎﺳـﺒﻪ ]‪ y[n] ، y[n] = w[n]∗ h2 [n‬را ﻳﻌﻨـﻲ‬ ‫ﺣﺎﺻﻞ ]‪ y[n] = {x[n]∗ h1 [n]}∗ h2 [n‬را ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ ﻛﻨﻴﺪ‪.‬‬ ‫)‪ (ii‬اﺑﺘﺪا ﻛﺎﻧﻮﻟﻮﺷﻦ ]‪ g [n] = h2 [n]∗ h1 [n‬را ﺣﺴﺎب ﻛﻨﻴﺪ‪.‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪4‬‬

‫‪...‬‬ ‫‪٣‬‬

‫‪٠‬‬

‫‪٤‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪2‬‬

‫‪−‬‬


‫‪١١٨‬‬

‫‪1‬‬ ‫]‪u[n − 1‬‬ ‫‪2‬‬

‫‪h2 [n ] = u[n] +‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪2‬‬

‫‪١‬‬

‫)اﻟﻒ(‬ ‫‪٤‬‬

‫‪١ ٢ ٣‬‬

‫‪٠‬‬

‫] ‪[n‬‬ ‫‪x[n] ‬‬ ‫‪→ h1 [n] w‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪→ h2 [n] ‬‬ ‫]‪→ y[n‬‬ ‫ﺷﻜﻞ م ‪34-2‬‬ ‫ﺟﻮاﺑﻬﺎي دو ﺑﻨﺪ )‪ (i‬و )‪ (ii‬ﺑﺎﻳﺪ ﺑﺮاﺑﺮ ﺑﺎﺷﻨﺪ‪ ،‬ﻛﻪ ﺧﺎﺻﻴﺖ ﺷﺮﻛﺖ ﭘﺬﻳﺮي ﻛﺎﻧﻮﻟﻮﺷﻦ را در ﺣﺎﻟﺖ ﮔﺴـﺴﺘﻪ‬ ‫در زﻣﺎن ﻧﺸﺎن ﻣﻲ دﻫﺪ‬ ‫ج( ﺗﺮﻛﻴﺐ ﻣﺘﻮاﻟﻲ دو ﺳﻴﺴﺘﻢ ‪ LTI‬ﺷﻜﻞ م ‪) 43-2‬ب( را در ﻧﻈﺮ ﺑﮕﻴﺮﻳﺪ‪ ،‬ﻛﻪ در اﻳﻦ ﺣﺎﻟﺖ‬

‫‪h1 [n] = sin 8n‬‬

‫‪,‬‬ ‫‪, a <1‬‬

‫]‪h2 [n] = a n u[n‬‬

‫ورودي ﻋﺒﺎرت اﺳﺖ‬

‫]‪x[n] = δ [n] − aδ [n − 1‬‬ ‫ﺧﺮوﺟﻲ ]‪ y[n‬را ﭘﻴﺪا ﻛﻨﻴﺪ‪) .‬راﻫﻨﻤﺎﻳﻲ‪ :‬ﺟﺎﺑﺠﺎﻳﻲ و ﺷﺮﻛﺖ ﭘﺬﻳﺮي ﻛﺎﻧﻮﻟﻮﺷﻦ ﺣﻞ اﻳﻦ ﻣـﺴﺌﻠﻪ را ﺑـﺴﻴﺎر‬ ‫ﺳﺎده ﻣﻲ ﻛﻨﺪ(‪.‬‬ ‫ﺣﻞ‪:‬‬ ‫اﻟﻒ( اﺑﺘﺪا دارﻳﻢ‪:‬‬ ‫‪dσ ′‬‬

‫‪[x(t ) ∗ h(t )]∗ g (t ) = ∫−∞ ∫−∞ x(τ )h(σ 2 − τ )g (t − σ ′)dτ‬‬ ‫∞‪+∞ +‬‬

‫∞‪+∞ +‬‬

‫‪∫ x(τ )h(σ )g (t − σ − τ )dτdσ‬‬

‫∫=‬

‫∞‪−∞ −‬‬

‫و ﻧﻴﺰ‪:‬‬


١١٩

∫ x(t − σ )h(τ )g (σ ′ − τ )dσ ′dτ = ∫ ∫ x(σ )h(τ )g (t − τ − σ )dτdσ = ∫ ∫ x (τ )h(σ )g (t − σ − τ )dτdσ

x(t ) ∗ [h(t ) ∗ g (t )] = ∫

+∞ +∞

2

−∞ −∞

+∞ +∞

−∞ −∞

+∞ +∞

−∞ −∞

.‫اﻳﻦ ﺗﺴﺎوي اﺛﺒﺎت ﺷﺪ‬ :‫( اﺑﺘﺪا دارﻳﻢ‬i) (‫)ب‬ n

( )

( )

ω [n] = u[n]∗ h1 [n] = ∑ − 1 2 = 2 3 1 − − 1 2  n = k

n +1

u[n ] 

‫ﺣﺎل‬

y[n] = ω [n]∗ h2 [n] = (n + 1)u[n] :‫( اﺑﺘﺪا دارﻳﻢ‬ii

g [n ] = h1 [n ]∗ h2 [n ] n

(

=∑ −1 k =

) + 1 2 ∑ (− 1 2 ) 2 k

n −1

k

= u [n ]

k =

:‫ﺣﺎل‬

y[n] = u[n]∗ g [n] = u[n]∗ u[n] = (n + 1)u[n] .‫( ﺑﺪﺳﺖ آﻣﺪه‬ii) ‫( و‬i) ‫ﻧﺘﻴﺠﻪ ﻳﻜﺴﺎﻧﻲ ﺑﺮاي ﻫﺮ دو ﻗﺴﻤﺖ‬ :‫)ج( ﺗﻮﺟﻪ ﻛﻨﻴﺪ ﻛﻪ‬

x[n]∗ {h2 [n]∗ h1 [n]} = {x[n]∗ h2 [n]}∗ h1 [n] :‫ﻫﻤﭽﻨﻴﻦ ﺗﻮﺟﻪ ﻛﻨﻴﺪ ﻛﻪ‬

x[n]∗ h2 [n] = a n u[n] − a n u[n − 1] = δ [n] :‫ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ‬

x[n]∗ h1 [n]∗ h2 [n] = δ [n]∗ sin 8n = sin 8n ‫( اﻟﻒ( اﮔﺮ‬2,44 x(t ) = , t > T1 , h(t ) = , t > T2


‫‪١٢٠‬‬

‫آﻧﮕﺎه ﻣﻲ ﺗﻮان ﻋﺪد ﻣﺜﺒﺖ ‪ T3‬را ﺑﻪ ﻧﺤﻮي ﻳﺎﻓﺖ ﻛﻪ ﺑﻪ ازاي آن‬

‫‪t > T3‬‬

‫‪x(t ) ∗ h(t ) = ,‬‬

‫‪ T3‬را ﺑﺮﺣﺴﺐ ‪ T1‬و ‪ T2‬ﺑﻪ دﺳﺖ آورﻳﺪ‪.‬‬

‫ب( ورودي ﻳﻚ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﮔﺴﺴﺘﻪ در زﻣـﺎن ‪ ، x[n] LTI‬ﭘﺎﺳـﺦ ﺿـﺮﺑﻪ آن ]‪ ، h[n‬و ﺧﺮوﺟـﻲ آن ]‪y[n‬‬ ‫اﺳﺖ‪ .‬اﮔﺮ ﺑﺪاﻧﻴﻢ ]‪ h[n‬در ﺧﺎرج ﻓﺎﺻﻠﻪ ‪ x[n] , N ≤ n ≤ N1‬در ﺧﺎرج ﻓﺎﺻـﻠﻪ ‪N 2 ≤ n ≤ N 3‬‬ ‫ﺻﻔﺮﻧﺪ‪ ،‬ﺧﺮوﺟﻲ ]‪ y[n‬در ﺧﺎرج ﻓﺎﺻﻠﻪ ‪ N 4 ≤ n ≤ N 5‬ﺻﻔﺮﻧﺪ‪.‬‬ ‫)‪ (ii‬اﮔﺮ ﻃﻮل ﻓﻮاﺻﻞ ‪ ، N 2 ≤ n ≤ N 3 ، N ≤ n ≤ N 1‬و ‪ N 4 ≤ n ≤ N 5‬را ﺑﻪ ﺗﺮﺗﻴﺐ ‪، M x ، M h‬‬ ‫و ‪ M y‬ﺑﻨﺎﻣﻴﻢ‪ M y ،‬و ‪ M x‬ﺑﻴﺎﺑﻴﺪ‪.‬‬ ‫ج( ﻳﻚ ﺳﻴﺴﺘﻢ ‪ LTI‬ﮔﺴﺴﺘﻪ در زﻣﺎن ﺑﺎ اﻳﻦ ﻣﺸﺨﺼﻪ در ﻧﻈﺮ ﺑﮕﻴﺮﻳﺪ‪ :‬اﮔﺮ ﺑﻪ ازاي ‪، x[n] = ، n ≥ 10‬‬ ‫آﻧﮕﺎه ﺧﺮوﺟﻲ ﺑﻪ ازاي ‪ n ≥ 15‬ﺻﻔﺮﺳﺖ‪ .‬ﺑﺮاي درﺳﺘﻲ اﻳﻦ ﮔﺰاره ﭘﺎﺳﺦ ﺿﺮﺑﻪ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺑﺎﻳﺪ ﭼـﻪ ﺷـﺮﻃﻲ‬ ‫داﺷﺘﻪ ﺑﺎﺷﺪ؟‬ ‫د( ﻳﻚ ﺳﻴﺴﺘﻢ ‪ LTI‬ﺑﺎ ﭘﺎﺳﺦ ﺿﺮﺑﻪ ﺷﻜﻞ م ‪ 44-2‬در ﻧﻈﺮ ﺑﮕﻴﺮﻳﺪ‪ .‬ﺑﺮاي ﺗﻌﻴـﻴﻦ ) ( ‪ y‬داﻧـﺴﺘﻦ ]‪ y[n‬در‬ ‫ﻓﺎﺻﻠﻪ اي ﻻزم اﺳﺖ؟‬ ‫ﺣﻞ‪:‬‬ ‫دارﻳﻢ‪:‬‬ ‫∞‪+‬‬

‫‪x(t )T2 ∗ h(t ) = ∫ x(τ )h(t − τ )dτ‬‬ ‫∞‪−‬‬

‫‪= ∫ x(τ )h(t − τ )dτ‬‬ ‫‪T2‬‬

‫‪T1‬‬

‫ﺗﻮﺟﻪ ﻛﻨﻴﺪ ﻛﻪ ﺑﺮاي = ) ‪ ، h(− τ‬ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ ﺑﺮاي ‪ τ > t + T2‬و ‪h(t − τ ) = τ < −T2 + t‬‬ ‫ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ‪ :‬اﻧﺘﮕﺮال ﻓﻮق ﺑﺮاﺑﺮ ﺻﻔﺮ ﺧﻮاﻫﺪ ﺑﻮد ﻫﻤﭽﻨﻴﻦ اﮔﺮ ‪ T1 < −T2 + τ‬ﻳﺎ ‪ T2 + t < −T1‬ﻛـﻪ ﺑﻴـﺎن‬ ‫ﻣﻲ دارد اﮔﺮ ‪ t > T1 + T2‬اﻧﺘﮕﺮال ﻛﺎﻧﻮﻟﻮﺷﻦ ﺻﻔﺮ اﺳﺖ‪.‬‬ ‫‪N1‬‬

‫)ب( )‪ (i‬دارﻳﻢ‪∑ h[k ]x[n − k ] :‬‬

‫= ] ‪y[n ] = h[n ]∗ x[n‬‬

‫ ‪K = N‬‬

‫ﺗﻮﺟﻪ ﻛﻨﻴﺪ ﻛﻪ ﺑﺮاي ‪N 3 ≤ x ≤ − N 2‬‬

‫ ≠ ] ‪ . x[− k‬ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ ﺑﺮاي ‪− N 3 + n ≤ k ≤ − N 2 + n‬‬

‫ ≠ ]‪ . x[− k + n‬واﺿﺢ اﺳﺖ‪ .‬ﺳﺮي ﻛﺎﻧﻮﻟﻮﺷﻦ اﮔـﺮ ‪ − N 3 + n ≤ N1‬و ‪ − N 2 + n ≥ N‬ﺻـﻔﺮ‬


‫‪١٢١‬‬

‫ﻧﻴﺴﺖ‪ .‬ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ ]‪ y[n‬ﺑﺮاي ‪ n ≤ N1 + N 3‬ﺻـﻔﺮ ﻧﻴـﺴﺖ‪ .‬ﺑﻨـﺎﺑﺮاﻳﻦ ]‪ y[n‬ﺑـﺮاي ‪ n ≤ N1 + N 3‬و‬ ‫‪ n ≥ N + N 2‬ﺻﻔﺮ ﻧﻴﺴﺖ‪.‬‬

‫‪ (ii‬ﺑﻪ راﺣﺘﻲ ﻣﻲ ﺗﻮان ﻧﺸﺎن داد ﻛﻪ ‪My = M h + M x − 1‬‬ ‫)ج( ﺑﺮاي ‪h[n] = ، n > 5‬‬ ‫)د( از ﺷﻜﻞ ﻣﺸﺨﺺ اﺳﺖ ﻛﻪ‪:‬‬ ‫‪−1‬‬

‫)‪y(t ) = h(t ) ∗ x(t ) = ∫ x(t − τ )dτ + x(t − 6‬‬ ‫‪−2‬‬

‫ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ‪:‬‬ ‫‪−1‬‬

‫)‪y( ) = ∫ x(τ )dτ + x(− 6‬‬ ‫‪−2‬‬

‫ﻛﻪ ﺑﻴﺎن ﻣﻲ ﻛﻨﺪ ﻛﻪ ) ‪ x(t‬ﺑﺎﻳﺪ در ﺑﺎزه ‪ 1 ≤ t ≤ 2‬و ﺑﺮاي ‪ t = −6‬ﻣﻌﻴﻦ ﺑﺎﺷﺪ‪.‬‬ ‫‪ (2,45‬ﻧﺸﺎن دﻫﻴﺪ ﻛﻪ اﮔﺮ ) ‪ y (t‬ﭘﺎﺳﺦ ﻳﻚ ﺳﻴﺴﺘﻢ ‪ LTI‬ﺑﻪ ورودي ) ‪ x(t‬ﺑﺎﺷﺪ‪ ،‬آﻧﮕﺎه ﭘﺎﺳﺦ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺑﻪ‬

‫) ‪h(t‬‬

‫‪١‬‬

‫‪t‬‬

‫‪١‬‬

‫‪-١‬‬

‫‪٦‬‬

‫‪-٢‬‬

‫ﺷﻜﻞ ‪2,44‬‬ ‫ورودي‬ ‫) ‪dx(t‬‬ ‫‪dt‬‬ ‫ﺑﺮاﺑﺮ ) ‪ y ′(t‬اﺳﺖ‪ .‬درﺳﺘﻲ اﻳﻦ ﻣﻄﻠﺐ را ﺑﻪ ﺳﻪ ﺷﻜﻞ ﻧﺸﺎن دﻫﻴﺪ‪:‬‬ ‫= ) ‪x′(t‬‬

‫)‪ (i‬ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده ﻣﺴﺘﻘﻴﻢ از ﺧﻮاص ﺧﻄﻲ ﺑﻮدن‪ ،‬ﺗﻐﻴﻴﺮﻧﺎﭘﺬﻳﺮي ﺑﺎ زﻣﺎن و اﻳﻦ ﻛﻪ‬ ‫) ‪x(t ) − x(t − h‬‬ ‫‪h‬‬ ‫ → ‪n‬‬

‫ﺣﺪ = ) ‪x′(t‬‬


‫‪١٢٢‬‬

‫‪x(t ) ‬‬ ‫‪→ u1 (t ) ‬‬ ‫) ‪→ y (t‬‬ ‫ﺷﻜﻞ م ‪2,45‬‬ ‫)‪ (ii‬ﺑﺎ ﻣﺸﺘﻖ ﮔﻴﺮي از اﻧﺘﮕﺮال ﻛﺎﻧﻮﻟﻮﺷﻦ‪.‬‬ ‫)‪ (iii‬ﺑﺎ ﺑﺮرﺳﻲ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺷﻜﻞ م ‪.45-2‬‬ ‫)ب( ﺻﺤﺖ رواﺑﻂ زﻳﺮ را ﻧﺸﺎن دﻫﻴﺪ‪.‬‬

‫) ‪i) ( y ′(t ) = x(t ) ∗ h′(t‬‬ ‫‪t‬‬ ‫‪t‬‬ ‫‪t‬‬ ‫‪ii ) ( y ′(t ) =  ∫ x(τ ) ∗ h′(t ) = ∫ [x′(τ ) ∗ h(τ )dτ ] = x ′(t ) ∗  ∫ h(τ )dτ ‬‬ ‫∞‪−‬‬ ‫∞‪ −‬‬ ‫‪‬‬ ‫∞‪ −‬‬ ‫‪‬‬ ‫]راﻫﻨﻤـــﺎﻳﻲ‪ :‬ﺑـــﻪ ﻛﻤـــﻚ ﻧﻤـــﻮدار ﺟﻌﺒـــﻪ اي ﺑﻨـــﺪ )‪ (iii‬ﺑﺨـــﺶ )اﻟـــﻒ( و ﺗﻮﺟـــﻪ ﺑـــﻪ اﻳـــﻦ ﻛـــﻪ‬

‫) ‪ ، u1 (t ) ∗ u −1 (t ) = δ (t‬ﻣﻲ ﺗﻮان ﺑﻪ آﺳﺎﻧﻲ ﻣﺴﺌﻠﻪ را ﺣﻞ ﻛﺮد‪[.‬‬ ‫د( ) ‪ s (t‬ﭘﺎﺳﺦ ﭘﻠﻪ واﺣﺪ ﻳﻚ ﺳﻴﺴﺘﻢ ‪ LTI‬ﭘﻴﻮﺳﺘﻪ در زﻣﺎن اﺳﺖ‪ .‬ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﺑﻨﺪ )ب( ﻧـﺸﺎﻧﺪﻫﻴﺪ ﻛـﻪ‬ ‫ﭘﺎﺳﺦ ) ‪ y (t‬ﺑﻪ ورودي ) ‪ x(t‬ﻋﺒﺎرت اﺳﺖ از‬ ‫∞‪+‬‬

‫‪y(t ) = ∫ x′(τ )u (t − τ )dτ‬‬

‫)م ‪(1-45-2‬‬

‫∞‪−‬‬

‫ﻫـ( ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﻣﻌﺎدﻟﻪ )م ‪ (2-45-2‬ﭘﺎﺳﺦ ﺳﻴﺴﺘﻢ ‪ LTI‬داراي ﭘﺎﺳﺦ ﺿﺮﺑﻪ زﻳﺮ‬

‫)‬

‫(‬

‫) ‪s (t ) = e −3t − 2e −2t + 1 u (t‬‬ ‫ﺑﻪ ورودي ) ‪ x(t ) = e t u (t‬را ﺑﻴﺎﺑﻴﺪ‪.‬‬ ‫و( ]‪ s[n‬ﭘﺎﺳﺦ ﭘﻠﻪ ﻳﻚ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﮔﺴﺴﺘﻪ در زﻣﺎن ‪ LTI‬اﺳﺖ‪ .‬ﻫﻤﺘﺎي ﮔﺴﺴﺘﻪ در زﻣﺎن ﻣﻌﺎدﻟﻪ ﻫﺎي )م ‪-2‬‬ ‫‪ (2-45‬را ﺑﻴﺎﺑﻴﺪ‪.‬‬ ‫ﺣﻞ‪:‬‬ ‫دارﻳﻢ‪:‬‬ ‫) ‪x(t ) − x(t − h ) TI y (t ) − y (t − h‬‬ ‫→‪‬‬ ‫‪h‬‬ ‫‪h‬‬ ‫ﺑﺎ ﺳﻮق دادن → ‪ h‬در ﻫﺮ ﻃﺮف ﻣﻌﺎدﻟﻪ ﻓﻮق دارﻳﻢ‪:‬‬ ‫‪TI‬‬ ‫→‪x′(t )  ‬‬ ‫) ‪y ′(t‬‬ ‫‪ (ii‬ﺑﺎ ﮔﺮﻓﺘﻦ دﻳﻔﺮاﻧﺴﻴﻞ از اﻧﺘﮕﺮال ﻛﺎﻧﻮﻟﻮﺷﻦ دارﻳﻢ‪:‬‬


‫‪١٢٣‬‬

‫∞ ‪d ‬‬ ‫‪ = +∞ d [x(t − τ )]h(τ )dτ‬‬ ‫‪x‬‬ ‫(‬ ‫‪t‬‬ ‫‪−‬‬ ‫)‬ ‫‪h‬‬ ‫(‬ ‫)‬ ‫‪d‬‬ ‫‪τ‬‬ ‫‪τ‬‬ ‫‪τ‬‬ ‫‪ ∫−∞ dt‬‬ ‫∞‪dt  ∫−‬‬

‫= ) ‪y ′(t‬‬

‫∞‪+‬‬

‫) ‪= ∫ x ′(t − τ )h(τ )dτ = x1 (t ) ∗ h(t‬‬ ‫∞‪−‬‬

‫) ‪x (t‬‬ ‫) ‪p (t )= y′ (t‬‬ ‫‪‬‬ ‫→‪→ h(t ) ‬‬ ‫‪ u1 (t ) ‬‬ ‫→‪‬‬ ‫) ‪y (t‬‬

‫ﺷﻜﻞ ح‪2,45‬‬ ‫‪ (iii‬ﻓﺮض ﻛﻨﻴﻢ ﻧﺎم ﺧﺮوﺟﻲ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺑﺎ ﭘﺎﺳﺦ ﺿﺮﺑﻪ ) ‪ ω (t ) ، u1 (t‬ﺑﺎﺷﺪ‪ .‬در اﻳﻦ ﺻﻮرت‬

‫) ‪z (t ) = x′(t ) ∗ h(t ), ω (t ) = x(t ) ∗ u1 (t ) = x′(t‬‬ ‫ﭼﻮن ﻫﺮ دو ﺳﻴﺴﺘﻢ در زﻧﺠﻴﺮ )‪ TI (cascade‬ﻫﺴﺘﻨﺪ‪ .‬ﻣﻲ ﺗﻮاﻧﻴﻢ ﺟﺎي آﻧﻬﺎ را ﻣﺎﻧﻨﺪ آﻧﭽـﻪ در ﺷـﻜﻞ‬ ‫‪ S2,45‬ﻧﺸﺎن داده ﺷﺪه اﺳﺖ ﻋﻮض ﻛﺮد‪.‬‬ ‫در اﻳﻦ ﺻﻮرت ) ‪ p(t ) = y ′(t ) , y (t ) = x(t ) ∗ h(t‬ﭼـﻮن ) ‪ z (t‬و ) ‪ p(t‬ﺑـﺎ ﻳـﺪ ﺑﺮاﺑـﺮ ﺑﺎﺷـﻨﺪ ﻣـﻲ‬ ‫ﺗﻮاﻧﻴﻢ ﻧﺘﻴﺠﻪ ﺑﮕﻴﺮﻳﻢ ﻛﻪ‬

‫) ‪x′(t ) ∗ h(t ) = y ′(t‬‬ ‫‪ (ii‬ﻓﺮض ﻛﻨﻴﺪ‪:‬‬

‫) ‪y(t ) = [x(t ) ∗ u (t )]∗ h′(t‬‬ ‫) ‪= x(t )[u (t ) ∗ u1 (t )]∗ h(t‬‬

‫) ‪= x(t ) ∗ h(t‬‬ ‫اﻳﻦ ﻧﺸﺎن ﻣﻲ دﻫﺪ ﻛﻪ ) ‪ [x(t ) ∗ u (t )]h′(t‬ﻛﻪ ﻣﻌﺎدل اﺳﺖ ﺑﺎ ) ‪ . x(t ) ∗ h(t‬ﺣﺎل ﻣﻄﻠﺐ ﻣـﺸﺎﺑﻬﻲ را ﺑـﻪ‬ ‫ﺻﻮرت زﻳﺮ ﻣﻲ ﺗﻮان ﻧﻮﺷﺖ‪:‬‬

‫) ‪y(t ) = [x(t ) ∗ u (t )]∗ h′(t‬‬

‫) ‪= [[x(t ) ∗ u1 (t )]∗ h(t )]∗ u (t‬‬ ‫‪= ∫ x1 (τ )h(t − τ )dτ‬‬ ‫‪t‬‬

‫∞‪−‬‬

‫]) ‪= x1 (t ) ∗ [h(t ) ∗ u (t‬‬ ‫‪= x1 (t ) ∗ ∫ h(τ )dτ‬‬ ‫‪t‬‬

‫∞‬


١٢٤

‫ ﺑﺮاﺑـﺮ ﺧﻮاﻫـﺪ‬x1 (t ) TI ‫ ﺧﺮوﺟﻲ ﺳﻴـﺴﺘﻢ‬،‫ ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ‬. δ (t ) − 5e −5t u (t ) = x1 (t ) ‫)ج( ﺗﻮﺟﻪ ﻛﻨﻴﺪ‬ :‫ ﻣﻌﺎدل ﺑﺎﺷﺪ ﻣﺠﺒﻮرﻳﻢ‬y ′(t ) = ω t ‫ ﭼﻮن اﻳﻦ ﺑﺎﻳﺴﺘﻲ ﺑﺎ‬h(t ) − 5 sin (ω t ) ‫ﺑﻮد ﺑﺎ‬

h(t ) = ω cos(ω t ) + 5 sin ω t :‫)د( دارﻳﻢ‬ y(t ) = x(t ) ∗ [u1 (t ) ∗ u (t )]∗ h(t )

= [x(t ) ∗ u1 (t )]∗ [u (t ) ∗ h(t )] = x1 (t ) ∗ S (t ) +∞

= ∫ x′(τ )s (t − τ )dτ −∞

(ii x(t ) = x(t ) ∗ S (t )

[

]

= x[t ]∗ u 1 (t ) ∗ u (t ) +∞

= ∫ x1 (τ )u (t − τ )dτ −∞

:‫ﻫـ( در اﻳﻦ ﻣﻮرد‬

x1 (t ) = e t u (t ) + δ (t ) :‫ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ‬

y(t ) = S (t ) + e t u (t ) ∗ S (t )

[

]

‫ﻛﻪ ﻣﻲ ﺗﻮاﻧﺪ ﺑﻪ ﺻﻮرت‬

y(t ) = e −3t − 2e −2t + 1 u (t ) + 1 e t − e −3t 4 2  −  e t − e −2t − e t − 1u (t ) 3  :‫ دارﻳﻢ‬δ [n] = u[n]∗ [δ [n] − δ [n − 1]] ‫)ح( ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از اﻳﻦ ﺣﻘﻴﻘﺖ ﻛﻪ‬

[

(

]

)

y[n] = [x[n] − x[n − 1]]∗ s[n] = ∑ [x[k ] − x[k − 1]]s[n − k ] ‫و‬


‫‪١٢٥‬‬

‫∞‬

‫]] ‪∑ [x[k ] − x[k − 1]u[k − k‬‬

‫= ]‪x [n ] = [x[n] − x[n − 1]]∗ u[n‬‬

‫∞‪k = −‬‬

‫‪ S (2,46‬ﻳﻚ ﺳﻴﺘﻢ ‪ LTI‬اﺳﺖ‪ ،‬ﺳﻴﮕﻨﺎل )‪ x(t ) = e −3t u (t − 1‬را در ﻧﻈﺮ ﺑﮕﻴﺮﻳﺪ‪ .‬اﮔﺮ‬ ‫) ‪x(t ) → y (t‬‬ ‫‪,‬‬

‫) ‪dx(t‬‬ ‫) ‪→ −3 y (t ) + e −2t u (t‬‬ ‫‪dt‬‬ ‫ﭘﺎﺳﺦ ﺿﺮﺑﻪ ) ‪ h(t‬ﺳﻴﺴﺘﻢ ‪ S‬را ﺑﻴﺎﺑﻴﺪ‪.‬‬

‫ﺣﻞ‪:‬‬ ‫ﺗﻮﺟﻪ ﻛﻨﻴﺪ ﻛﻪ‬ ‫) ‪dx(t‬‬ ‫)‪= −6e −3t u (t − 1) + 2δ (t − 1) = −3 x(t ) + 2δ (t − 1‬‬ ‫‪dt‬‬

‫ﻛﻪ ﻣﻲ دﻫﺪ‪:‬‬

‫) ‪x(t ) = 2e −3t u (t − 1) → y (t‬‬ ‫) ‪dx(t‬‬ ‫ﺑﺎﻳـﺪ در ﺧﺮوﺟـﻲ )‪ − 3 y (t ) + 2h(t − 1‬را ﺑﺪﻫـﺪ‪.‬‬ ‫ﻣﻲ داﻧﻴﻢ ﻛﻪ‪= −3 x(t ) + 2δ (t − 1) :‬‬ ‫‪dt‬‬ ‫ازاﻃﻼﻋﺎت داده ﺷﺪه ﻣﻲ ﺗﻮاﻧﻴﻢ ﻧﺘﻴﺠﻪ ﺑﮕﻴﺮﻳﻢ ﻛﻪ‬ ‫) ‪. 2h(t − 1) = e −2t u (t‬‬ ‫ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ‪:‬‬

‫)‪h(t ) = 1 e −2(t +1)u (t + 1‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪ (2,47‬ﻳﻚ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺧﻄﻲ ﺗﻐﻴﻴﺮﻧﺎﭘﺬﻳﺮ ﺑﺎ زﻣﺎن‪ ،‬ﺑﺎ ﭘﺎﺳﺦ ﺿﺮﺑﻪ ) ‪ h (t‬داده ﺷﺪه اﺳﺖ‪ .‬ﻣـﻲ داﻧـﻴﻢ ﻛـﻪ اﮔـﺮ‬ ‫ورودي ) ‪ x (t‬ﺑﺎﺷــﺪ‪ ،‬ﺧﺮوﺟــﻲ ﺑــﻪ ﺻــﻮرت ) ‪ y (t‬ﺷــﻜﻞ م ‪ 47-2‬اﺳــﺖ‪ .‬ﺳــﻴﮕﻨﺎﻟﻬﺎي زﻳــﺮ ورودي‬ ‫ﺳﻴﺴﺘﻤﻬﺎي ﺧﻄﻲ ﺗﻐﻴﻴﺮﻧﺎﭘﺬﻳﺮ ﺑﺎ زﻣﺎن داراي ﭘﺎﺳﺦ ﺿﺮﺑﻪ داده ﺷﺪه ﻫﺴﺘﻨﺪ‪:‬‬

‫اﻟﻒ( ورودي ) ‪x(t‬‬

‫ﭘﺎﺳﺦ ﺿﺮﺑﻪ ) ‪h(t‬‬

‫ب( )‪x(t ) = x (t ) − x (t − 2‬‬

‫) ‪h(t ) = h (t‬‬

‫ج( )‪x(t ) = x (t − 2‬‬

‫)‪h(t ) = h (t + 1‬‬

‫د( ) ‪x(t ) = x (− t‬‬

‫) ‪h(t ) = h (t‬‬


‫‪١٢٦‬‬

‫ﻫـ( ) ‪x(t ) = x ′ (t‬‬

‫) ‪h(t ) = h (− t‬‬

‫و( ) ‪x(t ) = x ′ (t‬‬

‫) ‪h(t ) = h ′ (t‬‬

‫]در اﻳﻨﺠﺎ ) ‪ x ′ (t‬و ) ‪ h ′ (t‬ﺑﻪ ﺗﺮﺗﻴﺐ ﻣﺸﺘﻘﻬﺎي ‪ x‬و ) ‪ h (t‬ﻫﺴﺘﻨﺪ[‪.‬‬

‫) ‪y 0 (t‬‬

‫‪١‬‬

‫‪t‬‬

‫ﺷﻜﻞ‪٢‬م ‪2,47‬‬

‫‪٠‬‬

‫در ﻫﺮ ﻣﻮرد ﺗﻌﻴﻴﻦ ﻛﻨﻴﺪ آﻳﺎ ﺑـﺮاي ﻳـﺎﻓﺘﻦ ﺧﺮوﺟـﻲ ﺳﻴـﺴﺘﻢ داراي ﭘﺎﺳـﺦ ﺿـﺮﺑﻪ ) ‪ h(t‬ﺑـﻪ ورودي ) ‪x(t‬‬ ‫اﻃﻼﻋﺎت ﻛﺎﻓﻲ اﺳﺖ ﻳﺎ ﻧﻪ‪ .‬در ﺻﻮرت وﺟﻮد اﻃﻼﻋﺎت ﻛﺎﻓﻲ‪ y (t ) ،‬را رﺳﻢ و آن را دﻗﻴﻘـﺎً ﻋﺪدﮔـﺬاري‬ ‫ﻛﻨﻴﺪ‪.‬‬ ‫ﺣﻞ‪:‬‬

‫)اﻟﻒ( ) ‪y(t ) = 2 y (t‬‬ ‫)ب( )‪y(t ) = y (t ) − y (t − 2‬‬ ‫)ج( )‪y (t ) = y (t − 1‬‬ ‫)د( اﻃﻼﻋﺎت ﻛﺎﻓﻲ ﻧﻴﺴﺖ‪.‬‬

‫)ﻫـ( ) ‪y(t ) = y (− t‬‬ ‫)و( ) ‪y(t ) = y ′′(t‬‬ ‫ﺳﻴﮕﻨﺎﻟﻬﺎ ﺑﺮاي ﻗﺴﻤﺖ ﻫﺎي ﻣﺨﺘﻠﻒ ﻣﺴﺌﻠﻪ در ﺷﻜﻞ ح‪ 2,17‬ﺗﺮﺳﻴﻢ ﺷﺪه اﻧﺪ‪.‬‬


‫‪١٢٧‬‬

‫)اï»&#x;ï»’(‬

‫)ب(‬

‫)ج(‬

‫) ‪y (t‬‬

‫) ‪y (t‬‬

‫‪2‬‬ ‫‪-٢‬‬

‫‪1‬‬

‫‪-٢‬‬ ‫‪2‬‬

‫‪−1‬‬ ‫) (‬

‫)د(‬


‫‪١٢٨‬‬

‫‪ (2,48‬ﮔﺰاره ﻫﺎي زﻳﺮ در ﻣﻮرد ﺳﻴﺴﺘﻬﺎي ‪ LTI‬درﺳﺖ اﺳﺖ ﻳﺎ ﻧﺎدرﺳﺖ؟ دﻟﻴﻞ ﺑﻴﺎورﻳﺪ‪.‬‬ ‫اﻟﻒ( ﺳﻴﺴﺘﻢ وارون ﻳﻚ ﺳﻴﺴﺘﻢ ‪ ،LTI‬ﻣﺘﻨﺎوب و ﻏﻴﺮ ﺻﻔﺮ ﺑﺎﺷﺪ‪ ،‬ﺳﻴﺴﺘﻢ ﻧﺎﭘﺎﻳﺪار اﺳﺖ‪.‬‬ ‫ب( ﺳﻴﺴﺘﻢ وارون ﻳﻚ ﺳﻴﺴﺘﻢ ‪ LTI‬ﻋﻠّﻲ ﻫﻤﻴﺸﻪ ﻋﻠّﻲ اﺳﺖ‪.‬‬ ‫)ج( ار ﺑﻪ ازاي ﻫﺮ ﻣﻘﺪار ‪ n‬داﺷﺘﻪ ﺑﺎﺷﻴﻢ ‪ ، h[n] ≤ k‬ﻛﻪ ‪ K‬ﻳﻚ ﻋﺪد ﻣﻌﻴﻦ اﺳـﺖ‪ ،‬ﺳﻴـﺴﺘﻢ ‪ LTI‬داراي‬ ‫ﭘﺎﺳﺦ ﺿﺮﺑﻪ ]‪ h[n‬ﭘﺎﻳﺪار اﺳﺖ‪.‬‬ ‫د( اﮔﺮ ﻃﻮل ﭘﺎﺳﺦ ﺿﺮﺑﻪ ﺳﻴﺴﺘﻢ ‪ LTI‬ﮔﺴﺴﺘﻪ در زﻣﺎن ﻣﺤﺪود ﺑﺎﺷﺪ‪ ،‬ﺳﻴﺴﺘﻢ ﭘﺎﻳﺪارﺳﺖ‪.‬‬ ‫ﻫـ( اﮔﺮ ﻳﻚ ﺳﻴﺴﺘﻢ ‪ LTI‬ﻋﻠّﻲ ﺑﺎﺷﺪ‪ ،‬آﻧﮕﺎه ﭘﺎﻳﺪارﺳﺖ‪.‬‬ ‫و( ﺗﺮﻛﻴﺐ ﻣﺘﻮاﻟﻲ ﻳﻚ ﺳﻴﺴﺘﻢ ‪ LTI‬ﻏﻴﺮ ﻋﻠّﻲ و ﻳﻚ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﻋﻠّﻲ ﻟﺰوﻣﺎً ﻏﻴﺮ ﻋﻠّﻲ اﺳﺖ‪.‬‬ ‫ز( ﻳﻚ ﺳﻴﺴﺘﻢ ‪ LTI‬ﭘﻴﻮﺳﺘﻪ در زﻣﺎن ﭘﺎﻳﺪارﺳﺖ‪ ،‬اﮔﺮ و ﺗﻨﻬﺎ اﮔﺮ ﭘﺎﺳﺦ ﭘﻠـﻪ آن ) ‪ s (t‬ﻣﻄﻠﻘـﺎً اﻧﺘﮕﺮاﻟﭙـﺬﻳﺮ‬ ‫ﺑﺎﺷﺪ‪ ،‬ﻳﻌﻨﻲ داﺷﺘﻪ ﺑﺎﺷﻴﻢ‬ ‫∞‪+‬‬

‫∞ < ‪∫ s(t ) dt‬‬ ‫∞‪−‬‬

‫ح( ﻳﻚ ﺳﻴﺴﺘﻢ ‪ LTI‬ﮔﺴﺴﺘﻪ در زﻣﺎن ﻋﻠّﻲ اﺳﺖ‪ ،‬اﮔﺮ و ﺗﻨﻬـﺎ اﮔـﺮ ﭘﺎﺳـﺦ ﭘﻠـﻪ آن ]‪ s[n‬ﺑـﻪ ازاي < ‪n‬‬ ‫ﺻﻔﺮ ﺑﺎﺷﺪ‪.‬‬ ‫ﺣﻞ‪:‬‬ ‫)اﻟﻒ( درﺳﺖ‪ :‬اﮔﺮ ) ‪ h(t‬ﭘﺮﻳﻮدﻳﻚ وﻏﻴﺮﺻﻔﺮ ﺑﺎﺷﺪ‪ ،‬در اﻳﻦ ﺻﻮرت‪:‬‬ ‫∞‪+‬‬

‫∞ = ‪∫ h(t ) dt‬‬ ‫ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ ) ‪ h(t‬ﻧﺎﭘﺎﻳﺪار اﺳﺖ‪.‬‬

‫∞‪−‬‬

‫)ب( ﻧﺎدرﺳﺖ‪ ،‬ﺑﺮاي ﻣﺜﺎل ﻣﻌﻜﻮس ] ‪ h[n] = δ [n − k‬ﺑﺮاﺑﺮ اﺳﺖ ﺑﺎ ] ‪ g [n] = δ [n + k‬ﻛﻪ ﻏﻴﺮ ﻛﺎزال‬ ‫اﺳﺖ‪.‬‬ ‫)ج( ﻧﺎدرﺳﺖ؛ ﺑﺮاي ﻣﺜﺎل ]‪ h[n] = u[n‬ﻛﻪ ﺑﻴﺎن ﻣﻲ دارد‪:‬‬


‫‪١٢٩‬‬

‫∞‪+‬‬

‫∞ = ]‪∑ h[n‬‬ ‫∞‪n = −‬‬

‫ﻛﻪ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﻧﺎﭘﺎﻳﺪار اﺳﺖ‪.‬‬ ‫)د( درﺳﺖ؛ ﺑﺎ ﻓﺮض اﻳﻨﻜﻪ ]‪ h[n‬در ﺑﺎزه ‪ n1 ≤ n ≤ n2‬ﻣﺤﺪود و ﻏﻴﺮ ﺻﻔﺮ ﺑﺎﺷﺪ‪ .‬در اﻳﻦ ﺻﻮرت‬

‫∞ <‬

‫]] ‪[h [k‬‬

‫‪2‬‬

‫‪n‬‬

‫∑‬ ‫‪k − n1‬‬

‫ﻛﻪ ﺑﻴﺎن ﻣﻲ ﻛﻨﺪ‪ ،‬ﺳﻴﺴﺘﻢ ﭘﺎﻳﺪار اﺳﺖ‪.‬‬ ‫)ﻫـ( ﻧﺎدرﺳﺖ‪ .‬ﺑﺮاي ﻣﺜﺎل ) ‪ h(t ) = e t u (t‬ﭘﺎﻳﺪار ﻧﻴﺴﺖ اﻣﺎ ﻛﺎزال اﺳﺖ‪.‬‬ ‫)و( ﻧﺎدرﺳﺖ‪ ،‬ﺑﺮاي ﻣﺜﺎل اﺗﺼﺎل زﻧﺠﻴـﺮي ﺳﻴـﺴﺘﻢ ﻫـﺎي ﻛـﺎزال ﺑـﺎ ﭘﺎﺳـﺦ ﺿـﺮﺑﻪ ]‪ h1 [n] = δ [n − 1‬و‬ ‫ﺳﻴﺴﺘﻢ ﻏﻴﺮ ﻛﺎزال ﺑﺎ ﭘﺎﺳﺦ ﺿﺮﺑﻪ ]‪ h2 [n] = δ [n + 1‬ﻣﻨﺠﺮ ﺑﻪ ﻳﻚ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﻛﻠﻲ ﺑﺎ ﭘﺎﺳﺦ ﺿﺮﺑﻪ‬

‫‪h[n] = h1 [n]∗ h2 [n] = δ [n] .‬‬

‫)‬

‫(‬

‫)ذ( ﻧﺎدرﺳــﺖ‪ ،‬ﺑــﺮاي ﻣﺜــﺎل اﮔــﺮ ) ‪ h(t ) = e − t u (t‬ﺑﺎﺷــﺪ در اﻳــﻦ ﺻــﻮرت ) ‪. S (t ) = 1 − e −t u (t‬‬

‫∞=‬

‫∞‬ ‫ ‬

‫∞‬

‫‪ . ∫ 1 − e −t dt = t t e −t‬اﮔﺮ ﭼﻪ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﭘﺎﻳﺪار اﺳﺖ اﻣﺎ ﭘﺎﺳﺦ ﭘﻠﻪ اﻧﺘﮕﺮال ﭘﺬﻳﺮ ﻧﻴﺴﺖ‬ ‫ ‬

‫)خ( درﺳﺖ‪ .‬ﻣﻲ ﺗﻮان ﻧﻮﺷﺖ‪:‬‬

‫∞‬

‫∞‬

‫ = ‪k‬‬

‫ = ‪k‬‬

‫] ‪ . u[n] = ∑ δ [n − k‬ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ ] ‪. S [n ] = ∑ h[n − k‬‬

‫اﮔﺮ در ﺑﺎزه < ‪ s[n] = ، n‬در اﻳﻨﺼﻮرت در < ‪ h[n] = ، n‬و ﺳﻴﺴﺘﻢ ﻛﺎزال اﺳﺖ‪.‬‬ ‫‪ (2,49‬در درس ﻧﺸﺎن دادﻳﻢ ﻛﻪ اﮔﺮ ]‪ h[n‬ﻣﻄﻠﻘﺎً ﺟﻤﻊ ﭘﺬﻳﺮ ﺑﺎﺷﺪ‪ ،‬ﻳﻌﻨﻲ‬ ‫∞‬

‫∞ < ]‪∑ h[n‬‬ ‫∞‪k = −‬‬

‫آﻧﮕﺎه ﺳﻴﺴﺘﻢ ‪ LTI‬داراي ﭘﺎﺳﺦ ﺿﺮﺑﻪ ]‪ h[n‬ﭘﺎﻳﺪارﺳﺖ‪ .‬ﭘﺲ ﻣﻄﻠﻘﺎً ﺟﻤﻊ ﭘﺬﻳﺮ ﺑﻮدن ﺷﺮط ﻛﺎﻓﻲ ﭘﺎﻳﺪاري‬ ‫اﺳﺖ‪ .‬در اﻳﻦ ﻣﺴﺌﻠﻪ ﻧﺸﺎن ﻣﻲ دﻫﻴﻢ ﻛﻪ اﻳﻦ ﺷﺮط ﻻزم ﻧﻴﺰ ﻫﺴﺖ‪ .‬ﻳﻚ ﺳﻴﺴﺘﻢ ‪ LTI‬در ﻧﻈﺮ ﺑﮕﻴﺮﻳـﺪ ﻛـﻪ‬ ‫ﭘﺎﺳﺦ ﺿﺮﺑﻪ آن ﻣﻄﻠﻘﺎً ﺟﻤﻊ ﭘﺬﻳﺮ ﻧﺒﺎﺷﺪ‪ ،‬ﻳﻌﻨﻲ‬ ‫∞‬

‫∞ = ]‪∑ h[n‬‬ ‫∞‪k = −‬‬

‫اﻟﻒ( ﻓﺮض ﻛﻨﻴﺪ ﺳﻴﮕﻨﺎل ورودي اﻳﻦ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺑﻪ ﺻﻮرت زﻳﺮﺳﺖ‬

‫‪,‬‬ ‫ ‪‬‬ ‫ﺑﻪ ازاي = ]‪h[− n‬‬ ‫‪‬‬ ‫]‪x[n] =  h[− n‬‬ ‫ﺑﻪ ازاي ≠ ]‪ h[− n] , h[− n‬‬ ‫‪‬‬


‫‪١٣٠‬‬

‫آﻳﺎ اﻳﻦ ﺳﻴﮕﻨﺎل ورودي ﻛﺮاﻧﺪارﺳﺖ؟ اﮔﺮ آري‪ ،‬ﻛﻮﭼﻜﺘﺮﻳﻦ ﻣﻘﺪار ‪ B‬را ﻛﻪ ﺷﺮاﻳﻂ زﻳﺮ را ارﺿﺎ ﻣﻲ ﻛﻨـﺪ‪،‬‬ ‫ﺑﻴﺎﺑﻴﺪ‬

‫ﺑﻪ ازاي ﺗﻤﺎم ﻣﻘﺎدﻳﺮ ‪x[n] ≤ B ، n‬‬ ‫ب( ﺑﻪ ازاي اﻳﻦ ورودي‪ ،‬ﺧﺮوﺟﻲ را در = ‪ n‬ﺣﺴﺎب ﻛﻨﻴﺪ‪ .‬آﻳﺎ اﻳﻦ ﻧﺘﻴﺠـﻪ‪ ،‬ﻻزم ﺑـﻮدن ﺷـﺮط ﻣﻄﻠﻘـﺎً‬ ‫ﺟﻤﻊ ﭘﺬﻳﺮي ﺑﺮاي ﭘﺎﻳﺪاري ﺳﻴﺴﺘﻢ را اﺛﺒﺎت ﻣﻲ ﻛﻨﺪ؟‬ ‫ج( ﺑﻪ روﺷﻲ ﻣﺸﺎﺑﻪ ﻧﺸﺎن دﻫﻴﺪ ﻛﻪ ﺷﺮط ﻻزم و ﻛﺎﻓﻲ ﺑﺮاي ﭘﺎﻳﺪاري ﺳﻴﺴﺘﻤﻬﺎي ‪ LTI‬ﭘﻴﻮﺳـﺘﻪ در زﻣـﺎن‬ ‫ً اﻧﺘﮕﺮاﻟﭙﺬﻳﺮ ﺑﺎﺷﺪ‪.‬‬

‫در زﻣﺎن اﻳﻦ اﺳﺖ ﻛﻪ ﭘﺎﺳﺦ ﺿﺮﺑﻪ آﻧﻬﺎ ﻣﻄﻠﻘﺎ‬ ‫ﺣﻞ‪:‬‬

‫)اﻟﻒ( ورودي ﻣﺤﺪود اﺳﺖ ‪ x[n] ≤ 1 = Bx‬در ∞ < ‪. − ∞ < n‬‬ ‫)ب( ﻓﺮض ﻛﻨﻴﺪ‪:‬‬ ‫∞‪+‬‬

‫] ‪∑ x[− k ]h[k‬‬

‫= ] [‪y‬‬

‫∞‪k = −‬‬

‫∞‪h 2 [k ] +‬‬ ‫∑=‬ ‫∞ → ] ‪= ∑ h[k‬‬ ‫] ‪− ∞ h[k‬‬ ‫∞‪−‬‬ ‫∞‪+‬‬

‫ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ ﺧﺮوﺟﻲ ﻣﺤﺪود ﻧﻴﺴﺖ و ﺳﻴﺴﺘﻢ ﻧﺎﭘﺎﻳﺪار اﺳﺖ‪.‬‬ ‫)پ( ﻓﺮض ﻛﻨﻴﺪ‬ ‫اﮔﺮ = ) ‪h(− t‬‬

‫اﮔﺮ ≠ ) ‪h(− t‬‬

‫ ‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫) ‪x(t ) =  h(− t‬‬ ‫) ‪ h(− t‬‬ ‫‪‬‬

‫ﺣﺎل ﺑﺮاي ﺗﺮم ‪ . x(t ) ≤ 1 t‬ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ ) ‪ x(t‬ورودي ﻣﺤﺪود اﺳﺖ ﺑﻪ ﺟﺎي‬ ‫∞‪+‬‬

‫) ‪y ( ) = ∫ x( x(− τ )h(τ )dτ‬‬ ‫∞‪−‬‬

‫∞‬ ‫) ‪h 2 (τ‬‬ ‫∞ = ‪dτ = ∫ h(t )dt‬‬ ‫) ‪− ∞ h (τ‬‬ ‫∞‪−‬‬ ‫∞‪+‬‬

‫∫=‬

‫ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ اﮔﺮ ﭘﺎﺳﺦ ﺿﺮﺑﻪ ﺑﻪ ﻃﻮر ﻣﻌﻴﻦ اﻧﺘﮕﺮال ﭘﺬﻳﺮ ﻧﺒﺎﺷﺪ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﻧﺎﭘﺎﻳﺪار ﺧﻮاﻫﺪ ﺑﻮد‪.‬‬


‫‪١٣١‬‬

‫‪ (2,50‬ﺗﺮﻛﻴﺐ ﺳﺮي ﺷﻜﻞ م ‪ 50-2‬را در ﻧﻈـﺮ ﺑﮕﻴﺮﻳـﺪ‪ .‬ﺳﻴـﺴﺘﻢ ‪ A‬ﻳـﻚ ﺳﻴـﺴﺘﻢ ‪ ،LTI‬و ﺳﻴـﺴﺘﻢ ‪B‬‬

‫وارون ﺳﻴﺴﺘﻢ ‪ A‬اﺳﺖ‪ y1 (t ) .‬ﭘﺎﺳﺦ ﺑﻪ ﺳﻴﺴﺘﻢ ‪ A‬ﺑـﻪ ) ‪ x1 (t‬و ) ‪ y 2 (t‬ﭘﺎﺳـﺦ ﺳﻴـﺴﺘﻢ ‪ A‬ﺑـﻪ ) ‪x2 (t‬‬ ‫اﺳﺖ‪:‬‬ ‫اﻟﻒ( ﭘﺎﺳﺦ ﺳﻴﺴﺘﻢ ‪ B‬ﺑﻪ ورودي ) ‪ ay1 (t ) + by 2 (t‬ﭼﻴﺴﺖ؟ ‪ a‬و ‪ b‬اﻋﺪاد ﺛﺎﺑﺖ اﻧﺪ‪.‬‬ ‫ب( ﭘﺎﺳﺦ ﺳﻴﺴﺘﻢ ‪ B‬ﺑﻪ ورودي ) ‪ y1 (t − τ‬ﭼﻴﺴﺖ؟‬ ‫‪‬‬ ‫) ‪→ x(t‬‬

‫ﺳﻴﺴﺘﻢ‬

‫‪B‬‬

‫) ‪y (t‬‬ ‫→‪‬‬ ‫‪‬‬

‫‪LTI‬‬ ‫ﺳﻴﺴﺘﻢ‬ ‫‪A‬‬

‫‪x(t ) ‬‬ ‫→‪‬‬

‫ﺷﻜﻞ م ‪50-2‬‬ ‫ﺣﻞ‪:‬‬ ‫)اﻟﻒ( ﺧﺮوﺟﻲ ﺑﺮاﺑﺮ ﺧﻮاﻫﺪ ﺑﻮد؛ ) ‪. ax1 (t ) + bx2 (t‬‬ ‫)ب( ﺧﺮوﺟﻲ ﺑﺮاﺑﺮ اﺳﺖ ﺑﺎ‪. x1 (t − τ ) :‬‬ ‫)‪ (2,51‬در دس دﻳﺪﻳﻢ ﻛﻪ راﺑﻄﻪ ورودي ـ ﺧﺮوﺟﻲ دو ﺳﻴﺴﺘﻢ ‪ LTI‬ﺳﺮي ﺑﻪ ﺗﺮﺗﻴﺐ اﺗﺼﺎل آﻧﻬﺎ ﺑﺴﺘﮕﻲ‬ ‫ﻧﺪارد‪ .‬اﻳﻦ ﻣﻄﻠﺐ‪ ،‬ﻛﻪ ﺧﺎﺻﻴﺖ ﺟﺎﺑﺠﺎﻳﻲ ﻧﺎم دارد‪ ،‬ﺑﻪ ﺧﻄﻲ ﺑﻮدن و ﺗﻐﻴﻴﺮﻧﺎﭘﺬﻳﺮي ﺑﺎ زﻣﺎن ﻫﺮ دو ﺳﻴـﺴﺘﻢ‬ ‫واﺑﺴﺘﻪ اﺳﺖ‪ .‬در اﻳﻦ ﻣﺴﺌﻠﻪ اﻳﻦ ﻧﻜﺘﻪ را ﻧﺸﺎن ﻣﻲ دﻫﻴﻢ‪.‬‬ ‫اﻟﻒ( دو ﺳﻴﺴﺘﻢ ﮔﺴﺴﺘﻪ در زﻣﺎن ‪ A‬و ‪ B‬در ﻧﻈﺮ ﺑﮕﻴﺮﻳﺪ‪ .‬ﺳﻴﺴﺘﻢ ‪ LTIB‬ﺧﻄﻲ اﺳﺖ‪ ،‬وﻟﻲ ﺗﻐﻴﻴﺮﻧﺎﭘـﺬﻳﺮ‬ ‫‪n‬‬

‫‪1‬‬ ‫ﺑﺎ زﻣﺎن ﻧﻴﺴﺖ‪ ،‬وﻟﻲ ﺳﻴﺴﺘﻢ ‪ A‬ﺳﻴﺴﺘﻤﻲ ‪ LTI‬ﺑﺎ ﭘﺎﺳﺦ ﺿﺮﺑﻪ ] ‪ h[n ] =   u [n‬اﺳﺖ‪ .‬در واﻗﻊ ﭘﺎﺳـﺦ‬ ‫‪2‬‬ ‫ﺳﻴﺴﺘﻢ ‪ B‬ﺑﻪ ورودي ]‪ w[n‬ﺑﻪ ﺻﻮرت زﻳﺮﺳﺖ‬

‫]‪z[n] = nw[n‬‬ ‫ﺑﺎ ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ ﭘﺎﺳﺦ ﻫﺮ ﻳﻚ از اﺗﺼﺎﻟﻬﺎي ﺳﺮي ﺷﻜﻠﻬﺎي م ‪) 51 -2‬اﻟﻒ( و )ب( ﺑـﻪ ورودي ]‪x[n] = δ [n‬‬ ‫ﻧﺸﺎن دﻫﻴﺪ ﻛﻪ اﻳﻦ دو ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺧﺎﺻﻴﺖ ﺟﺎﺑﺠﺎﻳﻲ ﻧﺪارﻧﺪ‪.‬‬ ‫ب( ﻓﺮض ﻛﻨﻴﺪ ﺑﻪ ﺟﺎي ﺳﻴﺴﺘﻢ ‪ b‬دو اﺗﺼﺎل ﺷﻜﻞ م ‪ ، 51-2‬ﺳﻴﺴﺘﻤﻲ ﻗﺮار ﮔﺮﻓﺘﻪ ﻛﻪ راﺑﻄﻪ ﺑﻴﻦ ورودي‬ ‫]‪ w[n‬و ﺧﺮوﺟﻲ ]‪ z[n‬آن ﺑﻪ ﺻﻮرت زﻳﺮﺳﺖ‪.‬‬

‫‪z[n] = w[n] + 2‬‬


‫‪١٣٢‬‬

‫ﻣﺤﺎﺳﺒﺎت ﻗﺴﻤﺖ )اﻟﻒ( را ﺑﺮاي اﻳﻦ ﺣﺎﻟﺖ ﺗﻜﺮار ﻛﻨﻴﺪ‬

‫ﺣﻞ‪:‬‬ ‫)اﻟﻒ( ﺑﺮاي ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺷﻜﻞ )اﻟﻒ( ح‪ ،2,51‬ﭘﺎﺳﺦ ﺑﻪ ﺿﺮﺑﻪ واﺣﺪ ﺑﺮاﺑﺮ اﺳﺖ ﺑﺎ‪:‬‬

‫]‪( 2 ) u[n‬‬ ‫‪n‬‬

‫‪y1 [n] = n 1‬‬

‫ﺑﺮاي ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺷﻜﻞ )ب( ح‪ 2,51‬ﭘﺎﺳﺦ ﺿﺮﺑﻪ واﺣﺪ ﻋﺒﺎرﺗﺴﺖ از‪:‬‬

‫واﺿﺢ اﺳﺖ ﻛﻪ ]‪y1 [n] ≠ y 2 [n‬‬

‫ = ]‪y = [n‬‬

‫)ب( ﺑﺮاي ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺷﻜﻞ )اﻟﻒ( ح‪ 2,51‬ﭘﺎﺳﺦ ﺿﺮﺑﻪ واﺣﺪ ﻋﺒﺎرﺗﺴﺖ از‪:‬‬

‫‪( 2 ) u[n] + 2‬‬ ‫‪n‬‬

‫‪y[n] = 1‬‬

‫ﺑﺮاي ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺷﻜﻞ )ب( ح‪ 2,51‬ﭘﺎﺳﺦ ﺿﺮﺑﻪ واﺣﺪ ﻋﺒﺎرﺗﺴﺖ از‪:‬‬

‫‪( 2 ) u[n] + 4‬‬ ‫‪n‬‬

‫‪y[n] = 1‬‬

‫واﺿﺢ اﺳﺖ ﻛﻪ‬

‫]‪y1 [n] ≠ y 2 [n‬‬ ‫‪ (2,52‬ﻳﻚ ﺳﻴﺴﺘﻢ ‪ LTI‬ﮔﺴﺴﺘﻪ در زﻣﺎن ﺑﺎ ﭘﺎﺳﺦ ﺿﺮﺑﻪ زﻳﺮ در ﻧﻈﺮ ﺑﮕﻴﺮﻳﺪ‪،‬‬ ‫]‪h[n] = (n + 1)a n u[n‬‬


‫‪١٣٣‬‬

‫ﻛﻪ در آن ‪ . a < 1‬ﻧﺸﺎﻧﺪﻫﻴﺪ ﭘﺎﺳﺦ ﭘﻠﻪ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺑﻪ ﺻﻮرت زﻳﺮﺳﺖ‪.‬‬

‫‪ 1‬‬ ‫‪a‬‬ ‫‪a‬‬ ‫‪n‬‬ ‫‪n‬‬ ‫(‬ ‫)‬ ‫‪s[n] = ‬‬ ‫‪−‬‬ ‫‪a‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪n‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪a‬‬ ‫]‪u[n‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪2‬‬ ‫)‪(a − 1‬‬ ‫)‪ (a − 1) (a − 1‬‬ ‫‪‬‬ ‫راﻫﻨﻤﺎﻳﻲ‪ :‬ﺗﻮﺟﻪ ﻛﻨﻴﺪ ﻛﻪ‬ ‫‪d N +1 k‬‬ ‫‪∑a‬‬ ‫ = ‪da K‬‬

‫‪N‬‬

‫=‬

‫‪k‬‬

‫‪∑ (K + 1)a‬‬ ‫ = ‪K‬‬

‫ﺣﻞ‪:‬‬ ‫دارﻳﻢ‪:‬‬

‫]‪s[n] = h[n]∗ u[n‬‬

‫‪n‬‬ ‫‪k‬‬ ‫ ≥ ‪∑ (1 + k )a n‬‬ ‫ = ‪=  k‬‬ ‫ ‪‬‬ ‫ﺳﺎﻳﺮ ﻧﻘﺎط‬ ‫‪‬‬ ‫ﺗﻮﺟﻪ داﺷﺘﻪ ﺑﺎﺷﻴﺪ ﻛﻪ‪:‬‬

‫‪d 1 − α n + 2 ‬‬ ‫‪d α  1 − α ‬‬

‫‪n +1‬‬

‫=‬

‫‪k‬‬

‫‪∑a‬‬ ‫ = ‪k‬‬

‫‪d‬‬ ‫‪dα‬‬

‫=‬

‫‪k‬‬

‫‪∑ ( k + 1)a‬‬

‫دارﻳﻢ‪:‬‬ ‫‪1 − ( n + 2 ) α n +1‬‬ ‫‪1 − α n +2 ‬‬ ‫] ‪ u [n‬‬ ‫‪α+‬‬ ‫‪s [n ] = ‬‬ ‫‪1−α‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪(1 − α 2 ) ‬‬ ‫‪ 1‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪α‬‬ ‫‪α‬‬ ‫‪n‬‬ ‫‪n‬‬ ‫‪=‬‬ ‫‪−‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪n‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪1‬‬ ‫] ‪u [n‬‬ ‫‪α‬‬ ‫‪α‬‬ ‫‪‬‬ ‫(‬ ‫)‬ ‫‪2‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪1−α‬‬ ‫) ‪ (1 − α ) (1 − α‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪ (2,53‬اﻟﻒ( ﻣﻌﺎدﻟﻪ دﻳﻔﺮاﻧﺴﻴﻞ ﻫﻤﮕﻦ زﻳﺮ رادر ﻧﻈﺮ ﺑﮕﻴﺮﻳﺪ‬

‫)م ‪(1-53-2‬‬

‫) ‪d k y (t‬‬ ‫ =‬ ‫‪d tk‬‬

‫‪N‬‬

‫‪∑ ak‬‬ ‫ = ‪K‬‬

‫ﻧﺸﺎن دﻫﻴﺪ اﮔﺮ ‪ s‬رﻳﺸﻪ ﻣﻌﺎدﻟﻪ زﻳﺮ ﺑﺎﺷﺪ‬ ‫‪N‬‬

‫)م ‪(1-53-2‬‬

‫ = ‪p (s ) = ∑ a k s k‬‬ ‫ = ‪k‬‬


‫‪١٣٤‬‬

‫آﻧﮕﺎه ‪ A e s t‬ﻳﻚ ﺟﻮاب ﻣﻌﺎدﻟﻪ )‪ (1-53-2‬اﺳﺖ‪ ،‬ﻛﻪ در آن ‪ A‬ﻳﻚ ﺛﺎﺑﺖ دﻟﺨﻮاه ﻣﺨﺘﻠﻂ اﺳﺖ‪.‬‬ ‫ب( ﭼﻨﺪ ﺟﻤﻠﻪ اي ) ‪ p(s‬ﻣﻌﺎدﻟﻪ )‪ (2-53-2‬را ﻣﻲ ﺗﻮان ﺑﺮﺣﺴﺐ رﻳﺸﻪ اﺳﺖ‪ .‬ﺗﻮﺟﻪ ﻛﻨﻴﺪ ﻛﻪ‬

‫‪σ 1 + σ 2 + ... + σ r = N‬‬ ‫در ﺣﺎﻟﺖ ﻛﻠﻲ ﺑﻪ ازاي ‪ ، σ i > 1‬ﻋﻼوه ﺑﺮ ‪ Aij t j e sit ، Ae sit‬ﻫﻢ ﺟﻮاب ﻣﻌﺎدﻟﻪ )م ‪ (1-53-2‬اﺳﺖ‪ ،‬ﻛﻪ ‪j‬‬ ‫ﺗﻤﺎم اﻋﺪاد ﺻﺤﻴﺢ ﺑﺰرﮔﺘﺮ از ﺻﻔﺮ و ﻛﻮﭼﻜﺘﺮ ﻳﺎ ﻣﺴﺎوي ‪ σ i − 1‬را ﻣﻲ ﺗﻮاﻧﺪ داﺷﺘﻪ ﺑﺎﺷـﺪ‪ .‬ﺑـﺮاي اﺛﺒـﺎت‬ ‫اﻳﻦ ﻣﻄﻠﺐ ﻧﺸﺎن دﻫﻴﺪ اﮔﺮ ‪ A t e st t ، σ i = 2‬ﻫﻢ ﻳﻚ ﺟﻮاب ﻣﻌﺎدﻟـﻪ )م ‪ (1-53-2‬اﺳـﺖ‪] .‬راﻫﻨﻤـﺎﻳﻲ‪:‬‬ ‫ﻧﺸﺎن دﻫﻴﺪ اﮔﺮ ‪ s‬ﻳﻚ ﻋﺪد ﻣﺨﺘﻠﻂ دﻟﺨﻮاه ﺑﺎﺷﺪ آﻧﮕﺎه‬

‫(‬

‫)‬

‫‪d k A t e st‬‬ ‫‪d p(s ) st‬‬ ‫‪= A p(s )t e st + A‬‬ ‫‪e‬‬ ‫‪k‬‬ ‫‪ds‬‬ ‫‪dt‬‬ ‫ﭘﺲ ﻛﻠﻲ ﺗﺮﻳﻦ ﺟﻮاب ﻣﻌﺎدﻟﻪ )م ‪ (1-53-2‬ﺑﻪ ﺻﻮرت زﻳﺮﺳﺖ‬ ‫‪e si t‬‬

‫‪j‬‬

‫‪σ i −1‬‬

‫‪N‬‬

‫‪∑ ak‬‬ ‫ = ‪k‬‬

‫‪r‬‬

‫‪∑ ∑A t‬‬ ‫‪ij‬‬

‫ = ‪j‬‬

‫‪i =1‬‬

‫ﻛﻪ در آن ‪ Aij‬ﻳﻚ ﺛﺎﺑﺖ دﻟﺨﻮاه ﻣﺨﺘﻠﻂ اﺳﺖ‪.‬‬ ‫ج( ﻣﻌﺎدﻻت دﻳﻔﺮاﻧﺴﻴﻞ ﻫﻤﮕﻦ زﻳﺮ را ﺑﺎ ﺷﺮاﻳﻂ ﻛﻤﻜﻲ داده ﺷﺪه ﺣﻞ ﻛﻨﻴﺪ‪:‬‬

‫‪; y ( ) = , y ′( ) = 2‬‬

‫) ‪d 2 y (t‬‬ ‫) ‪d y (t‬‬ ‫‪+3‬‬ ‫ = ) ‪+ 2 y (t‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪dt‬‬ ‫‪dt‬‬

‫)‪(i‬‬

‫‪; y ( ) = 1 , y ′( ) = −1‬‬

‫) ‪d 2 y (t‬‬ ‫) ‪d y (t‬‬ ‫‪+3‬‬ ‫ = ) ‪+ 2 y (t‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪dt‬‬ ‫‪dt‬‬

‫)‪(ii‬‬

‫ = ) (‪; y ( ) = , y ′‬‬

‫) ‪d 2 y (t‬‬ ‫) ‪d y (t‬‬ ‫‪+3‬‬ ‫ = ) ‪+ 2 y (t‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪dt‬‬ ‫‪dt‬‬

‫)‪(iii‬‬

‫‪; y ( ) = 1 , y ′( ) = 1‬‬

‫) ‪d 2 y (t‬‬ ‫) ‪d y (t‬‬ ‫‪+2‬‬ ‫ = ) ‪+ y (t‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪dt‬‬ ‫‪dt‬‬

‫)‪(iv‬‬

‫‪; y ( ) = 1 , y ′( ) = 1 , y ′′( ) = −2‬‬

‫) ‪d 3 y (t ) d 2 y (t ) dy (t‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪−‬‬ ‫ = ) ‪− y (t‬‬ ‫‪dy‬‬ ‫‪d t3‬‬ ‫‪dt 2‬‬

‫)‪(v‬‬

‫‪; y ( ) = 1 , y ′( ) = 1‬‬

‫) ‪d 2 y (t‬‬ ‫) ‪d y (t‬‬ ‫‪+2‬‬ ‫ = ) ‪+ 5 y (t‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪dt‬‬ ‫‪dt‬‬

‫)‪(vi‬‬

‫ﺣﻞ‪:‬‬ ‫ﻓﺮض ﻛﻨﻴﻢ‬


١٣٥

N

∑a s

k k

=

K =

: ‫در اﻳﻨﺼﻮرت‬ dk α k k ( Ae s t ) ∑ dt k = N

N

= ∑ A α k e s t s k = k =

(2,53,1‫ ﺟﻮاب ﻣﻌﺎدﻟﻪ )ح‬Ae s.t ‫ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ‬ :‫)ب( ﻓﺮض ﻛﻨﻴﺪ‬ N

∑ ak k =

N N dk st k st Ate Aa t s e A α k e st s k −1 = + ) ∑ ∑ k k ( dt k = k = N N d = Ate st ∑ ak s k + Ae st ∑ ( s k ) k = k = ds N d N = Ate st ∑ ak s k + Ae st ak s k ∑ ds k = k = :‫ ﺑﺎﻳﺪ داﺷﺘﻪ ﺑﺎﺷﻴﻢ‬،‫ ﻳﻚ ﺟﻮاب ﺑﺎﺷﺪ‬،s ‫اﮔﺮ‬

N

∑a s

1 k k

=

k =

.‫ ﻳﻚ ﺟﻮاب اﺳﺖ‬te s t ‫اﻳﻦ ﺑﻴﺎن ﻣﻲ دارد ﻛﻪ‬ ‫( در اﻳﻨﺠﺎ‬i) (‫)ج‬

s 2 + 3s + 2 + ⇒ s = −2 , s = −1 ‫ ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ از ﺣﻞ دﺳﺘﮕﺎه‬2 A + B = 2 ‫ و‬A + B = ، y ′y ( ) = 2 ‫ و‬y y ( ) = ‫ﭼﻮن‬

B = 2 ‫ و‬A = −2

A + B =  2 A + B = 2 ‫ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ‬

y (t ) = 2e −t − 2e −2t ‫( در اﻳﻨﺠﺎ‬ii)

s 2 33 + 2 = ⇒ y (t ) = Ae −2t + Be −t


‫‪١٣٦‬‬

‫ﭼﻮن ‪ y ( ) = 1‬و ‪ y ′( ) = −1‬دارﻳﻢ ‪y (t ) = e −t‬‬ ‫)‪ (iii‬ﺑﻪ ﺧﺎﻃﺮ ﺷﺮاﻳﻂ اوﻟﻴﻪ = ) ‪y (t‬‬ ‫)‪ (iv‬در اﻳﻨﺠﺎ ﻧﻴﺰ‬ ‫‪L‬‬

‫)‪s L + 2s + 1 = = (s + 1‬‬ ‫‪⇒ σ = 2 , s = −1‬‬

‫‪y (t ) = Ae −t + Bte −t‬‬ ‫از آﻧﺠﺎ ﻛﻪ ‪ y ( ) = 1‬و ‪ y ′( ) = 1‬و ‪ A = 1‬و ‪B = 2‬‬ ‫دارﻳﻢ‪:‬‬

‫‪y (t ) = e −t + 2te −t‬‬ ‫)‪ (v‬اﻳﻨﺠﺎ ﻧﻴﺰ‬ ‫)‪s 3 + s 2 − s − 1 = = (s − 1)(s + 1‬‬

‫‪2‬‬

‫‪⇒ y (t ) = Ae t + Be + cte −t‬‬ ‫ﭼﻮن ‪ y ( ) = 1‬و ‪ y ′( ) = 1‬و ‪ y n = −2‬دارﻳﻢ ‪ c = 3‬و ‪ B = 3‬و ‪ ، A = 1‬ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ‬ ‫‪2‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪− t 2 jt‬‬ ‫‪y (t ) = Ae e + Be −t e −2 jt‬‬ ‫ﭼﻮن ‪ y ( ) = 1‬و ‪ y ′( ) = 1‬آﻧﮕﺎه‬ ‫‪−t‬‬

‫∗ ‪A = 1 (1 − j ) = B‬‬ ‫‪2‬‬ ‫ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ‪:‬‬

‫] ‪y (t ) = e −t [ cos 2t sin 2t‬‬ ‫)‪ (2,54‬اﻟﻒ( ﻣﻌﺎدﻟﻪ ﻣﻌﺎدﻟﻪ ﺗﻔﺎﺿﻠﻲ ﻫﻤﮕﻦ زﻳﺮ را در ﻧﻈﺮ ﺑﮕﻴﺮﻳﺪ‪.‬‬ ‫‪N‬‬

‫ = ] ‪∑ a y[n − k‬‬

‫)م ‪(1-54-2‬‬

‫‪k‬‬

‫ = ‪k‬‬

‫ﻧﺸﺎن دﻫﻴﺪ اﮔﺮ ‪ z‬رﻳﺸﻪ ﻣﻌﺎدﻟﻪ زﻳﺮ ﺑﺎﺷﺪ‪.‬‬ ‫ = ‪z −k‬‬

‫‪N‬‬

‫‪k‬‬

‫‪∑a‬‬ ‫ = ‪k‬‬

‫‪ A z z‬ﻳﻚ ﺟﻮاب ﻣﻌﺎدﻟﻪ )م ‪ (1-54-2‬اﺳﺖ‪ ،‬ﻛﻪ در آن ‪ A‬ﻳﻚ ﺛﺎﺑﺖ دﻟﺨﻮاه اﺳﺖ‪.‬‬


‫‪١٣٧‬‬

‫ب( ﻛﺎر ﺑﺎ ﭼﻨﺪ ﺟﻤﻠﻪ اﻳﻬﺎﻳﻲ ﻛﻪ ﺗﻨﻬﺎ ﺗﻮاﻧﻬﺎي ﻏﻴﺮﻣﻨﻔﻲ ‪ z‬دارﻧـﺪ ﺳـﺎده ﺗﺮﺳـﺖ‪ ،‬ﭘـﺲ ﻣﻌﺎدﻟـﻪ ﺣﺎﺻـﻞ از‬ ‫ﺿﺮب دو ﻃﺮف ﻣﻌﺎدﻟﻪ )م ‪ (2-54-2‬در ‪ z N‬را در ﻧﻈﺮ ﻣﻲ ﮔﻴﺮﻳﻢ‪.‬‬ ‫‪N‬‬

‫ = ‪p( z ) = ∑ a k z N − k‬‬

‫)م ‪(3-54-2‬‬

‫ = ‪k‬‬

‫ﭼﻨﺪ ﺟﻤﻠﻪ اي ) ‪ p( z‬را ﻣﻲ ﺗﻮان ﺑﻪ ﺻﻮرت زﻳﺮ ﺗﺠﺰﻳﻪ ﻛﺮد‬

‫‪p (z ) = a ( z − z1 ) 1 ( z − z 2 ) 2‬‬ ‫ﻛﻪ در آن ‪ si , ... , z1‬رﻳﺸﻪ ﻫﺎي ﻣﺘﻤﺎﻳﺰ ) ‪ p( z‬ﻫﺴﺘﻨﺪ‪.‬‬ ‫‪σ‬‬

‫‪σ‬‬

‫ﻧﺸﺎن دﻫﻴﺪ ﺑﻪ ازاي ‪ y[n] = n z n −1‬دارﻳﻢ‬ ‫‪+ (n − N ) p ( z )z n− N −1‬‬

‫‪n− N‬‬

‫) ‪dp( z‬‬ ‫‪∑ a y[n − k ] = dz z‬‬ ‫‪N‬‬

‫‪k‬‬

‫ = ‪k‬‬

‫ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از اﻳﻦ ﻣﻄﻠﺐ ﻧﺸﺎن دﻫﻴﺪ ﻛﻪ ﺑﻪ ازاي ‪ ، σ i = 2‬ﻫﻢ ‪ A z in‬و ﻫﻢ ‪ B n z in −1‬ﺟﻮاب ﻣﻌﺎدﻟـﻪ )م‬ ‫‪ (1-54-2‬ﻫﺴﺘﻨﺪ‪ ،‬ﻛﻪ در آﻧﻬﺎ‪ A ،‬و ‪ B‬ﺛﺎﺑﺘﻬﺎي ﻣﺨﺘﻠﻂ دﻟﺨﻮاﻫﻲ اﻧﺪ‪ .‬در ﺣﺎﻟﺖ ﻛﻠﻲ ﻣﻲ ﺗـﻮان ﺑـﻪ ﻫﻤـﻴﻦ‬

‫ﺗﺮﺗﻴﺐ ﻧﺸﺎن داد ﻛﻪ ﺑﻪ ازاي ‪σ i > 1‬‬ ‫!‪n‬‬ ‫!) ‪r!(n − r‬‬ ‫‪ r = , 1 , ... , σ j −1‬ﺟﻮاب ﻣﻌﺎدﻟﻪ )م ‪ (1-54-2‬ﻫﺴﺘﻨﺪ‪.‬‬ ‫‪A‬‬

‫ج( ﻣﻌﺎدﻻت ﺗﻔﺎﺿﻠﻲ زﻳﺮ را ﺑﺎ ﺷﺮاﻳﻂ ﻛﻤﻜﻲ داده ﺷﺪه ﺣﻞ ﻛﻨﻴﺪ‪:‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪1‬‬ ‫ = ]‪y[n − 1] + y[n − 2‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪8‬‬

‫‪; y[ ] = 1, y[− 1] = −6‬‬

‫‪(i) y[n ] +‬‬

‫ = ]‪; y[ ] = 1, y[− 1‬‬

‫ = ]‪(ii) y[n] + 2 y[n − 1] + y[n − 2‬‬

‫‪; y[ ] = 1, y[10] = 21‬‬

‫ = ]‪(iii) y[n] + 2 y[n − 1] + y[n − 2‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪1‬‬ ‫ = ]‪y[n − 1] + y[n − 2‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪4‬‬

‫‪; y[ ] = , y[− 1] = 1‬‬ ‫ﺣﻞ‪:‬‬ ‫)اﻟﻒ( ﻓﺮض ﻛﻨﻴﻢ ﻛﻪ‪:‬‬

‫‪N‬‬

‫ = ‪z‬‬

‫‪k‬‬ ‫ ‪k‬‬

‫‪∑a‬‬ ‫ = ‪K‬‬

‫‪(iv) y[n ] −‬‬


‫‪١٣٨‬‬

‫در اﻳﻨﺼﻮرت اﮔﺮ‬

‫‪y[n] = Az n‬‬

‫)‬

‫‪N‬‬

‫(‬

‫‪N‬‬

‫‪N‬‬

‫ = ‪K‬‬

‫ = ‪k‬‬

‫ = ‪∑ ak k [n − k ] = ∑ ak Az n−1 = Ax k ∑ ak z −k‬‬ ‫ = ‪K‬‬

‫ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ ‪ ، Az n‬ﺟﻮاب ﻣﻌﺎدﻟﻪ )م‪ (2,54-1‬ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ‪.‬‬ ‫)ب( اﮔﺮ ‪ y[n] = n z n−1‬در اﻳﻨﺼﻮرت‪:‬‬ ‫)ح‪(2,54,1‬‬ ‫‪N‬‬

‫‪N‬‬

‫ = ‪K‬‬

‫ = ‪K‬‬

‫‪∑ ak y[n − k ] = ∑ ak (n − k )z n−k −1‬‬ ‫ﺑﺎ ﮔﺮﻓﺘﻦ ﻃﺮف راﺳﺖ ﻣﻌﺎدﻟﻪ ﻣﻲ ﺧﻮاﻫﻴﻢ ﺛﺎﺑﺖ ﻛﻴﻨﻢ ﻛﻪ‬ ‫‪N‬‬

‫‪N‬‬

‫ = ‪K‬‬

‫ = ‪k‬‬

‫‪P.H .S = z n− N ∑ ak ( N − K )z n−k −1 + (n − N )∑ ak‬‬

‫)ح‪(2,54-2‬‬ ‫‪N‬‬

‫‪= ∑ a k (n − k )z n−k −1‬‬ ‫ = ‪K‬‬

‫ﺑﺎ ﻣﻘﺎﻳﺴﻪ )ح‪ (2,54-1‬و )ح‪ (2,54-2‬ﻧﺘﻴﺠﻪ ﻣﻲ ﮔﻴﺮﻳﻢ ﻛﻪ ﻣﻌﺎدﻟﻪ ﻫﺎي ﻓﻮق ﻣﻌﺎدﻟﻨﺪ و اﺛﺒـﺎت ﻛﺎﻣـﻞ ﻣـﻲ‬ ‫ﺷﻮد‪.‬‬ ‫)پ( )‪ (i‬اﻳﻨﺠﺎ ﻧﻴﺰ دارﻳﻢ‪:‬‬

‫‪3 −1 1 −2‬‬ ‫‪z +‬‬ ‫ = ‪z‬‬ ‫‪8‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪⇒z=−1 , z=−1‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪4‬‬

‫‪1+‬‬

‫ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ‬

‫) ‪( 2 ) + B(− 1 4‬‬

‫‪n‬‬

‫‪n‬‬

‫‪y[n] = A − 1‬‬

‫ﭼﻮن ‪ y ( ) = 1‬و ‪ y[− 1] = −6‬دارﻳﻢ ‪ A = −1‬و ‪ B = −2‬و‬ ‫)‪ (ii‬اﻳﻨﺠﺎ‬ ‫ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ‪:‬‬

‫ = ‪z 2 − 2z +1‬‬

‫) ‪( 4 ) − (− 1 2‬‬

‫‪n‬‬

‫‪n‬‬

‫‪y[n] = 2 − 1‬‬


‫‪١٣٩‬‬

‫‪y[n ] = A(1) + Bn(1) = A + Bn‬‬ ‫ﭼﻮن ‪ y ( ) = 1‬و = ]‪ y[1‬دارﻳﻢ ‪ A = 1‬و ‪ B = −1‬و ‪y[n] = 1 − n‬‬ ‫‪n‬‬

‫‪n‬‬

‫)‪ (iii‬ﺗﻨﻬﺎ ﺗﻔﺎوت ﺑﺎ ﻗﺴﻤﺖ ﻗﺒﻠﻲ ﺷﺮاﻳﻂ اﺻﻠﻲ اﺳﺖ؛ ‪ y ( ) = 1‬و ‪ ، y[10] = 21‬دارﻳﻢ‪:‬‬ ‫‪ B = 2‬و ‪A =1‬‬

‫‪y[n] = 1 + 2n‬‬ ‫)‪(iv‬‬

‫اﻳﻨﺠﺎ‬

‫) ‪(1 ± j‬‬

‫‪1‬‬ ‫‪2 2‬‬

‫=‪z‬‬

‫)‪(v‬‬

‫ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ‬ ‫‪n‬‬

‫‪n‬‬

‫‪ 1‬‬ ‫‪(1 + j ) + B  1 (1 − j )‬‬ ‫‪y[n] = A‬‬ ‫‪2 2‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪2 2‬‬ ‫‪‬‬ ‫ﭼﻮن = ) ( ‪ y‬و ‪ y[− 1] = 1‬دارﻳﻢ‬ ‫‪−j‬‬ ‫‪j‬‬ ‫‪ A‬و‬ ‫‪2 2‬‬ ‫‪2 2‬‬

‫=‪B‬‬

‫و‬

‫) (‬

‫‪n‬‬

‫‪1 1‬‬ ‫‪y[n ] = −‬‬ ‫‪  sin n π 4‬‬ ‫‪2 2‬‬ ‫‪ (2,55‬در درس روﺷﻲ ﺑﺮاي ﺣﻞ ﻣﻌﺎدﻻت ﺗﻔﺎﺿﻠﻲ ﺧﻄﻲ ﺑﺎ ﺿﺮاﺋﺐ ﺛﺎﺑﺖ اراﺋﻪ ﻛـﺮدﻳﻢ و در ﻣـﺴﺌﻠﻪ ‪-2‬‬

‫‪ 30‬روش دﻳﮕﺮي ﺑﺮاﻳﺎﻳﻦ ﻛﺎر ﺑﻴﺎن ﺷﺪ‪ .‬ﺑﺎ ﻓﺮض ﺳﻜﻮن اﺑﺘﺪاﺋﻲ‪ ،‬ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺑﻴﺎن ﺷﺪه ﺑـﺎ ﻣﻌـﺎدﻻت ﺗﻔﺎﺿـﻠﻲ‬ ‫‪ LTI‬و ﻋﻠّﻲ اﺳﺖ و ﻣﻲ ﺗﻮان ﺑﺎ ﻳﻜﻲ از اﻳﻦ دو روش ﭘﺎﺳـﺦ ﺿـﺮﺑﻪ ]‪ h[n‬را ﻳﺎﻓـﺖ‪ .‬در ﻓـﺼﻞ ‪ 5‬روش‬ ‫ﺟﺎﻟﺒﺘﺮي ﺑﺮاي ﺗﻌﻴﻴﻦ ]‪ h[n‬اراﺋﻪ ﺧﻮاﻫﻴﻢ ﻛﺮد‪ .‬دراﻳﻦ ﻣﺴﺌﻠﻪ ﻧﻴﺰ رﻫﻴﺎﻓﺖ دﻳﮕﺮي ﻣﻌﺮﻓﻲ ﻣﻲ ﻛﻨﻴﻢ ﻛﻪ ﻧﺸﺎن‬ ‫ﻣﻲ دﻫﺪ‪ ،‬ﻣﻲ ﺗﻮان ]‪ h[n‬را ﺑﺎ ﺣﻞ ﻣﻌﺎدﻟﻪ ﻫﻤﮕﻦ‪ ،‬ﺗﺤﺖ ﺷﺮاﻳﻂ اوﻟﻴﻪ ﻣﻨﺎﺳﺐ‪ ،‬ﺑﻪ دﺳﺖ آورد‪.‬‬ ‫اﻟﻒ( ﺳﻴﺴﺘﻢ اﺑﺘﺪاﺋﺎً ﺳﺎﻛﻦ ﺗﻮﺻﻴﻒ ﺷﺪه ﺑﺎ ﻣﻌﺎدﻟﻪ زﻳﺮ را در ﻧﻈﺮ ﺑﮕﻴﺮﻳﺪ‬ ‫‪1‬‬ ‫)م ‪(1-55-2‬‬ ‫] ‪y[n − 1] = x[n‬‬ ‫‪2‬‬ ‫ﺑﺎ ﻓﺮض ]‪ y[ ] ، x[n] = δ [n‬را ﺑﻴﺎﺑﻴﺪ؟ ]‪ h[n‬در ‪ n ≥ 1‬ﭼـﻪ ﻣﻌﺎدﻟـﻪ اي و ﭼـﻪ ﺷـﺮاﻳﻂ اوﻟﻴـﻪ اي را‬

‫‪y[n ] −‬‬

‫ارﺿﺎ ﻣﻲ ﻛﻨﺪ؟ ﺑﺎ ﺣﻞ اﻳﻦ ﻣﻌﺎدﻟﻪ ﺟﻮاب ﺑﺴﺘﻪ اي ﺑﺮاي ]‪ h[n‬ﺑﻪ دﺳﺖ آورﻳﺪ‪.‬‬


‫‪١٤٠‬‬

‫ب( ﺣﺎل ﺳﻴﺴﺘﻢ ‪ LTI‬اﺑﺘﺪاﺋﺎً ﺳﺎﻛﻦ ﺗﻮﺻﻴﻒ ﺷﺪه ﺑﺎ ﻣﻌﺎدﻟﻪ ﺗﻔﺎﺿﻠﻲ زﻳﺮ را در ﻧﻈﺮ ﺑﮕﻴﺮد‪.‬‬ ‫‪1‬‬ ‫]‪y[n − 1] = x[n] + 2 x[n − 1‬‬ ‫)م ‪(2-55-2‬‬ ‫‪2‬‬ ‫اﻳﻦ ﺳﻴﺴﺘﻢ در ﺷﻜﻞ م ‪) 55-2‬اﻟﻒ( ﺑﻪ ﺻﻮرت ﺗﺮﻛﻴﺐ ﺳﺮي و ﺳﻴﺴﺘﻢ اﺑﺘـﺪاﺋﺎً ﺳـﺎﻛﻦ ﻧـﺸﺎن داده ﺷـﺪه‬

‫‪y[n ] −‬‬

‫اﺳﺖ‪ .‬ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ ﺧﻮاص ﺳﻴﺴﺘﻤﻬﺎي ‪ LTI‬ﻣﻲ ﺗﻮان دو ﺳﻴﺴﺘﻢ را ﺟﺎﺑﺠﺎ ﻛﺮد و ﻧﻤﺎﻳﺶ ﻣﺘﻔﺎوت ﺷﻜﻞ م‬ ‫‪) 55-2‬ب( را ﻳﺎﻓﺖ‪ .‬ﺣﺎل ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ ﻧﺘﻴﺠﻪ ﺑﻨﺪ )اﻟﻒ( را‪ ،‬ﺑﺎ ﭘﺎﺳﺦ ﺿﺮﺑﻪ ]‪ ، h[n‬در ﻧﻈﺮ ﺑﮕﻴﺮﻳﺪ‪ .‬ﺑﺎ ﻧـﺸﺎن‬ ‫دادن اﻳﻦ ﻛﻪ ﻣﻌﺎدﻟﻪ )م ‪ (3-53-2‬ﻣﻌﺎدﻟﻪ ﺗﻔﺎﺿﻠﻲ )م ‪ (1-55-2‬را ارﺿﺎ ﻣﻲ ﻛﻨﺪ‪ ،‬ﺛﺎﺑـﺖ ﻛﻨﻴـﺪ ﻛـﻪ ﭘﺎﺳـﺦ‬ ‫]‪ y[n‬ﺑﻪ ورودي دﻟﺨﻮاه ]‪ x[n‬در واﻗﻊ از ﺟﻤﻊ ﻛﺎﻧﻮﻟﻮﺷﻦ زﻳﺮ ﺑﻪ دﺳﺖ ﻣﻲ آﻳﺪ‪.‬‬ ‫∞‬

‫)م ‪(3-55-2‬‬

‫]‪∑ h[n − m]x[m‬‬

‫= ] ‪y[n‬‬

‫∞‪m = −‬‬

‫ﺑﺎ ﻓﺮض ≠ ‪ a‬و ]‪ y[ ] ، x[n] = δ [n‬را ﺑﻴﺎﺑﻴﺪ‪ .‬ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از اﻳـﻦ ﻧﺘﻴﺠـﻪ‪ ،‬ﻣﻌﺎدﻟـﻪ ﺗﻔﺎﺿـﻠﻲ ﻫﻤﮕـﻦ و‬ ‫ﺷﺮاﻳﻂ اوﻟﻴﻪ اي را ﻛﻪ ﺑﺎﻳﺪ ﺗﻮﺳﻂ ﭘﺎﺳﺦ ﺿﺮﺑﻪ اﻳﻦ ﺳﻴﺴﺘﻢ ارﺿﺎ ﺷﻮد ﺑﻴﺎﺑﻴﺪ‪.‬‬ ‫ﺣﺎل ﺳﻴﺴﺘﻢ ‪ LTI‬ﻋﻠّﻲ ﺗﻮﺻﻴﻒ ﺷﺪه ﺑﺎ ﻣﻌﺎدﻟﻪ ﺗﻔﺎﺿﻠﻲ زﻳﺮا را در ﻧﻈﺮ ﺑﮕﻴﺮﻳﺪ‪.‬‬ ‫)م ‪(5-55-2‬‬

‫‪M‬‬

‫‪n‬‬

‫ = ‪k‬‬

‫ = ‪K‬‬

‫] ‪∑ ak y[n − k ] = ∑ bk x[n − k‬‬

‫ﭘﺎﺳﺦ ﺿﺮﺑﻪ اﻳﻦ ﺳﻴﺴﺘﻢ را ﺑﺮ ﺣﺴﺐ ﭘﺎﺳﺦ ﺿـﺮﺑﻪ ﺳﻴـﺴﺘﻢ ‪ LTI‬ﺗﻮﺻـﻴﻒ ﺷـﺪه ﺑـﺎ ﻣﻌﺎدﻟـﻪ )م ‪(4-5-2‬‬ ‫ﺑﻴﺎﺑﻴﺪ‪.‬‬

‫‪1‬‬ ‫‪y[n − 1] = z [n] ‬‬ ‫]‪→ y[n‬‬ ‫‪2‬‬

‫] ‪z [n‬‬ ‫‪x[n] ‬‬ ‫→‪→ z[n] = x[n] + 2 x[n − 1] ‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪y[n] −‬‬

‫‪1‬‬ ‫] ‪[n‬‬ ‫‪x[n] ‬‬ ‫‪→ w[n] − w[n − 1] = x[n] w‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪→ y[n] = w[n] + 2w[n − 1] ‬‬ ‫]‪→ y[n‬‬ ‫‪2‬‬ ‫ﻫـ( روش دﻳﮕﺮي ﻧﻴﺰ ﺑﺎري ﺗﻌﻴﻴﻦ ﭘﺎﺳﺦ ﺳﻴﺴﺘﻢ ‪ LTI‬ﺗﻮﺻﻴﻒ ﺷﺪه ﺑﺎ ﻣﻌﺎدﻟﻪ )م ‪ (5-55-2‬وﺟﻮد دارد‪.‬‬ ‫ﻣﻌﺎدﻟﻪ )م ‪ (5-55-2‬را ﺑﺎ ﻓﺮض ﺳﻜﻮن اﺑﺘﺪاﺋﻲ‪ ،‬ﻳﻌﻨﻲ = ]‪ ، y[− N ] = y[− N + 1] = ... = y[− 1‬و‬ ‫ﺑــﻪ ازاي ورودي ]‪ x[n] = δ [n‬ﺑــﻪ ﺻــﻮرت ﺑﺎزﮔــﺸﺘﻲ ﺣــﻞ ﻛﻨﻴــﺪ و ] [‪ y[M ] , ... , y‬را ﺑﻴﺎﺑﻴــﺪ‪ .‬در‬ ‫‪ h[n] ، n ≥ M‬ﭼﻪ ﻣﻌﺎدﻟﻪ اي را ارﺿﺎ ﻣﻲ ﻛﻨﺪ؟ ﺷﺮاﻳﻂ ﻛﻤﻜﻲ ﻣﻨﺎﺳﺐ ﺑﺮاي اﻳﻦ ﻣﻌﺎدﻟﻪ ﭼﻴﺴﺖ؟‬


‫‪١٤١‬‬

‫و( ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﻳﻜﻲ از روﺷﻬﺎي ﺑﻨﺪﻫﺎي )د( ﻳﺎ )ﻫـ( ﭘﺎﺳﺦ ﺿﺮﺑﻪ ﺳﻴﺴﺘﻤﻬﺎي ‪ LTI‬ﻋﻠّﻲ ﺗﻮﺻـﻴﻒ ﺷـﺪه‬ ‫ﻣﻌﺎدﻻت ﺗﻔﺎﺿﻠﻲ زﻳﺮ را ﺑﻴﺎﺑﻴﺪ‪.‬‬

‫]‪(i) y[n] − y[n − 2] = x[n‬‬ ‫]‪(ii) y[n] − y[n − 2] = x[n] + 2 x[n − 1‬‬ ‫]‪(iii) y[n] − y[n − 2] = 2 x[n] − 3x[n − 4‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪1‬‬ ‫] ‪y[n − 1] + y[n − 2] = x[n‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪4‬‬

‫) (‬

‫‪(iv) y[n ] −‬‬

‫‪n‬‬

‫‪1 1‬‬ ‫‪y[n ] = −‬‬ ‫‪=   sin n π‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪2 2‬‬

‫ﺣﻞ‪:‬‬ ‫)اﻟﻒ( ‪ h[n] ، y[ ] = x[ ] = 1‬ﻣﻌﺎدﻟﻪ را ﺑﺮآورده ﻣﻲ ﺳﺎزد‪.‬‬

‫]‪h[n] = 1 h[n − 1‬‬ ‫‪n ≥1‬‬ ‫‪2‬‬ ‫ﺷﺮاﻳﻂ ﻣﻌﻴﻦ ﻋﺒﺎرﺗﺴﺖ از ‪ h[ ] = 1‬ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده روش ﻣﻌﺮﻓﻲ ﺷـﺪه در ﻣـﺴﺌﻠﻪ ﻗﺒﻠـﻲ‪ ،‬دارﻳـﻢ‬ ‫ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ‬

‫)‪( 2‬‬

‫‪n‬‬

‫‪ h[n] = A 1‬ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﺷﺮاﻳﻂ ﻣﻌﻴﻦ‬

‫]‪( 2 ) u[n‬‬ ‫‪n‬‬

‫‪h[n] = 1‬‬

‫)ب( از ﺷﻜﻞ )ب( م‪ ،2,55‬ﻣﻲ داﻧﻴﻢ ﻛﻪ اﮔﺮ ]‪ x[n] = δ [n‬آﻧﮕﺎه‬

‫) (‬

‫‪n‬‬ ‫]‪ω[n] = h [n] = 1 2 u[n‬‬

‫ﻛﻪ ﺑﻴﺎن ﻣﻲ ﻛﻨﺪ‪:‬‬

‫]‪u[n − 1‬‬

‫) ‪( 2 ) u[n]+ 2(12‬‬

‫‪n −1‬‬

‫‪n‬‬

‫‪y[n] = h[n] = 1‬‬

‫)ج( ﺟﺎﻳﮕﺬاري ﻣﻌﺎدﻟﻪ )م‪ (2,55,3‬در ﻣﻌﺎدﻟﻪ )م‪ (2,55,1‬دارﻳﻢ‪.‬‬

‫]‪∑ h[n − m]x[m] − 1 2 ∑ h[n − m − 1]x[m‬‬ ‫‪m‬‬

‫]‪x[m‬‬

‫) ‪∑ (1 2‬‬

‫‪n−m‬‬

‫‪n −1‬‬

‫∞‪m = −‬‬

‫‪m‬‬

‫‪x[m ] −‬‬

‫) ‪∑ (1 2‬‬ ‫‪n‬‬

‫‪n− m‬‬

‫]‪x[n ] = x[n] = x[n‬‬

‫=‬

‫∞‪m = −‬‬

‫)‪( 2‬‬

‫‪n −m‬‬

‫‪= 1‬‬

‫‪2‬‬

‫‪،z= 1‬‬


‫‪١٤٢‬‬

‫ﻛﻪ ﻧﺸﺎﻧﮕﺮ اﻳﻨﺴﺖ ﻛﻪ ﻣﻌﺎدﻟﻪ )م‪ ،(2,55,3‬ﻣﻌﺎدﻟﻪ )م‪ (2,55,1‬را ﺑﺮآورده ﻣﻲ ﺳﺎزد‪.‬‬ ‫)د( )‪ (i‬داده ﺷﺪه ﻛﻪ ≠ ‪ a‬و ﺳﻴﺴﺘﻢ از ﺷﺮاﻳﻂ ﺗﺒﻌﻴﺖ ﻣﻲ ﻛﻨﺪ‪ .‬دارﻳﻢ‪:‬‬ ‫‪1‬‬ ‫ ‪a‬‬

‫= ] [‪a y[ ] = 1 ⇒ y‬‬

‫ﻣﻌﺎدﻟﻪ ي ﻫﻤﮕﻦ ﺑﺼﻮرت زﻳﺮ اﺳﺖ‬ ‫‪N‬‬

‫ = ] ‪∑ a h[n − k‬‬ ‫‪k‬‬

‫ = ‪K‬‬

‫ﺑﺎ ﺷﺮاﻳﻂ اوﻟﻴﻪ‪:‬‬ ‫‪1‬‬ ‫ = ]‪, h[− 1] = ... = h[− N + 1‬‬ ‫ ‪a‬‬

‫= ] [‪h‬‬

‫‪ (ii‬دارﻳﻢ‪:‬‬ ‫‪N‬‬

‫ = ] ‪h[N ] = ∑ bk h1 [n − k‬‬ ‫ = ‪K‬‬

‫ﻛﻪ ]‪ h1 [n‬ﺑﻪ ﺻﻮرت ﻓﻮق اﺳﺖ‪.‬‬ ‫)ﻫـ( ﺑﺮاي ‪n > M‬‬

‫‪N‬‬

‫ = ] ‪∑ a h[n − k‬‬ ‫‪k‬‬

‫ = ‪K‬‬

‫ﺑﺎ‬

‫] ‪h[ ] = y[ ],..., h[M ] = y[M‬‬ ‫)و( )‪ (i‬دارﻳﻢ‪:‬‬ ‫ ≥ ‪ , n‬زوج‬ ‫ < ‪ n‬ﻓﺮد‬

‫‪1‬‬ ‫‪h[n ] = ‬‬ ‫ ‪‬‬

‫)‪ (ii‬دارﻳﻢ‪:‬‬

‫‪ n‬زوج ‪n ≥ ,‬‬ ‫‪ n‬ﻓﺮد ‪n > ,‬‬ ‫ <‪n‬‬ ‫)‪(iii‬‬

‫‪1‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪h[n] = 2‬‬ ‫ ‪‬‬ ‫‪‬‬


‫‪١٤٣‬‬

‫‪2‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪h[n ] = − 1‬‬ ‫‪‬‬ ‫ ‪‬‬

‫‪n = ,2‬‬ ‫‪ n‬زوج ‪n ≥ 4,‬‬ ‫ﺳﺎﻳﺮ ﻧﻘﺎط‬

‫)‪ (iv‬دارﻳﻢ‬ ‫‪nπ‬‬ ‫‪nπ ‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪h[n ] = 1 cos‬‬ ‫‪+ 3 sin‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪6‬‬ ‫‪6 ‬‬ ‫‪ (2,56‬دراﻳﻦ ﻣﺴﺌﻠﻪ ﻫﻤﺘﺎي ﭘﻴﻮﺳﺘﻪ در زﻣﺎن ﺗﻜﻨﻴﻚ ﭘﻲ رﻳﺰي ﺷﺪه در ﻣﺴﺌﻠﻪ ‪ 55-2‬در ﻧﻈﺮ ﻣـﻲ ﮔﻴـﺮﻳﻢ‪.‬‬

‫ﺑﺎز ﻫﻢ ﻣﻲ ﺑﻴﻨﻴﻢ ﻛﻪ ﻣﺴﺌﻠﻪ ﻳﺎﻓﺘﻦ ﭘﺎﺳﺦ ﺿﺮﺑﻪ ) ‪ h(t‬ﻳﻚ ﺳﻴـﺴﺘﻢ ‪ LTI‬اﺑﺘـﺪاﺋﺎً ﺳـﺎﻛﻦ ﺗﻮﺻـﻴﻒ ﺷـﺪه ﺑـﺎ‬ ‫ﻣﻌﺎدﻟﻪ دﻳﻔﺮاﻧﺴﻴﻞ زﻳﺮ را در ﻧﻈﺮ ﺑﮕﻴﺮﻳﺪ‪.‬‬ ‫) ‪dy (t‬‬ ‫)م ‪(1-56-2‬‬ ‫) ‪+ 2 y (t ) = x(t‬‬ ‫‪dt‬‬ ‫ﻓﺮض ﻛﻨﻴﺪ ) ‪ . x(t ) = δ (t‬ﺑﺮاي ﺗﻌﻴﻴﻦ ﻣﻘﺪار ) ‪ y (t‬درﺳﺖ ﺑﻌﺪ از اﻋﻤﺎل ﺿﺮﺑﻪ واﺣﺪ‪ ،‬از ﻣﻌﺎدﻟـﻪ )م ‪-2‬‬

‫‪ (1-56‬از ‪ t = −‬ﺗﺎ ‪) t = +‬ﻳﻌﻨﻲ »درﺳﺖ ﻗﺒﻞ از اﻋﻤﺎل ﺿﺮﺑﻪ« ﺗﺎ »درﺳﺖ ﺑﻌـﺪ از« آن( اﻧﺘﮕـﺮال ﻣـﻲ‬ ‫ﮔﻴﺮﻳﻢ‪ .‬ﺑﺎ اﻳﻦ ﻛﺎر ﺑﻪ دﺳﺖ ﻣﻲ آورﻳﻢ‪.‬‬ ‫‪+‬‬

‫)م ‪(2-56-2‬‬

‫‪+‬‬

‫ ‬

‫ ‬

‫) ( ) (‬

‫‪y + − y − + 2∫ − y (τ )dτ = ∫ − δ (τ )dτ = 1‬‬ ‫ ‬

‫) (‬

‫ ‬

‫ﭼﻮن ﺳﻴﺴﺘﻢ اﺑﺘﺪاﺋﺎً ﺳﺎﻛﻦ‪ ،‬و در < ‪ x(t ) = ، t‬ﭘﺲ = ‪ . y −‬ﺑﺮاي ارﺿﺎي ﻣﻌﺎدﻟـﻪ )م ‪(2-56-2‬‬

‫) (‬

‫ﺑﺎﻳﺪ داﺷﺘﻪ ﺑﺎﺷﻴﻢ ‪ . y + = 1‬ﭼﻮن در > ‪ t‬دارﻳﻢ = ) ‪ x(t‬ﭘﺎﺳﺦ ﺿﺮﺑﻪ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺑﺮاﺑﺮ ﭘﺎﺳـﺦ ﻣﻌﺎدﻟـﻪ‬ ‫دﻳﻔﺮاﻧﺴﻴﻞ ﻫﻤﮕﻦ زﻳﺮ‬ ‫) ‪dy (t‬‬ ‫ = ) ‪+ 2 y (t‬‬ ‫‪dt‬‬

‫و ﺷﺮط اوﻟﻴﻪ زﻳﺮﺳﺖ‬

‫) (‬

‫‪y + = 1‬‬ ‫ﺑﺎ ﺣﻞ اﻳﻦ ﻣﻌﺎدﻟﻪ دﻳﻔﺮاﻧﺴﻴﻞ ) ‪ ، h(t‬ﭘﺎﺳﺦ ﺿﺮﺑﻪ ﺳﻴﺴﺘﻢ را ﺑﻪ دﺳﺖ آورﻳﺪ‪ .‬ﺑـﺮاي اﻣﺘﺤـﺎن ﺟـﻮاب ﺧـﻮد‬ ‫ﻧﺸﺎن دﻫﻴﺪ ﻛﻪ‬ ‫∞‪+‬‬

‫‪y (t ) = ∫ x(τ )h(t − τ )dτ‬‬ ‫∞‪−‬‬

‫ﺑﻪ ازاي ﻫﺮ ورودي ) ‪ x(t‬دﻟﺨﻮاﻫﻲ ﻣﻌﺎدﻟﻪ )م ‪ (1-56-2‬را ارﺿﺎ ﻣﻲ ﻛﻨﺪ‪.‬‬


‫‪١٤٤‬‬

‫ب( ﺑﺮاي ﺗﻌﻤﻴﻢ اﻳﻦ ﺑﺤﺚ‪ ،‬ﺳﻴﺴﺘﻢ ‪ LTI‬اﺑﺘﺪاﺋﺎً ﺳﺎﻛﻦ ﺗﻮﺻﻴﻒ ﺷﺪه ﺑﺎ ﻣﻌﺎدﻟﻪ دﻳﻔﺮاﻧﺴﻴﻞ زﻳﺮ را در ﻧﻈـﺮ‬ ‫ﺑﮕﻴﺮﻳﺪ‬

‫) ‪d k y (t‬‬ ‫)م ‪(3-56-2‬‬ ‫) ‪= x(t‬‬ ‫‪d tk‬‬ ‫ = ‪k‬‬ ‫و ﻓﺮض ﻛﻨﻴﺪ ) ‪ . x(t ) = δ (t‬ﭼﻮن در < ‪ ، x(t ) = ، t‬ﺷﺮط ﺳﻜﻮن اﺑﺘﺪاﻳﻲ اﻗﺘﻀﺎ ﻣﻲ ﻛﻨﺪ ﻛـﻪ داﺷـﺘﻪ‬ ‫‪N‬‬

‫‪∑ ak‬‬

‫ﺑﺎﺷﻴﻢ‬ ‫)م ‪(4-56-2‬‬

‫‪dy −‬‬ ‫‪d N −1 y‬‬ ‫ = ‪ = ... = N −1 −‬‬ ‫‪dt‬‬ ‫‪dt‬‬

‫) (‬

‫) (‬

‫) (‬

‫= ‪y −‬‬

‫از دو ﻃﺮف ﻣﻌﺎدﻟﻪ )م ‪ (3-256‬ﻳﻚ ﺑﺎر‪ ،‬از ‪ t = −‬ﺗﺎ ‪ t = +‬اﻧﺘﮕﺮال ﺑﮕﻴﺮﻳﺪ‪ ،‬ﺳﭙﺲ ﺑﻪ ﻛﻤﻚ ﻣﻌﺎدﻟﻪ )م‬ ‫‪ (5-56-2‬و اﺳﺘﺪﻻﻟﻲ ﺷﺒﻴﻪ اﺳﺘﺪﻻل ﺑﻨﺪ )اﻟﻒ‪ 9‬ﻧﺸﺎن دﻫﻴﺪ ﻣﻌﺎدﻟﻪ ﺣﺎﺻﻞ ﺑﺎ ﺷﺮاﻳﻂ زﻳﺮ ارﺿﺎ ﻣﻲ وﺷﺪ‬ ‫)م ‪ 5-56-2‬اﻟﻒ(‬

‫‪dy +‬‬ ‫‪d N −2 y +‬‬ ‫= ‪y‬‬ ‫ = ‪ = ... = N −2‬‬ ‫‪dt‬‬ ‫‪dt‬‬

‫) (‬

‫) (‬

‫) (‬

‫‪+‬‬

‫و‬

‫‪d N −1 y +‬‬ ‫‪1‬‬ ‫= ‬ ‫)م ‪ 5-56-2‬ب(‬ ‫‪N −1‬‬ ‫‪dt‬‬ ‫‪aN‬‬ ‫در ﻧﺘﻴﺠﻪ ﭘﺎﺳﺦ ﺿﺮﺑﻪ ﺳﻴﺴﺘﻢ در < ‪ t‬را ﻣﻲ ﺗﻮان ﺑﺎ ﺣﻞ ﻣﻌﺎدﻟﻪ دﻳﻔﺮاﻧﺴﻴﻞ ﻫﻤﮕﻦ زﻳﺮ‪ ،‬و ﺷﺮاﻳﻂ اوﻟﻴـﻪ‬

‫) (‬

‫ﺑﻴﺎن ﺷﺪه در ﻣﻌﺎدﻟﻪ ﻫﺎي )م ‪ (5-56-2‬ﺑﻪ دﺳﺖ آورد‪.‬‬

‫) ‪d k y (t‬‬ ‫‪ak‬‬ ‫ =‬ ‫∑‬ ‫‪d tk‬‬ ‫ = ‪k‬‬ ‫‪N‬‬

‫ﺷﻜﻞ م ‪56-2‬‬ ‫‪M‬‬ ‫) ‪d k w(t‬‬ ‫) ‪d k w(t‬‬ ‫) ‪w (t‬‬ ‫=‬ ‫‪x‬‬ ‫(‬ ‫‪t‬‬ ‫)‬ ‫‪‬‬ ‫→‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪y‬‬ ‫(‬ ‫‪t‬‬ ‫)‬ ‫=‬ ‫‪b‬‬ ‫) ‪= y (t‬‬ ‫∑‬ ‫‪k‬‬ ‫‪dt k‬‬ ‫‪dt k‬‬ ‫ = ‪k‬‬

‫) ‪d k w (t‬‬

‫‪ak‬‬

‫∑‬

‫‪x(t ) ‬‬ ‫→‪‬‬

‫‪dt k‬‬

‫ج( ﺣﺎل ﺳﻴﺴﺘﻢ ‪ LTI‬ﻋﻠّﻲ ﺗﻮﺻﻴﻒ ﺷﺪه ﺑﺎ ﻣﻌﺎدﻟﻪ دﻳﻔﺮاﻧﺴﻴﻞ زﻳﺮ را در ﻧﻈﺮ ﺑﮕﻴﺮﻳﺪ‪.‬‬

‫‪d k y (t ) M M‬‬ ‫) ‪d k x(t‬‬ ‫=‬ ‫=‬ ‫‪b‬‬ ‫)م ‪(6-56-2‬‬ ‫∑‬ ‫∑‬ ‫‪k‬‬ ‫‪d tk‬‬ ‫‪d tk‬‬ ‫ = ‪k‬‬ ‫ = ‪k‬‬ ‫ = ‪k‬‬ ‫ﭘﺎﺳﺦ ﺿﺮﺑﻪ اﻳﻦ ﺳﻴﺴﺘﻢ را ﺑﺮ ﺣﺴﺐ ﭘﺎﺳﺦ ﺿﺮﺑﻪ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺑﻨﺪ )ب( ﺑﻴﺎن ﻛﻨﻴﺪ )راﻫﻨﻤـﺎﻳﻲ‪ :‬ﺷـﻜﻞ م ‪56-2‬‬ ‫‪N‬‬

‫‪∑ ak‬‬

‫را ﺑﺒﻴﻨﻴﺪ(‪.‬‬


‫‪١٤٥‬‬

‫د( ﺑﺎ روش ﺑﻴﺎن ﺷﺪه در ﺑﻨﺪﻫﺎي )ب( و )ج(‪ ،‬ﭘﺎﺳﺦ ﺳﻴﺴﺘﻤﻬﺎي ‪ LTI‬اﺑﺘـﺪاﺋﺎً ﺳـﺎﻛﻦ ﺗﻮﺻـﻴﻒ ﺷـﺪه ﺑـﺎ‬ ‫ﻣﻌﺎدﻻت دﻳﻔﺮاﻧﺴﻴﻞ زﻳﺮ را ﺑﻴﺎﺑﻴﺪ‪.‬‬

‫) ‪d 2 y (t‬‬ ‫) ‪dy (t‬‬ ‫‪+3‬‬ ‫) ‪+ 2 y (t ) = x(t‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪dt‬‬ ‫‪dt‬‬

‫)‪(i‬‬

‫) ‪d 2 y (t‬‬ ‫) ‪dy (t‬‬ ‫‪+2‬‬ ‫) ‪+ 2 y = x(t‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪dt‬‬ ‫‪dt‬‬ ‫ﻫـ( ﺑﻪ ﻛﻤﻚ ﻧﺘـﺎﻳﺞ ﺑﻨـﺪﻫﺎي )ب( و )ج( ﻧـﺸﺎن دﻫﻴـﺪ ﻛـﻪ اﮔـﺮ در ﻣﻌﺎدﻟـﻪ )م ‪ (6-56-2‬داﺷـﺘﻪ ﺑﺎﺷـﻴﻢ‬

‫)‪(ii‬‬

‫‪ ، M ≥ N‬ﭘﺎﺳﺦ ﺿﺮﺑﻪ ) ‪ h(t‬در = ‪ t‬ﺟﻤﻼت ﺗﻜﻴﻦ دارد؛ ﻳﻌﻨﻲ ) ‪ h(t‬ﺟﻤﻼﺗﻲ ﺑﻪ ﺷﻜﻞ زﻳﺮ دارد‬ ‫‪M −N‬‬

‫) ‪∑ a u (t‬‬ ‫‪r‬‬

‫‪r‬‬

‫ = ‪r‬‬

‫ﻛﻪ در آﻧﻬﺎ ‪ ar‬ﻫﺎ ﺛﺎﺑﺖ و ) ‪ u r (t‬ﻫﺎ ﺗﻮاﺑﻊ ﺗﻜﻴﻦ ﺗﻌﺮﻳﻒ ﺷﺪه در ﺑﺨﺶ ‪ 5-2‬ﻫﺴﺘﻨﺪ‪.‬‬ ‫و( ﭘﺎﺳﺦ ﺿﺮﺑﻪ ﺳﻴﺴﺘﻤﻬﺎي ﻋﻠّﻲ ‪ LTI‬ﺗﻮﺻﻴﻒ ﺷﺪه ﺑﺎ ﻣﻌﺎدﻻت دﻳﻔﺮاﻧﺴﻴﻞ زﻳﺮ را ﭘﻴﺪا ﻛﻨﻴﺪ‬ ‫) ‪d y (t‬‬ ‫) ‪dx(t‬‬ ‫‪+ 2 y (t ) = 3‬‬ ‫) ‪+ x(t‬‬ ‫‪dt‬‬ ‫‪dt‬‬

‫)‪(i‬‬

‫) ‪d 2 y (t‬‬ ‫) ‪dy (t‬‬ ‫) ‪d 3 x(t‬‬ ‫) ‪d 2 x(t‬‬ ‫) ‪d x(t‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪5‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪6‬‬ ‫‪y‬‬ ‫(‬ ‫‪t‬‬ ‫)‬ ‫=‬ ‫‪+‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪+4‬‬ ‫) ‪+ x(t‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪dt‬‬ ‫‪dt‬‬ ‫‪dt‬‬ ‫‪dt‬‬ ‫‪dt‬‬

‫)‪(ii‬‬

‫ﺣﻞ‪:‬‬ ‫)اﻟﻒ( در اﻳﻦ ﻣﻮرد = ‪ 2 + 2‬ﻛﻪ ﺑﻴﺎن ﻣﻲ دارد ﻛﻪ‪:‬‬

‫) (‬

‫ﭼﻮن ‪ y + = 1‬و ‪ A = 1‬و‬

‫‪y (t ) = h(t ) = Ae −2t‬‬ ‫) ‪. h(t ) = e −2t u (t‬‬

‫ﺣﺎل ﻣﻌﺎدﻟﻪ )م‪ (2,56-1‬را در ﻧﻈﺮ ﺑﮕﻴﺮﻳﺪ‪:‬‬ ‫∞‪+‬‬ ‫∞‪d +‬‬ ‫‪h(t − τ )x(τ )dτ + 2 ∫ h(t − τ )x(τ )dτ‬‬ ‫∫‬ ‫∞‪−‬‬ ‫∞‪dt −‬‬ ‫∞‪+‬‬

‫‪= ∫ e −2(t −τ )δ (t − τ )x(τ )dτ‬‬ ‫∞‪−‬‬

‫ﻛﻪ ﺑﻴﺎن ﻣﻲ دارد ﻛﻪ ) ‪ y (t‬ﻣﻌﺎدﻟﻪ را ﺣﻞ ﻣﻲ ﻛﻨﺪ‪.‬‬ ‫)ب( دارﻳﻢ‪:‬‬

‫‪= x(t ) = R.H .S‬‬

‫= ‪ .H .S‬‬


‫‪١٤٦‬‬

‫) ‪y (t ) = ∑ ai ui (t‬‬ ‫‪i‬‬

‫در اﻳﻨﺼﻮرت‪:‬‬ ‫‪N‬‬

‫) ‪∑ a ∑ a u (t ) = δ (t‬‬ ‫‪k +1‬‬

‫‪k‬‬

‫‪i‬‬

‫ = ‪K‬‬

‫‪i‬‬

‫‪1‬‬ ‫اﻧﺘﮕﺮال ﮔﻴﺮي ﺑﻴﻦ = ‪ t‬و ‪ t = t‬و ﺿﺮاﻳﺐ ﻣﺮﺑﻮﻃﻪ‪ ،‬دارﻳﻢ = ‪ at‬ﺑﺠﺰ‬ ‫‪aN‬‬ ‫دارد ﻛﻪ ﺑﺮاي ‪ ′ ≤ t ≤ t‬‬

‫‪1‬‬ ‫) ‪u − N (t‬‬ ‫‪aN‬‬

‫) (‬

‫= ‪ . a − N‬اﻳﻦ ﺑﻴﺎن ﻣﻲ‬

‫= ) ‪y (t‬‬

‫) (‬

‫) (‬

‫‪,‬‬

‫ = ‪y t = y ′ t = ... = y ( N −2 ) t‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪aN‬‬

‫=‬

‫) ‪y (t‬‬

‫‪N −1‬‬

‫‪N −1‬‬

‫‪ t‬‬

‫‪d‬‬

‫‪dt‬‬

‫)ج( )‪ (i‬ﺑﺎ ﮔﺮﻓﺘﻦ‬

‫) ‪y (t ) = ∑ au r (t‬‬ ‫‪r‬‬

‫دارﻳﻢ‪:‬‬

‫) ‪∑ (a u (t ) + 3a u (t ) + 2a u (t )) = δ (t‬‬ ‫‪r‬‬

‫‪r +1‬‬

‫‪r‬‬

‫‪r +2‬‬

‫‪r‬‬

‫) (‬

‫‪r‬‬

‫) (‬

‫‪r‬‬

‫ﻛﻪ ﺑﻴﺎن ﻣﻲ ﻛﻨﺪ ‪ rMax =2‬و ‪ . a−2 = 1‬ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ ‪ h t‬و ‪ h′ t = 1‬ﺷﺮاﻳﻂ اوﻟﻴﻪ را ﺗﺸﻜﻴﻞ ﻣﻲ دﻫﻨﺪ‪.‬‬ ‫ﺣﺎل‪:‬‬

‫‪δ 3 + 35 + 2 = ⇒ s = − z , s = −1‬‬ ‫ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ‪:‬‬

‫‪h(t ) = Ae −2t + Be −t‬‬ ‫ ≥ ‪t‬‬ ‫ﺑﺎ اﻋﻤﺎل ﺷﺮاﻳﻂ اول ‪ A = b − 1‬و ‪ B = 1‬را ﺑﺪﺳﺖ ﻣﻲ آورﻳﻢ‪ ،‬ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ‪:‬‬

‫)‬

‫(‬

‫) ‪h(t ) = e −t − e −2t u −1 (t‬‬ ‫)‪ (ii‬ﺷﺮاﻳﻂ اوﻟﻴﻪ = ‪ h +‬و ‪ h′ + = 1‬ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ‪ .‬ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ‪:‬‬

‫) (‬

‫) (‬

‫) ‪h(t ) = e t sin t u −1 (t‬‬


‫‪١٤٧‬‬

‫) ‪d k h (t‬‬ ‫)د( از )ج(‪ ،‬اﮔـﺮ ‪ M ≥ N‬در اﻳﻨــﺼﻮرت‬ ‫‪dt k‬‬ ‫ﺧﻮاﻫﺪ ﺑﻮد‪ ،‬در اﻳﻨﺼﻮرت‬

‫‪M‬‬

‫‪∑ bk‬‬

‫ﻛــﻪ ﺷــﺎﻣﻞ ﻳــﻚ ﺟﻤﻠــﻪ ﺗﻜﻴﻨــﻲ در = ‪t‬‬

‫ = ‪K‬‬

‫)‪h(t ) = ∑ ar u r (t + ...‬‬ ‫‪r‬‬

‫)ﻫـ( )‪ (i‬ﺣﺎل‬

‫) ‪= 3u1 (t ) + u (t‬‬

‫‪r‬‬

‫‪∑ a u (t ) + 2 + L∑ a u‬‬ ‫‪r +1‬‬

‫‪r‬‬

‫‪r‬‬

‫‪r‬‬

‫ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ = ‪ rMax‬ﻫﻤﭽﻨﻴﻦ‬

‫) ‪α u1 (t ) + a−1u (t ) + 2a u (t ) = 3u1 (t ) + u (t‬‬ ‫ﻛﻪ ﻣﻨﺠﺮ ﻣﻲ ﺷﻮد ﺗﺎ ‪ a = 3‬و ‪ ∝ −1 = −5‬ﺑﺎﺷﺪ‪.‬‬

‫) (‬

‫ﺷﺮاﻳﻂ اوﻟﻴﻪ ‪h +‬‬ ‫) ‪h(t ) = 3u (t ) − 5e −2t u − 1(t ) = 3δ (t ) − 5e −3t u (t‬‬ ‫ﻛﻪ ﻣﻨﺠﺮ ﻣﻲ ﺷﻮد ﺗﺎ ‪ a = 3‬و ‪ ∝ −1 = −5‬ﺑﺎﺷﺪ‪.‬‬

‫) (‬

‫ﺷﺮاﻳﻂ اوﻟﻴﻪ ‪H + = −5‬‬ ‫) ‪h(t ) = 3u (t ) − 5e −2t u − 1(t ) = 3δ (t ) − 5e −2t u (t‬‬ ‫)‪ (ii‬اﻳﻨﺠﺎ ‪ α 1 = 1‬و ‪ α = −3‬و ‪ α −1 = 13‬و ‪ α −2 = −44‬ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ‬

‫) (‬

‫) (‬

‫‪ h + = 13‬و ‪h1 + = −44‬‬ ‫و‬

‫) ‪h(t ) = u1 (t ) − 3u (t ) − 3u (t )18e −3t u −1 (t ) − 5e −2t u − 1(t‬‬ ‫‪ (2,57‬ﻳﻚ ﺳﻴﺴﺘﻢ ‪ LTI‬ﻋﻠّﻲ ‪ ،S‬ﺑﺎ راﺑﻄﻪ ورودي ]‪ x[n‬و ﺧﺮوﺟﻲ ]‪ y[n‬زﻳﺮ در ﻧﻈﺮ ﺑﮕﻴﺮﻳﺪ‪.‬‬ ‫)اﻟﻒ( ﻧﺸﺎن دﻫﻴﺪ ﻛﻪ ‪ S‬را ﻣـﻲ ـﻮان اﺗـﺼﺎل ﺳـﺮي و ﺳﻴـﺴﺘﻢ ‪ LTI‬ﻋﻠّـﻲ ‪ S1‬و ‪ S 2‬ﺑـﺎ رواﺑـﻂ ورودي‬ ‫ﺧﺮوﺟﻲ زﻳﺮ داﻧﺴﺖ‪.‬‬

‫]‪y1 [n] = b x[n] + b1 x1 [n − 1‬‬

‫]‪y 2 [n] = − ay 2 [n − 1] + x2 [n‬‬ ‫)ب( ﻧﻤﺎﻳﺶ ﺟﻌﺒﻪ اي ‪ S1‬را رﺳﻢ ﻛﻨﻴﺪ‪.‬‬ ‫)ج( ﻧﻤﺎﻳﺶ ﺟﻌﺒﻪ اي ‪ S‬را رﺳﻢ ﻛﻨﻴﺪ‪.‬‬

‫‪S1 :‬‬ ‫‪S2 :‬‬


‫‪١٤٨‬‬

‫)د( ﻧﻤﺎﻳﺶ ﺟﻌﺒﻪ اي ‪ S‬را ﺑﻪ ﺻﻮرت اﺗﺼﺎل ﺳﺮي ﻧﻤﺎﻳﺶ ﺟﻌﺒﻪ اي ﺳﻴﺴﺘﻢ ‪ S 2‬ﺑﻪ دﻧﺒـﺎل ﻧﻤـﺎﻳﺶ ﺟﻌﺒـﻪ‬ ‫اي ﺳﻴﺴﺘﻢ ‪ S1‬ﺑﻪ دﻧﺒﺎل ﻧﻤﺎﻳﺶ ﺟﻌﺒﻪ اي ﺳﻴﺴﺘﻢ ‪ S1‬رﺳﻢ ﻛﻨﻴﺪ‪.‬‬ ‫)ﻫـ( ﻧﻤﺎﻳﺶ ﺟﻌﺒﻪ اي ‪ S‬را ﺑﻪ ﺻﻮرت اﺗﺼﺎل ﺳﺮي ﻧﻤﺎﻳﺶ ﺟﻌﺒﻪ اي ﺳﻴﺴﺘﻢ ‪ 1‬ﺑﻪ دﻧﺒﺎل ﻧﻤﺎﻳﺶ ﺟﻌﺒﻪ اي‬ ‫ﺳﻴﺴﺘﻢ ‪ S 2‬رﺳﻢ ﻛﻨﻴﺪ‪.‬‬ ‫)و( ﻧﺸﺎن دﻫﻴﺪ ﻛﻪ دو ﻋﻨﺼﺮ ﺗﺄﺧﻴﺮ دﻫﻨﺪه ﻧﻤﺎﻳﺶ ﺟﻌﺒﻪ اي ﺑﻨﺪ )ﻫــ( را ﻣـﻲ ـﻮان در ﻫـﻢ ادﻏـﺎم ﻛـﺮد‪.‬‬ ‫ﻧﻤﺎﻳﺶ ﺟﻌﺒﻪ اي ﺣﺎﺻﻞ را ﺗﺤﻘﻖ ﻣﺴﺘﻘﻴﻢ ﻧﻮع ‪ II‬ﺳﻴﺴﺘﻢ ‪ S‬ﻣﻲ ﻧﺎﻣﻨـﺪ‪ ،‬ﺣـﺎل آن ﻛـﻪ ﻧﻤـﺎﻳﺶ ﺟﻌﺒـﻪ اي‬ ‫ﺑﻨﺪﻫﺎي )د( و )ﻫـ( را ﺗﺤﻘﻖ ﻣﺴﺘﻘﻴﻢ ﻧﻮع ‪ I‬ﻣﻲ ﻧﺎﻣﻨﺪ‪.‬‬ ‫ﺣﻞ‪:‬‬ ‫)اﻟﻒ( ﻣﺘﻮﺟﻪ ﻣﻲ ﺷﻮﻳﻢ ﻛﻪ ]‪ x2 [n] = y1 [n‬ﻛﻪ ﻣﻲ ﺗﻮاﻧﻴﻢ آن را از دو ﻣﻌﺎدﻟﻪ ﺗﻔﺎﺿﻠﻲ ﺑﺪﺳﺖ آورﻳﻢ‪ .‬در‬ ‫ﻧﺘﻴﺠﻪ دارﻳﻢ‪:‬‬

‫]‪y 2 [n] = − ay 2 [n − 1] + b x1 [n] + b1 x1 [n − 1‬‬ ‫ﻛﻪ ﻣﺸﺎﺑﻪ ﻣﻌﺎدﻟﻪ دﻳﻔﺮاﻧﺴﻴﻞ ﻛﻠﻲ اﺳﺖ‪.‬‬


‫‪١٤٩‬‬

‫]‪y [ n‬‬

‫]‪x [ n‬‬

‫‪2‬‬

‫‪2‬‬

‫]‪y [ n‬‬

‫‪0‬‬

‫‪1‬‬

‫‪b‬‬

‫]‪x [n‬‬ ‫‪1‬‬

‫‪b‬‬

‫‪1‬‬

‫‪0‬‬

‫‪b‬‬

‫‪0‬‬

‫‪b‬‬

‫‪b‬‬

‫‪b‬‬

‫‪1‬‬

‫‪1‬‬

‫‪0‬‬

‫‪b‬‬

‫‪b‬‬

‫‪1‬‬

‫ﺷﻜﻞ )ح‪(2,57‬‬ ‫)ب( ﺷﻜﻠﻬﺎي ﻣﺘﻨﺎﻇﺮ ﺑﺎ ﻗﺴﻤﺘﻬﺎي ﺑﺎﻗﻲ ﻣﺎﻧﺪه اﻳﻦ ﻣﺴﺎﻟﻪ در ﺷﻜﻞ ح‪ 2,57‬ﻧﺸﺎن داده ﺷﺪه اﻧﺪ‪.‬‬ ‫‪ (2,58‬ﻳﻚ ﺳﻴﺴﺘﻢ ‪ LTI‬ﻋﻠّﻲ ‪ ،S‬ﺑﺎ رواﺑﻂ ورودي ]‪ x[n‬و ﺧﺮوﺟﻲ ]‪ y[n‬زﻳﺮ در ﻧﻈﺮ ﺑﮕﻴﺮﻳﺪ‪:‬‬

‫]‪2 y[n] − y[n − 1] + y[n − 3] = x[n] − 5 x[n − 4‬‬ ‫)اﻟﻒ( ﻧﺸﺎن دﻫﻴﺪ ﻛﻪ ‪ ،S‬را ﻣﻲ ﺗﻮان اﺗﺼﺎل ﺳﺮي دو ﺳﻴﺴﺘﻢ ‪ LTI‬ﻋﻠّﻲ ‪ S1‬و ‪ S 2‬ﺑـﺎ رواﺑـﻂ ورودي ـ‬ ‫ﺧﺮوﺟﻲ زﻳﺮ داﻧﺴﺖ‪.‬‬ ‫]‪S : 2 y1 [n ] = x1 [n ] − 5 x1 [n − 4‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪1‬‬ ‫] ‪y 2 [n − 1] − y 2 [n − 3] + x2 [n‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪2‬‬ ‫ب( ﻧﻤﺎﻳﺶ ﺟﻌﺒﻪ اي ‪ S1‬را رﺳﻢ ﻛﻨﻴﺪ‪.‬‬

‫)ج( ﻧﻤﺎﻳﺶ ﺟﻌﺒﻪ اي ‪ S 2‬را رﺳﻢ ﻛﻨﻴﺪ‪.‬‬

‫= ‪S : y2‬‬


‫‪١٥٠‬‬

‫)د( ﻧﻤﺎﻳﺶ ﺟﻌﺒﻪ اي ‪ S‬را ﺑﻪ ﺻﻮرت اﺗﺼﺎل ﺳﺮي ﻧﻤﺎﻳﺶ ﺟﻌﺒﻪ اي ﺳﻴﺴﺘﻢ ‪ S 2‬ﺑﻪ دﻧﺒـﺎل ﻧﻤـﺎﻳﺶ ﺟﻌﺒـﻪ‬ ‫اي ‪ S1‬رﺳﻢ ﻛﻨﻴﺪ‪.‬‬ ‫)ﻫـ( ﻧﻤﺎﻳﺶ ﺟﻌﺒﻪ اي ‪ S‬را ﺑﻪ ﺻﻮرت اﺗﺼﺎل ﺳﺮي ﻧﻤﺎﻳﺶ ﺟﻌﺒﻪ اي ﺳﻴﺴﺘﻢ ‪ S1‬ﺑﻪ دﻧﺒﺎل ﻧﻤﺎي ﺟﻌﺒﻪ اي‬ ‫ﺳﻴﺴﺘﻢ ‪ S 2‬رﺳﻢ ﻛﻨﻴﺪ‪.‬‬ ‫)و( ﻧﺸﺎن دﻫﻴﺪ ﻛﻪ ﭼﻬﺎر ﻋﻨﺼﺮ ﺗﺄﺧﻴﺮدﻫﻨﺪه ﻧﻤﺎﻳﺶ ﺟﻌﺒﻪ اي ﺑﻨﺪ )ﻫـ( را ﻣﻲ ـﻮان در ﺳﻪ ﻋﻨـﺼﺮ ادﻏـﺎم‬ ‫ﻛﺮد ﻧﻤﺎﻳﺶ ﺟﻌﺒﻪ اي ﺣﺎﺻﻞ را ﺗﺤﻘﻖ ﻣﺴﺘﻘﻴﻢ ﻧﻮع ‪ II‬ﺳﻴﺴﺘﻢ ‪ S‬ﻣﻲ ﻧﺎﻣﻨﺪ‪ ،‬ﺣﺎل آن ﻛﻪ ﻧﻤﺎﻳﺶ ﺟﻌﺒـﻪ اي‬ ‫ﺑﻨﺪﻫﺎي )د( و )ﻫـ( ﺗﺤﻘﻖ ﻣﺴﺘﻘﻴﻢ ﻧﻮع ‪ I‬ﻧﺎﻣﻴﺪه ﻣﻲ ﺷﻮد‪.‬‬ ‫ﺣﻞ‪:‬‬ ‫)اﻟﻒ( ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ اﻳﻨﻜﻪ ]‪ . y1 [n] = x2− [n‬ﻣﻲ ﺗﻮاﻧﻴﻢ آﻧﺮا از دو ﻣﻌﺎدﻟﻪ ي ﺗﻔﺎﺿـﻠﻲ ﺑﺪﺳـﺖ آورﻳـﻢ‪ .‬در‬ ‫ﻧﺘﻴﺠﻪ‪:‬‬

‫]‪2 y 2 [n] − y 2 [n − 1] + y 2 [n − 3] = x1 [n] − 5 x1 [n − 4‬‬ ‫اﻳﻦ ﻣﺸﺎﺑﻪ ﻣﻌﺎدﻟﻪ دﻳﻔﺮاﻧﺴﻞ ﻛﻠﻲ اﺳﺖ‪.‬‬ ‫)ب( ﺷﻜﻞ ﻣﺘﻨﺎﻇﺮ ﺑﺎ ﻗﺴﻤﺘﻬﺎي ﺑﺎﻗﻲ ﻣﺎﻧﺪه ي اﻳﻦ ﻣﺴﺎﻟﻪ در ﺷﻜﻞ )ح‪ (2-58‬آﻣﺪه اﺳﺖ‪.‬‬ ‫‪ (2,59‬ﻳﻚ ﺳﻴﺴﺘﻢ ‪ LTI‬ﻋﻠّﻲ ‪ S‬ﺑﺎ راﺑﻄﻪ ورودي ) ‪ x(t‬و ﺧﺮوﺟﻲ ) ‪ y (t‬زﻳﺮ در ﻧﻈﺮ ﺑﮕﻴﺮﻳﺪ‪.‬‬ ‫) ‪d y(t‬‬ ‫) ‪d x(t‬‬ ‫‪+ a y (t ) = b x(t ) + b1‬‬ ‫‪dt‬‬ ‫‪dt‬‬

‫‪a1‬‬

‫)اﻟﻒ( ﻧﺸﺎن دﻫﻴﺪ ﻛﻪ‬

‫‪y(t ) = A∫ y(τ )dτ + Bx(t ) + C ∫ x(τ )d τ‬‬ ‫‪t‬‬

‫‪t‬‬

‫∞‪−‬‬

‫∞‪−‬‬

‫و ﺛﺎﺑﺘﻬﺎي ‪ ،B ،A‬و ‪ C‬را ﺑﺮﺣﺴﺐ ﺛﺎﺑﺘﻬﺎي ‪ b ، a1 ، a‬و ‪ b1‬ﺑﻴﺎن ﻛﻨﻴﺪ‪.‬‬ ‫)ب( ﻧﺸﺎﻧﺪﻫﻴﺪ ﻛﻪ ‪ S‬را ﻣﻲ ـﻮان اﺗﺼﺎل ﺳﺮي دو ﺳﻴﺴﺘﻢ ‪ LTI‬زﻳﺮ داﻧﺴﺖ‬ ‫) ‪S1 : y1 (t ) = Bx1 (t ) + C ∫ x(τ‬‬ ‫‪t‬‬

‫∞‪−‬‬

‫) ‪S 2 : y 2 (t ) = A∫ y 2 (τ )dτ + x 2 (t‬‬ ‫‪t‬‬

‫∞‪−‬‬

‫)ج( ﻧﻤﺎﻳﺶ ﺟﻌﺒﻪ اي ‪ S1‬را رﺳﻢ ﻛﻨﻴﺪ‪.‬‬ ‫)د( ﻧﻤﺎﻳﺶ ﺟﻌﺒﻪ اي ‪ S 2‬را رﺳﻢ ﻛﻨﻴﺪ‪).‬ﻫـ( ﻧﻤﺎﻳﺶ ﺟﻌﺒﻪ اي ‪ S‬را ﺑﻪ ﺻﻮرت اﺗﺼﺎل ﺳﺮي ﻧﻤﺎﻳﺶ ﺟﻌﺒـﻪ‬ ‫اي ﺳﻴﺴﺘﻢ ‪ S 2‬ﺑﻪ دﻧﺒﺎل ﻧﻤﺎﻳﺶ ﺟﻌﺒﻪ آي ﺳﻴﺴﺘﻢ ‪ S1‬رﺳﻢ ﻛﻨﻴﺪ‪.‬‬


‫‪١٥١‬‬

‫)و( ﻧﻤﺎﻳﺶ ﺟﻌﺒﻪ اي ‪ S‬را ﺑﻪ ﺻﻮرت اﺗﺼﺎل ﺳﺮي ﻧﻤﺎﻳﺶ ﺟﻌﺒﻪ اي ﺳﻴﺴﺘﻢ ‪ S1‬ﺑﻪ دﻧﺒـﺎل ﻧﻤـﺎﻳﺶ ﺟﻌﺒـﻪ‬ ‫اي ﺳﻴﺴﺘﻢ ‪ S 2‬رﺳﻢ ﻛﻨﻴﺪ‪.‬‬ ‫)ز( ﻧﺸﺎن دﻫﻴﺪ ﻛﻪ دو اﻧﺘﮕﺮاﻟﮕﻴﺮي ﺑﻨﺪ )و( را ﻣﻲ ـﻮان در ﻫﻢ ادﻏﺎم ﻛﺮد‪ .‬ﻧﻤـﺎﻳﺶ ﺟﻌﺒـﻪ اي ﺣﺎﺻـﻞ را‬ ‫ﺗﺤﻘﻖ ﻣﺴﺘﻘﻴﻢ ﻧﻮع ‪ II‬ﺳﻴﺴﺘﻢ ‪ S‬ﻣﻲ ﻧﺎﻣﻨﺪ‪ ،‬ﺣﺎل آن ﻛـﻪ ﻧﻤـﺎﻳﺶ ﺟﻌﺒـﻪ اي ﺑﻨـﺪﻫﺎي )ﻫــ( و )و( ﺗﺤﻘـﻖ‬ ‫ﻣﺴﺘﻘﻴﻢ ﻧﻮع ‪ I‬ﻧﺎﻣﻴﺪه ﻣﻲ ﺷﻮد‪.‬‬ ‫ﺣﻞ‪:‬‬ ‫)اﻟﻒ( ﺑﺎ اﻧﺘﮕﺮال ﮔﻴﺮي از ﻣﻌﺎدﻟﻪ دﻳﻔﺮاﻧﺴﻴﻞ داده ﺷﺪه اول و ﺧﻼﺻﻪ ﺳﺎزي ﺧﻮاﻫﻴﻢ داﺷﺖ‪:‬‬ ‫‪a t‬‬ ‫‪b t‬‬ ‫‪b‬‬ ‫) ‪y (τ )dτ + ∫ x(τ )dτ + 1 x(t‬‬ ‫∫‬ ‫‪−‬‬ ‫∞‬ ‫‪−‬‬ ‫∞‬ ‫‪a1‬‬ ‫‪a1‬‬ ‫‪a1‬‬ ‫‪b‬‬ ‫‪b‬‬ ‫‪a‬‬ ‫ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ‪ A = − :‬و ‪ B = 1‬و = ‪c‬‬ ‫‪a1‬‬ ‫‪a1‬‬ ‫‪a1‬‬ ‫)ب( ﻣﻲ داﻧﻴﻢ ﻛﻪ ) ‪ z 2 (t ) = y1 (t‬ﻣﻲ ﺗﻮاﻧﻴﻢ اﻳﻦ دو ﻣﻌﺎدﻟﻪ ي اﻧﺘﮕﺮال را ﺣﺬف ﻛﻨﻴﻢ‪ .‬دارﻳﻢ‪:‬‬ ‫‪y (t ) = −‬‬

‫) ‪y 2 (t ) = A∫ y 2 (τ )dτ + B ∫ x1 (τ )dτ + cx1 (t‬‬

‫]‪y [ n‬‬ ‫‪2‬‬

‫‪t‬‬

‫‪t‬‬

‫∞‪−‬‬

‫∞‪−‬‬

‫] ‪y [ n] x [ n‬‬ ‫‪2‬‬

‫‪1‬‬

‫]‪x [ n‬‬ ‫‪1‬‬


١٥٢


‫‪١٥٣‬‬

‫‪+‬‬

‫‪+‬‬

‫‪D‬‬

‫]‪X[n‬‬

‫‪1/2‬‬

‫‪D‬‬ ‫‪D‬‬

‫‪-1/2‬‬

‫‪D‬‬ ‫‪-5/2‬‬ ‫ﺷﻜﻞ )ح‪(2,58‬‬ ‫)ج( ﺷﻜﻞ ﻫﺎي ﻣﺘﻨﺎﻇﺮ ﻣﺘﻨﺎﻇﺮ ﺑﺮاي ﻗﺴﻤﺖ ﻫﺎي ﺑﺎﻗﻲ ﻣﺎﻧﺪه اﻳﻦ ﻣﺴﺎﻟﻪ در ﺷﻜﻞ ح‪ .2,59‬ﻧﺸﺎن داده ﺷﺪه‬ ‫اﻧﺪ‪.‬‬


‫‪١٥٤‬‬

‫)‪y (t‬‬

‫) ‪x (t‬‬ ‫‪2‬‬

‫‪2‬‬

‫) ‪y (t‬‬

‫) ‪x (t‬‬

‫‪1‬‬

‫‪1‬‬

‫∫‬

‫∫‬

‫∫‬

‫∫‬

‫∫‬

‫∫‬

‫∫‬

‫د ﺷﻜﻞ ح‪.2,59‬‬ ‫‪ (2,60‬ﻳﻚ ﺳﻴﺴﺘﻢ ‪ LTI‬ﻋﻠّﻲ ‪ S‬ﺑﺎ راﺑﻄﻪ ورودي ) ‪ x(t‬و ﺧﺮوﺟﻲ ) ‪ y (t‬زﻳﺮ در ﻧﻈﺮ ﺑﮕﻴﺮﻳﺪ‪.‬‬

‫) ‪d y 2 (t‬‬ ‫) ‪d y (t‬‬ ‫) ‪d x(t‬‬ ‫) ‪d x 2 (t‬‬ ‫‪b‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪a‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪a‬‬ ‫‪y‬‬ ‫(‬ ‫‪t‬‬ ‫)‬ ‫=‬ ‫‪b‬‬ ‫‪x‬‬ ‫(‬ ‫‪t‬‬ ‫)‬ ‫‪+‬‬ ‫‪b‬‬ ‫‪+‬‬ ‫ ‬ ‫ ‬ ‫‪1‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪dt‬‬ ‫‪dt‬‬ ‫‪d t2‬‬ ‫‪d t2‬‬ ‫)اﻟﻒ( ﻧﺸﺎن دﻫﻴﺪ ﻛﻪ‬ ‫‪τ‬‬ ‫‪τ‬‬ ‫) ‪∫ ∫ ( y(σ )dσ )dτ + Cx(t‬‬

‫‪t‬‬

‫‪a2‬‬

‫∫ ‪y(t ) = A∫ y (τ )dτ + B‬‬ ‫‪t‬‬

‫∞‪−‬‬

‫∞‪− ∞ −∞ −‬‬

‫‪τ‬‬ ‫‪+ D ∫ x(τ )dτ + E ∫  ∫ x(σ )dσ dτ‬‬ ‫∞‪−‬‬ ‫∞ ‪−∞  −‬‬ ‫‪‬‬ ‫و ﺛﺎﺑﺘﻬﺎي ‪ ،D ،C ،B ،A‬و ‪ E‬را ﺑﺮﺣﺴﺐ ﺛﺎﺑﺘﻬﺎي ‪ ، b1 ، b ، a 2 ، a1 ، a‬و ‪ b2‬ﺑﻴﺎن ﻛﻨﻴﺪ‪.‬‬ ‫‪t‬‬

‫‪t‬‬

‫‪τ‬‬ ‫‪t‬‬ ‫‪t‬‬ ‫‪S1 : y (t ) = Cx1 (t ) = Cx1 (t ) + D ∫ x1 (τ )dτ + E ∫  ∫ x(σ )dσ dτ‬‬ ‫∞‪−‬‬ ‫∞‪− ∞  −‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪t‬‬ ‫‪t‬‬ ‫‪τ‬‬ ‫) ‪S 2 : y 2 (t ) = A∫ y 2 (τ )dτ + B ∫  ∫ y 2 (σ )dσ dτ + x 2 (t‬‬ ‫∞‪−‬‬ ‫∞ ‪−∞  −‬‬ ‫‪‬‬ ‫)ب( ﻧﻤﺎﻳﺶ ﺟﻌﺒﻪ اي ‪ S1‬را رﺳﻢ ﻛﻨﻴﺪ‪.‬‬

‫)ج( ﻧﻤﺎﻳﺶ ﺟﻌﺒﻪ اي ‪ S 2‬را رﺳﻢ ﻛﻨﻴﺪ‪.‬‬ ‫)د( ﻧﻤﺎش ﺟﻌﺒﻪ اي ‪ S‬را ﺑﻪ ﺻﻮرت اﺗﺼﺎل ﺳﺮي ﻧﻤﺎﻳﺶ ﺟﻌﺒﻪ اي ﺳﻴﺴﺘﻢ ‪ S 2‬ﺑﻪ دﻧﺒﺎل ﻧﻤﺎﻳﺶ ﺟﻌﺒﻪ اي‬ ‫ﺳﻴﺴﺘﻢ ‪ S1‬رﺳﻢ ﻛﻨﻴﺪ‪.‬‬


‫‪١٥٥‬‬

‫)ه( ﻧﻤﺎﻳﺶ ﺟﻌﺒﻪ اي ‪ S‬را ﺑﻪ ﺻﻮرت اﺗﺼﺎل ﺳﺮي ﻧﻤﺎﻳﺶ ﺟﻌﺒﻪ اي ﺳﻴﺴﺘﻢ ‪ S1‬ﺑﻪ دﻧﺒﺎل ﻧﻤﺎﻳﺶ ﺟﻌﺒﻪ اي‬ ‫ﺳﻴﺴﺘﻢ ‪ S 2‬رﺳﻢ ﻛﻨﻴﺪ‪.‬‬ ‫)و( ﻧﺸﺎن دﻫﻴﺪ ﻛﻪ ﭼﻬﺎر اﻧﺘﮕﺮاﻟﮕﻴﺮ ﺟﻮاب ﺑﻨﺪ )و( را ﻣﻲ ﺗـﻮان در دو اﻧﺘﮕﺮاﻟﮕﻴـﺮ ادﻏـﺎم ﻛـﺮد‪ .‬ﻧﻤـﺎﻳﺶ‬ ‫ﺟﻌﺒﻪ اي ﺣﺎﺻﻞ را ﺗﺤﻘﻖ ﻣﺴﺘﻘﻴﻢ ﻧﻮع ‪ II‬ﺳﻴﺴﺘﻢ ‪ S‬ﻣﻲ ﻧﺎﻣﻨﺪ‪ ،‬ﺣﺎل آن ﻛﻪ ﻧﻤﺎﻳﺶ ﺟﻌﺒﻪ اي ﺑﻨﺪﻫﺎي )ﻫـ(‬ ‫و )و( ﺗﺤﻘﻖ ﻣﺴﺘﻘﻴﻢ ﻧﻮع ‪ I‬ﻧﺎﻣﻴﺪه ﻣﻲ ﺷﻮد‪.‬‬ ‫ﺣﻞ‪:‬‬ ‫)اﻟﻒ( ﺑﺎ اﻧﺘﮕﺮال ﮔﻴﺮي از ﻣﻌﺎدﻟﻪ دﻳﻔﺮاﻧﺴﻴﻞ داده ﺷﺪه و ﺧﻼﺻﻪ ﺳﺎزي دارﻳﻢ‪:‬‬ ‫‪τ‬‬

‫‪∫ ∫ y(σ )dσdτ‬‬ ‫‪t‬‬

‫∞‪−∞ −‬‬

‫‪− a1 t‬‬ ‫‪a‬‬ ‫ ‪y (τ )dτ −‬‬ ‫∫‬ ‫∞‪a 2 −‬‬ ‫‪a2‬‬

‫‪b‬‬ ‫) ‪∫ x(τ )dτ + a x(t‬‬ ‫‪2‬‬

‫‪1‬‬

‫‪t‬‬

‫∞‪−‬‬

‫‪b1‬‬ ‫‪a2‬‬

‫‪x(σ )dσdτ +‬‬

‫‪y (H ) = −‬‬ ‫‪t‬‬

‫‪t‬‬

‫∫ ∫‬

‫∞‪−∞ −‬‬

‫ ‪b‬‬ ‫‪a2‬‬

‫‪+‬‬

‫ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ‬ ‫‪− a1‬‬ ‫‪b‬‬ ‫‪b‬‬ ‫‪b‬‬ ‫∞‪−‬‬ ‫= ‪،B‬‬ ‫ = ‪،C = 2 ، D = 1 ، E‬‬ ‫‪a2‬‬ ‫‪a2‬‬ ‫‪a1‬‬ ‫‪a2‬‬ ‫‪a2‬‬ ‫)ب( ﻣﻲ داﻧﻴﻢ ﻛﻪ ) ‪ x2 (t ) = y1 (t‬و ﻣﻲ ﺗﻮاﻧﻴﻢ اﻳﻦ را از دو ﻣﻌﺎدﻟﻪ ي اﻧﺘﮕﺮاﻟﻲ ﺣﺬف ﻛﻨﻴﻢ‪.‬‬ ‫=‪A‬‬

‫)پ( ﺷﻜﻠﻬﺎي ﻣﺘﻨﺎﻇﺮ ﺑﺮاي ﻗﺴﻤﺘﻬﺎي ﺑﺎﻗﻲ ﻣﺎﻧﺪه اﻳﻦ ﻣﺴﺄﻟﻪ در ﺷﻜﻞ ح‪ ،2,60‬ﻧﺸﺎن داده ﺷﺪه اﺳﺖ‪.‬‬


‫‪١٥٦‬‬

‫) ‪y (t‬‬ ‫‪2‬‬

‫‪+‬‬ ‫‪A‬‬

‫∫‬

‫)‪Y(t‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪+‬‬

‫‪∫ D‬‬

‫‪1‬‬

‫‪+‬‬

‫)ج(‬

‫‪E‬‬

‫∫‬

‫)ب(‬

‫‪A‬‬

‫‪+‬‬

‫∫‬

‫‪B‬‬

‫)‪Y(t‬‬

‫‪+‬‬

‫‪+‬‬

‫‪+‬‬

‫‪+‬‬

‫)‪X(t‬‬

‫‪C‬‬

‫∫‬

‫∫‬

‫‪+‬‬

‫∫‬

‫‪E‬‬

‫)ﻫـ(‬

‫∫‬

‫‪D‬‬

‫‪+‬‬

‫)‪Y(t‬‬

‫‪+‬‬

‫∫‬

‫‪+‬‬

‫‪B‬‬

‫)‪X(t‬‬

‫‪A‬‬

‫‪C‬‬

‫‪1‬‬

‫∫‬

‫∫‬

‫‪C‬‬

‫) ‪(t‬‬

‫‪2‬‬

‫‪x‬‬

‫) ‪y (t‬‬

‫) ‪x (t‬‬

‫‪D‬‬

‫‪B‬‬

‫∫‬

‫‪E‬‬

‫)د(‬

‫)‪X(t‬‬

‫‪C‬‬

‫‪+‬‬

‫∫‬ ‫‪+‬‬

‫‪A‬‬

‫‪D‬‬

‫‪+‬‬

‫∫‬ ‫‪E‬‬

‫)و(‬

‫‪B‬‬

‫ﺷﻜﻞ ح‪2,60‬‬ ‫‪) (2,61‬اﻟﻒ( در ﻣـﺪار ﺷـﻜﻞ م ‪) 61-2‬اﻟـﻒ( ) ‪ x(t‬وﻟﺘـﺎژ ورودي اﺳـﺖ‪ .‬وﻟﺘـﺎژ ) ‪ y (t‬روي ﺧـﺎزن را‬ ‫ﺧﺮوﺟﻲ ﺳﻴﺴﺘﻢ در ﻧﻈﺮ ﺑﮕﻴﺮﻳﺪ‪.‬‬ ‫)‪ (i‬ﻣﻌﺎدﻟﻪ دﻳﻔﺮاﻧﺴﻴﻠﻲ را ﻛﻪ ) ‪ x(t‬و ) ‪ y (t‬را ﺑﻪ ﻫﻢ ﻣﺮﺗﺒﻂ ﻣﻲ ﻛﻨﻨﺪ ﺑﻴﺎﺑﻴﺪ‪.‬‬ ‫)‪ (ii‬ﻧﺸﺎن دﻫﻴﺪ ﻛﻪ ﺟﻮاب ﻫﻤﮕﻦ ﻣﻌﺎدﻟﻪ دﻳﻔﺮاﻧﺴﻴﻞ ﺑﻨﺪ )‪ (i‬ﺑﻪ ﺻﻮرت‬

‫‪jω 2 t‬‬

‫‪+ K2e‬‬

‫‪jω1t‬‬

‫‪ K 1 e‬اﺳﺖ‪.‬‬

‫ﻣﻘﺎدﻳﺮ ‪ ω1‬و ‪ ω 2‬را ﺑﻴﺎﺑﻴﺪ‪.‬‬ ‫)‪ (iii‬ﻧﺸﺎن دﻫﻴﺪ ﻛﻪ ﭼﻮن وﻟﺘﺎژ و ﺟﺮﻳﺎن ﺣﻘﻴﻘﻲ ﺑﺎﺷﻨﺪ‪ ،‬ﭘﺎﺳﺦ ﻃﺒﻴﻌﻲ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺳﻴﻨﻮﺳﻲ اﺳﺖ‪.‬‬ ‫)ب( در ﻣﺪار ﺷﻜﻞ م ‪) 61-2‬ب( ) ‪ x(t‬وﻟﺘﺎژ ورود اﺳﺖ‪ .‬وﻟﺘﺎژ ) ‪ y (t‬روي ﺧﺎزن را ﺧﺮوﺟﻲ ﺳﻴـﺴﺘﻢ‬ ‫در ﻧﻈﺮ ﺑﮕﻴﺮﻳﺪ‪.‬‬


‫‪١٥٧‬‬

‫) ‪y (t‬‬

‫‪±‬‬

‫) ‪x(t‬‬

‫)اﻟﻒ(‬ ‫ﺷﻜﻞ م ‪ 61-2‬اﻟﻒ‬ ‫‪R = 1Ω‬‬ ‫) ‪x (t‬‬

‫‪C = 1F‬‬ ‫‪R = 1Ω‬‬

‫‪±‬‬

‫) ‪x (t‬‬

‫)ب(‬

‫‪R = 2Ω‬‬ ‫) ‪y (t‬‬ ‫‪F‬‬

‫‪1‬‬ ‫‪5‬‬

‫‪±‬‬

‫=‪C‬‬

‫) ‪x (t‬‬

‫)ج(‬ ‫ﺷﻜﻞ م ‪ 61-2‬ب و ج‬ ‫)‪ (i‬ﻣﻌﺎدﻟﻪ دﻳﻔﺮاﻧﺴﻴﻠﻲ را ﻛﻪ ) ‪ x(t‬و ) ‪ y (t‬را ﺑﻪ ﻫﻢ ﻣﺮﺗﺒﻂ ﻣﻲ ﻛﻨﺪ ﺑﻴﺎﺑﻴﺪ‪.‬‬ ‫)‪ (ii‬ﻧﺸﺎن دﻫﻴﺪ ﻛﻪ ﭘﺎﺳﺦ ﻃﺒﻴﻌﻲ اﻳﻦ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺑﻪ ﺻﻮرت ‪ Ke at‬اﺳﺖ و ﻣﻘﺪار‪ a‬را ﻣﺸﺨﺺ ﻛﻨﻴﺪ‪.‬‬ ‫)ج( در ﻣﺪار ﺷﻜﻞ م ‪) 61-2‬ج( ) ‪ x(t‬وﻟﺘﺎژ ورودي اﺳﺖ‪ .‬وﻟﺘﺎژ ) ‪ y (t‬روي ﺧﺎزن را ﺧﺮوﺟﻲ ﺳﻴﺴﺘﻢ‬ ‫ﻓﺮض ﻛﻨﻴﺪ‪.‬‬ ‫)‪ (i‬ﻣﻌﺎدﻟﻪ دﻳﻔﺮاﻧﺴﻴﻠﻲ را ﻛﻪ ) ‪ x(t‬و ) ‪ y (t‬را ﺑﻪ ﻫﻢ ﻣﺮﺗﺒﻂ ﻣﻲ ﻛﻨﺪ ﺑﻴﺎﺑﻴﺪ‪.‬‬ ‫)‪ (ii‬ﻧﺸﺎن دﻫﻴﺪ ﻛﻪ ﭼﻮن وﻟﺘﺎژ و ﺟﺮﻳﺎن ﺑﺎﻳﺪ ﺣﻘﻴﻘﻲ ﺑﺎﺷﻨﺪ‪ ،‬ﭘﺎﺳﺦ ﻃﺒﻴﻌﻲ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﻳﻚ ﺳﻴﻨﻮﺳﻲ ﻣﻴﺮ اﺳﺖ‪.‬‬ ‫ﺣﻞ‪:‬‬


‫‪١٥٨‬‬

‫)اﻟﻒ( )‪ (i‬از ﻗﺎﻧﻮن وﻟﺘﺎژ ﻛﺮﻳﺸﻬﻒ‪ ،‬ﻣﻲ داﻧﻴﻢ ﻛﻪ وﻟﺘﺎژ ورودي‪ ،‬ﺑﺎﻳﺪ ﺑﺎ ﻣﺠﻤـﻮع وﻟﺘﺎژﻫـﺎي ﺷـﺎﺧﻪ ﻫـﺎي‬ ‫ﺧﺎزﻧﻲ و ﺳﻠﻔﻲ ﺑﺮاﺑﺮ ﺑﺎﺷﺪ‪ ،‬ﻓﻠﺬا‬

‫) ‪d 2 y (t‬‬ ‫) ‪+ y (t‬‬ ‫‪dt‬‬

‫‪x(t ) = c‬‬

‫ﺑﺎاﺳﺘﻔﺎده از ﻣﻘﺎدﻳﺮ ‪ c ,‬دارﻳﻢ‪:‬‬

‫) ‪d 2 y (t‬‬ ‫) ‪+ y (t ) = x(t‬‬ ‫‪dt 2‬‬ ‫‪ (ii‬ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﻧﺘﺎﻳﺞ ﻣﺴﺌﻠﻪ ‪ ،2,53‬ﻣﻲ داﻧﻴﻢ ﻛﻪ ﺟﻮاب ﻫﻤﮕﻦ ﻣﻌﺎدﻟﻪ دﻳﻔﺮاﻧﺴﻴﻞ‬ ‫) ‪d 2 y (t‬‬ ‫) ‪dy (t‬‬ ‫‪+ a1‬‬ ‫) ‪+ a2 y (t ) = bx(t‬‬ ‫‪dt‬‬ ‫‪dt‬‬ ‫ﺑﺮﺣﺴﺐ ‪ k1e s t + k 2 e s1t‬ﺧﻮاﻫﺪ ﺑﻮد ﻛﻪ ‪ s‬و ‪ s1‬رﻳﺸﻪ ﻫﺎي ﻣﻌﺎدﻟـﻪ ﻣﺸﺨـﺼﻪ = ‪s 2 + a1 s + a2‬‬ ‫ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ‪.‬‬ ‫)در اﻳﻨﺠﺎ ﻓﺮض ﺷﺪه اﺳﺖ ﻛﻪ ‪ ( s ≠ s1‬در اﻳﻦ ﻣﺴﺌﻠﻪ = ‪ a1‬و ‪ a2 = 1‬ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ رﻳﺸﻪ ﻫـﺎي ﻣﻌﺎدﻟـﻪ‬ ‫ﻣﺸﺨﺼﻪ ﺑﺮاﺑﺮ اﺳﺖ ﺑﺎ ‪ s = j‬و ‪ . s1 = − j‬ﺟﻮاب ﻋﻤﻮﻣﻲ ﻋﺒﺎرﺗﺴﺖ از‪:‬‬ ‫‪hh (t ) = k1e it + k 2 e − jt‬‬

‫و‬

‫‪ω 2 = w1 = 1‬‬ ‫)‪ (iii‬اﮔﺮ وﻟﺘﺎژ و ﺟﺮﻳﺎن ﺑﻪ اﻋﺪاد ﺣﻘﻴﻘﻲ ﻣﻨﺤﺼﺮ ﺷﻮﻧﺪ‪ k1 = k 2 = k .‬ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ‬

‫)‬

‫(‬

‫‪y h (t ) = 2k cos t = 2k sin t + π‬‬

‫‪2‬‬ ‫)ب( )‪ (i‬از ﻗﺎﻧﻮن وﻟﺘﺎپ ﻛﺮﻳﺸﻬﻒ‪ ،‬ﻣﻲ داﻧﻴﻢ ﻛﻪ وﻟﺘﺎپ ورودي ﺑﺎﻳﺪ ﻳﺎ ﻣﺠﻤﻮع وﻟﺘﺎپ ﺷﺎﺧﻪ ﻣﻘﺎوﻣﺘﻬـﺎ و‬ ‫ﺧﺎزﻧﻬﺎ ﺑﺮاﺑﺮ ﺑﺎﺷﺪ‪ .‬ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ‪:‬‬ ‫) ‪dy (t‬‬ ‫) ‪+ y (t‬‬ ‫‪dt‬‬ ‫ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﻣﻘﺎدﻳﺮ ‪ R‬و ‪ L‬و ‪ C‬دارﻳﻢ‪.‬‬

‫‪x(t ) = Rc‬‬

‫) ‪dy (t‬‬ ‫) ‪+ y (t ) = x(t‬‬ ‫‪dt‬‬ ‫)‪ (ii‬ﭘﺎﺳﺦ ﻃﺒﻴﻌﻲ ﺳﻴﺴﺘﻢ‪ ،‬ﺟﻮاب ﻫﻤﮕﻦ ﻣﻌﺎدﻟﻪ دﻳﻔﺮاﻧﺴﻴﻞ ﻓﻮق ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ‪ .‬ﺑـﺎ اﺳـﺘﻔﺎده از ﻧﺘﻴﺠـﻪ ﻣـﺴﺎﻟﻪ‬

‫)‪ ، (2,53‬ﻣﻲ داﻧﻴﻢ ﻛﻪ ﺟﻮاب ﻫﻤﮕﻦ ﻣﻌﺎدﻟﻪ دﻳﻔﺮاﻧﺴﻴﻞ‬


‫‪١٥٩‬‬

‫) ‪dy (t‬‬ ‫) ‪+ a1 y (t ) = bx(t‬‬ ‫‪dt‬‬ ‫ﺑﺮﺣﺴﺐ ‪ Ae s t‬رﻳﺸﻪ ي ﻣﻌﺎدﻟﻪ ﻣﺸﺨﺼﻪ اﺳﺖ‬

‫ = ‪s + a1‬‬ ‫ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ‪ .‬ﺟﻮاب ﻫﻤﮕﻦ ﺑﺮاﺑﺮ اﺳﺖ ‪ ، s = −1‬ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ رﻳﺸﻪ ﻣﻌﺎدﻟﻪ ‪ a1 = 1‬در اﻳﻦ ﻣﺴﺎﻟﻪ‬ ‫ﺑﺎ ‪y h (t ) = ke −t‬‬

‫و‬ ‫‪a =1‬‬ ‫)ج( از ﻗﺎﻧﻮن وﻟﺘﺎپ ﻛﺮﻳﺸﻬﻒ‪ ،‬ﻣﻲ داﻧﻴﻢ ﻛﻪ وﻟﺘﺎژ ورودي ﺑﺎﻳﺪ ﺑﺎ ﻣﺠﻤﻮع وﻟﺘﺎژﻫﺎي ﺷﺎﺧﻪ ﻫﺎي ﻣﻘـﺎوﻣﺘﻲ‬

‫و ﺳﻠﻔﻲ و ﺧﺎزﻧﻲ ﺑﺮاﺑﺮ ﺑﺎﺷﺪ ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ‪:‬‬

‫) ‪d 2 y (t‬‬ ‫) ‪dy (t‬‬ ‫‪+ Rc‬‬ ‫) ‪+ y (t‬‬ ‫‪dt‬‬ ‫‪dt‬‬ ‫ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﻣﻘﺎدﻳﺮ ‪ R‬و ‪ C‬و ‪ ،L‬دارﻳﻢ‪:‬‬

‫‪x(t ) = fc‬‬

‫) ‪d 2 y (t‬‬ ‫) ‪dy (t‬‬ ‫‪+2‬‬ ‫) ‪+ sy (t ) = 5 x(t‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪dt‬‬ ‫‪dt‬‬ ‫)‪ (ii‬ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﻧﺘﻴﺠﻪ ﻣﺴﺌﻠﻪ ‪ ،2,53‬ﻣﻲ داﻧﻴﻢ ﻛﻪ ﺟﻮاب ﻫﻤﮕﻦ ﻣﻌﺎدﻟﻪ ي دﻳﻔﺮاﻧﺴﻴﻞ‬ ‫) ‪d 2 y (t‬‬ ‫) ‪dy (t‬‬ ‫‪+ a1‬‬ ‫) ‪+ 5 y (t ) = bx(t‬‬ ‫‪dt‬‬ ‫‪dt‬‬ ‫ﺟﻤﻼﺗﻲ ﺑﺮﺣﺴﺐ ‪ k1e s1t + k 2 e sLt‬ﺧﻮاﻫﺪ ﺑﻮد ﻛﻪ در آن ‪ s , s1‬رﻳﺸﻪ ﻫﻲ ﻣﻌﺎدﻟـﻪ ي ﻣﺸﺨـﺼﻪ ﻣـﻲ‬ ‫ﺑﺎﺷﺪ‪.‬‬

‫ = ‪s 2 + a1 s + a2‬‬ ‫)ﻓﺮض ﺷـﺪه اﺳـﺖ ﻛـﻪ ‪ ( s ≠ s1‬در اﻳـﻦ ﻣـﺴﺌﻠﻪ ‪ a1 = 2‬و ‪ a2 = 5‬ﺑﻨـﺎﺑﺮاﻳﻦ رﻳـﺸﻪ ﻫـﺎي ﻣﻌﺎدﻟـﻪ‬ ‫‪ s = −1 + 2 j‬و ‪ . s1 = −1 − 2 j‬ﺟﻮاب ﻫﻤﮕﻦ ﻣﻌﺎدﻟﻪ ﺑﺮاﺑﺮ ﺑﺎ‪:‬‬ ‫‪y h (t ) = k1e −t e 2 jt + k 2 e −t e −2 jt‬‬

‫و‬ ‫‪a = −1‬‬ ‫)‪ (iii‬اﮔﺮ وﻟﺘﺎژ و ﺟﺮﻳﺎن ﺣﻘﻴﻘﻲ در ﻧﻈﺮ ﮔﺮﻓﺘﻪ ﺷﻮﻧﺪ‪ ،‬در اﻳﻨﺼﻮرت ‪. k1 = k 2 = k‬‬

‫ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ‬


‫‪١٦٠‬‬

‫)‬

‫(‬

‫‪− y h (t ) = 2ke − t cos(2t ) = 2ke −t sin t + π‬‬

‫‪2‬‬ ‫‪) (2,62‬اﻟﻒ( در ﺳﻴﺴﺘﻢ ﻣﻜﺎﻧﻴﻜﻲ ﺷﻜﻞ م ‪) 62-2‬اﻟﻒ( ﻧﻴﺮوي ) ‪ x(t‬اﻋﻤـﺎل ﺷـﺪه ﺑـﻪ ﺟـﺮم ورودي‪ ،‬و‬ ‫ﺟﺎﺑﺠﺎﻳﻲ ) ‪ y (t‬ﺟﺮم ﺧﺮوﺟﻲ اﺳﺖ‪ .‬ﻣﻌﺎدﻟﻪ دﻳﻔﺮاﻧـﺴﻴﻞ ﻣـﺮﺗﺒﻂ ﻛﻨﻨـﺪه ) ‪ x(t‬و ) ‪ y (t‬را ﺑﻴﺎﺑﻴـﺪ‪ .‬ﻧـﺸﺎن‬ ‫دﻫﻴﺪ ﻛﻪ ﭘﺎﺳﺦ ﻃﺒﻴﻌﻲ اﻳﻦ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﻣﺘﻨﺎوب اﺳﺖ‪.‬‬ ‫)ب( ﺷﻜﻞ م ‪) 62-2‬ب( را در ﻧﻈﺮ ﺑﮕﻴﺮﻳﺪ ﻛـﻪ در آن ﻧﻴـﺮوي ) ‪ x(t‬ورودي و ﺳـﺮﻋﺖ ) ‪ v(t‬ﺧﺮوﺟـﻲ‬ ‫اﺳﺖ‪ .‬ﺟﺮم ﺧﻮدرو و ‪ m‬و ﺿﺮﻳﺐ اﺻﻄﻜﺎك ﺟﻨﺒﺸﻲ ‪ ρ‬و ﺿﺮﻳﺐ اﺻﻄﻜﺎك ﺟﻨﺒـﺸﻲ ‪ ρ‬اﺳـﺖ‪ .‬ﻧـﺸﺎن‬ ‫دﻫﻴﺪ ﻛﻪ ﭘﺎﺳﺦ ﻃﺒﻴﻌﻲ اﻳﻦ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﻣﻴﺮ اﺳﺖ‪.‬‬

‫‪= 2N / m‬‬

‫ﺛﺎﺑﺖ ﻓﻨﺮ = ‪k‬‬ ‫‪ = 1 kg‬ﺟﺰم = ‪m‬‬

‫‪K = 2N / m‬‬

‫‪k‬‬

‫‪b = Damping = 2 N − s / m‬‬

‫‪1‬‬ ‫‪kg‬‬

‫) ‪↓ x(t‬‬

‫‪m = 1, 000 kg‬‬ ‫= ‪m‬‬

‫‪ρ = 0.1 N − s / m‬‬

‫‪2‬‬

‫→ ) ‪ρ y (t‬‬

‫) ‪← x(t‬‬ ‫) ‪x (t‬‬

‫‪m‬‬

‫)اﻟﻒ(‬

‫‪٥‬‬ ‫)ج (‬

‫)ب (‬

‫ﺷﻜﻞ م ‪ 62-2‬اﻟﻒ و ب و ج‬

‫‪K‬‬ ‫= ﺛﺎﺑﺖ ﻓﻨﺮ ‪2 N/M‬‬

‫‪ = m‬ﺟﺮم = ‪1 kg‬‬

‫‪ = b‬ﺛﺎﺑﺖ ﻣﻴﺮاﻳﻲ = ‪2 N-s/m‬‬


‫‪١٦١‬‬

‫)ج( در ﺳﻴﺴﺘﻢ ﻣﻜﺎﻧﻴﻜﻲ ﺷﻜﻞ م ‪) 62-2‬ج( ﻧﻴﺮوي ) ‪ x(t‬اﻋﻤﺎل ﺷﺪه ﺑﻪ ﺟﺮم ورودي و ﺟﺎﺑﺠﺎﻳﻲ ) ‪y (t‬‬ ‫ﺟﺮم ﺧﺮوﺟﻲ اﺳﺖ‪.‬‬ ‫)‪ (i‬ﻣﻌﺎدﻟﻪ دﻳﻔﺮاﻧﺴﻴﻞ را ﻛﻪ ) ‪ x(t‬و ) ‪ y (t‬را ﺑﻪ ﻫﻢ ﻣﺮﺗﺒﻂ ﻣﻲ ﻛﻨﺪ ﺑﻴﺎﺑﻴﺪ‪.‬‬

‫}‬

‫{‬

‫)‪ (ii‬ﻧﺸﺎن دﻫﻴﺪ ﻛﻪ ﺟﻮاب ﻫﻤﮕﻦ ﻣﻌﺎدﻟﻪ دﻳﻔﺮاﻧﺴﻴﻞ ﺑﻨﺪ )‪ (i‬ﺑﻪ ﺻﻮرت ‪ e at K1e j −t + K 2 e i −t‬اﺳـﺖ‬ ‫و ‪ a‬را ﺗﻌﻴﻴﻦ ﻛﻨﻴﺪ‪.‬‬ ‫ﺣﻞ‪:‬‬ ‫)اﻟﻒ( ﻧﻴﺮوي ) ‪ x(t‬ﺑﺎﻳﺪ ﺑﺎ ﻣﺠﻤﻮع ﻧﻴﺮوﻫﺎي ﻻزم ﺑﺮاي ﺧﻨﺜﻲ وزن و ﻧﻴﺮوي ﻻزم ﺑﺮاي ﻛﺶ ﻣﺘـﺮ ﺑﺮاﺑـﺮ‬ ‫ﺑﺎﺷﺪ‪ .‬ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ‪:‬‬

‫) ‪d 2 y (t‬‬ ‫‪x(t ) = m‬‬ ‫) ‪+ ky (t ) = x(t‬‬ ‫‪dt‬‬ ‫ﺑﺎ ﺟﺎﻳﮕﺬاري ﻣﻘﺎدﻳﺮ ‪ m‬و ‪ ،k‬دارﻳﻢ‪:‬‬ ‫) ‪d 2 y (t‬‬ ‫) ‪+ 4 y (t ) = 2 x(t‬‬ ‫‪dt 2‬‬ ‫ﺑﺎاﺳﺘﻔﺎده از ﻧﺘﺎﻳﺞ ﻣﺴﺌﻠﻪ ‪ ،2,53‬ﻣﻲ داﻧﻴﻢ ﻛﻪ ﺟﻮاب ﻫﻤﮕﻦ ﻣﻌﺎدﻟﻪ ي دﻳﻔﺮاﻧﺴﻴﻞ‬ ‫) ‪d 2 y (t‬‬ ‫) ‪dy (t‬‬ ‫‪+ a1‬‬ ‫) ‪+ a2 y 2 (t ) = bx(t‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪dt‬‬ ‫‪dt‬‬ ‫ﺑﺮﺣﺴﺐ ﺟﻤﻼﺗﻲ از ‪ k1e s t + k 2 e s / t‬ﻛﻪ ‪ s‬و ‪ s1‬رﻳﺸﻪ ﻫﺎي ﻣﻌﺎدﻟﻪ ﻣﺸﺨـﺼﻪ = ‪s 2 + a1 s + a2‬‬ ‫ﺧﻮاﻫﺪ ﺑﻮد‪.‬‬ ‫)ﻓﺮض ﺷﺪه اﺳﺖ ﻛﻪ ‪ ( s ≠ s1‬در اﻳﻦ ﻣﺴﺌﻠﻪ = ‪ a2‬و ‪ . a2 = 4‬ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ‪ ،‬رﻳﺸﻪ ﻫـﺎي ﻣﻌﺎدﻟـﻪ ﺑﺮاﺑـﺮ‬ ‫‪ s = ±2 j‬و ‪ s1 = 2 j‬ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ‪ .‬ﺟﻮاب ﻫﻤﮕﻦ ﻋﺒﺎرﺗﺴﺖ از‪:‬‬ ‫‪yh (t ) = k1e 2 jt + k 2 e 2 jt‬‬

‫ﺑﺎ ﻓﺮض اﻳﻨﻜﻪ ) ‪ y (t‬ﺣﻘﻴﻘﻲ اﺳﺖ‪ ،‬دارﻳﻢ ‪ ، k1 = k 2 = k‬ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ‪:‬‬ ‫واﺿﺢ اﺳﺖ ﻛﻪ ) ‪ y h (t‬ﭘﺮﻳﻮدﻳﻚ اﺳﺖ‪.‬‬

‫‪y h (t ) = 2k cos t‬‬

‫)ب( ﻧﻴﺮوي ) ‪ x(t‬ﺑﺎﻳﺴﺘﻲ ﺑﺎ ﻣﺠﻤﻮع ﻧﻴﺮوي ﻣﻮردﻧﻴﺎز ﺑﺮاي ﺧﻨﺜﻲ ﻛﺮدن وزن و ﻧﻴﺮوي ﻻزم ﺑﺮاي ﻛـﺸﺶ‬ ‫) ‪dy (t‬‬ ‫ﻣﺘﺮ ﺑﺮاﺑﺮ ﺑﺎﺷﺪ‪ .‬ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ ) ‪+ by (t‬‬ ‫‪dt‬‬

‫‪ x(t ) = m‬ﺑﺎ ﺟﺎﻳﮕﺬاري ﻣﻘﺎدﻳﺮ ‪ m‬و ‪ b‬دارﻳﻢ‪:‬‬


‫‪١٦٢‬‬

‫) ‪dy (t‬‬ ‫) ‪y (t‬‬ ‫) ‪x(t‬‬ ‫‪+‬‬ ‫=‬ ‫‪dt‬‬ ‫‪10000 1000‬‬ ‫و اﺳﺘﻔﺎده از ﻧﺘﺎﻳﺞ ﻣﺴﺌﻠﻪ ‪ 2,53‬ﻣﻲ داﻧﻴﻢ ﻛﻪ ﺟﻮاب ﻫﻤﮕﻦ ﻣﻌﺎدﻟﻪ دﻳﻔﺮاﻧﺴﻴﻞ‬ ‫) ‪dy (t‬‬ ‫) ‪+ a1 y (t ) = bx(t‬‬ ‫‪dt‬‬ ‫ﺑﺮﺣﺴﺐ ﺟﻤﻼﺗﻲ از ‪ Ae s t‬ﺧﻮاﻫﺪ ﺑﻮد‪ .‬ﻛﻪ ‪ s‬رﻳﺸﻪ ي ﻣﻌﺎدﻟﻪ ﻣﺸﺨﺼﻪ‬

‫ = ‪s + a1‬‬ ‫‪1‬‬ ‫در اﻳﻦ ﻣﺴﺌﻠﻪ‬ ‫‪10000‬‬

‫= ‪ a1‬ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ‪ ،‬رﻳﺸﻪ ي ﻣﻌﺎدﻟﻪ ‪ s = −10 −4‬ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ‪.‬‬

‫ﺟﻮاب ﻫﻤﮕﻦ ﻋﺒﺎرﺗﺴﺖ از ‪y h (t ) = ke −10 t‬‬ ‫‪−4‬‬

‫واﺿﺢ اﺳﺖ ) ‪ y h (t‬ﺑﺎ ﺗﻐﻴﻴﺮ ﻛﺎﻫﺶ ﻣﻲ ﻳﺎﺑﺪ‪.‬‬ ‫)ج( ﻣﻲ داﻧﻴﻢ ﻛﻪ ﻧﻴﺮوي ﻻزم ﺑﺮاي ﺧﻨﺜﻲ ﻛﺮدن ﻧﻴﺮوي ﻣﺘﺮ ﻧﺎﺷﻲ از ) ‪. y (t‬‬

‫ﻧﻴﺮوي ﺟﺎﺑﺠﺎﻳﻲ ﺑﺮاي ﺧﻨﺜﻲ ﻛﺮدن وزن ‪ +‬ﻧﻴﺮوي ﻻزم ﺑﺮاي ﺧﻨﻲ ﻛﺮدن ﺑﺮ ﺧﻮد ﺗﻮﺳﻂ ) ‪x(t ) = y (t‬‬ ‫ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ‪:‬‬

‫) ‪d 2 y (t‬‬ ‫) ‪dy (t‬‬ ‫‪+b‬‬ ‫) ‪+ ky (t‬‬ ‫‪dt‬‬ ‫‪dt‬‬ ‫ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﻣﻘﺎدﻳﺮ ‪ m‬و ‪ b‬و ‪ k‬دارﻳﻢ‪:‬‬

‫ ‪x(t ) = m‬‬

‫) ‪d 2 y (t‬‬ ‫) ‪dy (t‬‬ ‫‪+2‬‬ ‫) ‪+ 2 y (t ) = x(t‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪dt‬‬ ‫‪dt‬‬ ‫)‪ (ii‬ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ ﻧﺘﺎﻳﺞ ﻣﺴﺌﻠﻪ ‪ 2,53‬ﻣﻲ داﻧﻴﻢ ﻛﻪ ﺟﻮاب ﻫﻤﮕﻦ ﻣﻌﺎدﻟﻪ دﻳﻔﺮاﻧﺴﻴﻞ‬ ‫) ‪d 2 y (t‬‬ ‫) ‪dy (t‬‬ ‫‪+ α1‬‬ ‫) ‪+ a 2 y (t ) = b1 x(t‬‬ ‫‪dt‬‬ ‫‪dt‬‬ ‫ﺟﻤﻼﺗــﻲ ﺑﺮﺣــﺴﺐ ‪ k1e s t + k 2 e s1t‬ﺧﻮاﻫــﺪ ﺑــﻮد ﻛــﻪ ‪ s1 , s‬رﻳــﺸﻪ ﻫــﺎي ﻣﻌﺎدﻟــﻪ ﻣﺸﺨــﺼﻪ‬ ‫ = ‪ s 2 + a1 s + a2‬ﺧﻮاﻫﺪ ﺑﻮد‪.‬‬ ‫)ﻓﺮض ﺷﺪه ﻛﻪ ‪ ( s ≠ s1‬در اﻳﻦ رﻳﺸﻪ ‪ a1 = 2‬و ‪ a2 = 2‬ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ رﻳـﺸﻪ ﻫـﺎي ﻣﻌﺎدﻟـﻪ ﺑﺮاﺑﺮﻧـﺪ ﺑـﺎ‬ ‫‪ s = −1 + j‬و ‪ . s1 = −1 − j‬ﺟﻮاب ﻫﻤﮕﻦ ﺑﺮاﺑﺮ اﺳﺖ ﺑﺎ‬ ‫‪y h (t ) = k1e − t e jt + k 2 e − t e − jt‬‬

‫و‬


‫‪١٦٣‬‬

‫‪a =1‬‬ ‫)‪ (iii‬اﮔﺮ ﻧﻴﺮو ﺗﻌﻴﻴﻦ ﺷﺪه‪ ،‬ﺣﻘﻴﻘﻲ ﺑﺎﺷﺪ‪.‬در اﻳﻦ ﺻﻮرت ‪ k1 = k 2 = k‬ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ‪:‬‬

‫)‬

‫‪2‬‬

‫(‬

‫‪y h (t ) = 2ke − t cos(t ) = 2ke − t sin t + π‬‬

‫و‬

‫‪y[ ] = 100000‬‬ ‫‪ (2,63‬ﻣﻲ ﺧﻮاﻫﻴﻢ ﻳﻚ وام ‪ 100000‬دﻻري را ﺑﺎ اﻗﺴﺎط ﻣﺴﺎوي ﻣﺎﻫﻴﺎﻧﻪ ‪ D‬دﻻر ﺑﺎز ﭘﺮداﺧﺖ ﻛﻨﻴﻢ‪ .‬رﺑـﺢ‬ ‫ﺑﻪ ﺻﻮرت ﻣﺮﻛﺐ و ﻣﺎﻫﻴﺎﻧﻪ‪ ،‬ﺑﺎ ﻧﺮخ ﺳﺎﻟﻴﺎﻧﻪ ‪ %12‬روي ﺑﺎﻗﻴﻤﺎﻧﺪه ﺑﺪﻫﻲ ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ ﻣﻲ ﺷﻮد‪.‬‬ ‫‪0 / 12‬‬ ‫‪$100000 = $101000‬‬ ‫‪12‬‬ ‫ﺑﺎﻳﺪ ‪ D‬را ﺑﻪ ﻧﺤﻮي ﺗﻌﻴﻴﻦ ﻛﻨﻴﻢ ﻛﻪ ﭘﺲ از ﻳﻚ ﻣﺪت ﻣﻌﻴﻦ ﻛﻞ وام ﭘﺮداﺧﺖ و ﺑﺪﻫﻲ ﺻﻔﺮ ﺷﻮد‪.‬‬ ‫‪$100000 +‬‬

‫)اﻟﻒ( ﺑﺮاي ﺗﻮﺻﻴﻒ رﻳﺎﺿﻲ ﻣﺴﺌﻠﻪ ﻓﺮض ﻛﻨﻴﺪ ]‪ y[n‬ﺑﺪﻫﻲ ﺑﺎﻗﻴﻤﺎﻧﺪه ﭘﺲ از ‪ n‬ﻣـﺎه اول اﺳـﺖ‪ .‬وام در‬ ‫ﻣﺎه ﮔﺮﻓﺘﻪ ﺷﺪه اﺳﺖ و ﭘﺮداﺧﺖ از ﻣﺎه ‪ 1‬آﻏﺎز ﻣﻲ ﺷﻮد‪ .‬ﻧﺸﺎن دﻫﻴﺪ ﻛﻪ ]‪ y[n‬ﻣﻌﺎدﻟﻪ ﺗﻔﺎﺿﻠﻲ زﻳﺮ‬ ‫)م ‪(1-63-2‬‬

‫‪y[n] = γy[n − 1] = − D‬‬

‫را ﺑﺎ ﺷﺮط اوﻟﻴﻪ‬

‫‪y[ ] = $100000‬‬ ‫ارﺿﺎ ﻣﻲ ﻛﻨﺪ ﻛﻪ در آن ‪ γ‬ﺛﺎﺑﺖ اﺳﺖ‪ γ .‬را ﺑﻴﺎﺑﻴﺪ‪.‬‬ ‫)ب( ﻣﻌﺎدﻟﻪ ﺗﻔﺎﺿﻠﻲ ﺑﻨﺪ )اﻟﻒ( را ﺣﻞ ﻛﺮده ]‪ y[n‬را در ≥ ‪ n‬ﺗﻌﻴﻴﻦ ﻛﻨﻴﺪ‪.‬‬ ‫راﻫﻨﻤﺎﺋﻲ‪ :‬ﺟﻮاب ﻣﺨﺼﻮص ﻣﻌﺎدﻟﻪ )م ‪ (1-63-2‬ﻋﺪد ﺛﺎﺑﺖ ‪ Y‬اﺳـﺖ‪ .‬ﻣﻘـﺪار ‪ Y‬را ﻳﺎﻓﺘـﻪ‪ y[n] ،‬را در‬ ‫ ≥ ‪ n‬ﺑﻪ ﺻﻮرت ﻣﺠﻤﻮع ﺟﻮاب ﺧﺼﻮﺻﻲ و ﺟﻮاب ﻫﻤﮕﻦ ﺑﻨﻮﻳﺴﻴﺪ‪ .‬ﺛﺎﺑﺖ ﻧﺎﻣﻌﻠﻮم ﺟـﻮاب ﻫﻤﮕـﻦ را‬ ‫ﺑﺎ ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ ﻣﺴﺘﻘﻴﻢ ]‪ y[1‬از ﻣﻌﺎدﻟﻪ )م ‪ (1-63-2‬و ﻣﻘﺎﻳﺴﻪ آن ﺑﺎ ﺟﻮاب ﺑﻪ دﺳﺖ آﻣﺪ‪ ،‬ﺗﻌﻴﻴﻦ ﻛﻨﻴﺪ‪(.‬‬ ‫)ج( اﮔﺮ وام ‪ 30‬ﺳﺎﻟﻪ ﺑﺎﺷﺪ‪ ،‬ﻳﻌﻨﻲ ﭘﺮداﺧﺖ در ‪ 360‬ﻗﻄﺴﻂ ﻣﺎﻫﻴﺎﻧﻪ ﺻﻮرت ﮔﻴﺮد‪ ،‬ﻣﻘﺪار ‪ D‬ﺑﺎﻳـﺪ ﭼﻘـﺪر‬ ‫ﺑﺎﺷﺪ؟‬ ‫)د( ﻛﻞ ﺑﺎزﭘﺮداﺧﺖ ‪ 30‬ﺳﺎﻟﻪ ﭼﻘﺪرﺳﺖ؟‬ ‫)ﻫـ( ﭼﺮا ﺑﺎﻧﻜﻬﺎ وام ﻣﻲ دﻫﻨﺪ؟‬ ‫ﺣﻞ‪:‬‬

‫ﺗﺮﻛﻴﺐ ‪ Amt‬از ﺑﺮج ﻗﺒﻠﻲ ‪ +‬ﭘﺮداﺧﺖ ﺷﺪه ‪ − Amt‬ﻗﺮﺿﻲ ‪y (t ) = Amt‬‬


‫‪١٦٤‬‬

‫]‪= 100000δ [n] + 1.01 y[n − 1] − Du[n − 1‬‬ ‫ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ‬

‫ > ‪y[n] = 1.01y[n − 1] − D1 n‬‬ ‫‪ y[ ] = 100000‬و‬ ‫‪℘ = 1.01‬و‬ ‫)ب( دارﻳﻢ‪:‬‬ ‫‪yb [n ] = 1.01 y p [n − 1]D‬‬

‫ﻛﻪ ﺑﻴﺎن ﻣﻲ ﻛﻨﺪ ‪ . y p [n] = 1000‬ﻫﻤﭽﻨﻴﻦ ﺟﻮاب ﻫﻤﮕﻦ ﺑﺮاﺑﺮ اﺳﺖ ﺑﺎ‪:‬‬

‫)‪y h [n] = A(1.01‬‬

‫‪n‬‬

‫ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ‪:‬‬

‫‪y[n] = y y [n] + y p [n] = A(1.01) + 100 D‬‬ ‫‪n‬‬

‫ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﺷﺮاﻳﻂ اوﻟﻴﻪ ‪ ، y[ ] = 100000‬دارﻳﻢ‪:‬‬

‫‪A = 100000 − 100 D‬‬

‫ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ‪:‬‬ ‫‪y[n ] = (100000 − 100 D )(1.01) + 100 D‬‬ ‫‪n‬‬

‫)ج( دارﻳﻢ‪:‬‬ ‫‪+ 100 D‬‬

‫)‪y[360] = ( p − 100 D )(1.01‬‬

‫‪360‬‬

‫ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ‬ ‫‪D = $1028.60‬‬ ‫)د( ﻣﺠﻤﻮع ﭘﺮداﺧﺘﻲ = ‪$370.269‬‬

‫)ﻫـ( ﺳﺌﻮال دﺷﻮار در اﻳﻦ ﻛﺘﺎب !!!‬ ‫‪ (2,64‬ﻳﻜﻲ از ﻓﻮاﻳﺪ ﻣﻬﻢ ﺳﻴﺴﺘﻤﻬﺎي وارون در وﺿﻌﻴﺘﻬﺎﻳﻲ اﺳﺖ ﻛـﻪ ﻣـﻲ ﺧـﻮاﻫﻴﻢ ﻧـﻮﻋﻲ اﻋﻮاﺟـﺎج را‬ ‫ﺣﺬف ﻛﻨﻴﻢ‪ .‬ﻣﺴﺌﻠﻪ ﺣﺬف ﭘﮋواك ﻣﺤﺴﻮﺳﻲ داﺷﺘﻪ ﺑﺎﺷﺪ‪ ،‬ﺑﻪ دﻧﺒﺎل ﻳﻚ ﺿﺮﺑﻪ ﺻـﻮﺗﻲ اوﻟﻴـﻪ‪ ،‬در ﻓﻮاﺻـﻞ‬ ‫زﻣﺎﻧﻲ ﻣﺴﺎوي ﻧﻤﻮﻧﻪ ﻫﺎي ﺗﻀﻌﻴﻒ ﺷﺪه اﻳﻦ ﺻﺪا ﺑﻪ ﮔﻮش ﻣﻲ رﺳﺪ‪ .‬ﺑﻪ اﻳﻦ دﻟﻴﻞ‪ ،‬ﻣﺪﻟﻲ ﻛـﻪ ﻏﺎﻟﺒـﺎً ﺑـﺮاي‬ ‫اﻳﻦ ﭘﺪﻳﺪه ﺑﻪ ﻛﺎر ﻣﻲ رود‪ ،‬ﻳﻚ ﺳﻴﺴﺘﻢ ‪ LTI‬ﺑﺎ ﭘﺎﺳﺦ ﺿﺮﺑﻪ اي ﻣﺸﺘﻤﻞ ﺑﺮ ﻳﻚ ﻗﻄﺎر ﺿﺮﺑﻪ اﺳﺖ‪..‬‬ ‫∞‬

‫) ‪h(t ) = ∑ hk δ (t − kT‬‬ ‫ = ‪k‬‬


‫‪١٦٥‬‬

‫ﭘﮋواك ﻫﺎ ﺑﺎ ﻓﺎﺻﻠﻪ ‪ T‬ﺛﺎﻧﻴﻪ ﺗﻜﺮار ﻣﻲ ﺷﻮﻧﺪ‪ ،‬و ‪ hk‬ﺿﺮﻳﺐ ﺑﻬﺮه ‪ k‬ﺿﺮﻳﺐ ﺑﻬﺮه ﭘﮋواك ﺣﺎﺻـﻞ از ﺿـﺮﺑﻪ‬ ‫ﺻﻮﺗﻲ اوﻟﻴﻪ اﺳﺖ‪.‬‬ ‫)اﻟﻒ( ) ‪ x(t‬را ﺳﻴﮕﻨﺎل ﺻﻮﺗﻲ اوﻟﻴﻪ )ﻣﺜﻼً ﻣﻮﺳـﻴﻘﻲ ارﻛـﺴﺘﺮ(‪ ،‬و ) ‪ y (t ) = x(t ) ∗ h(t‬را ﺳـﻴﮕﻨﺎﻟﻲ ﻛـﻪ‬ ‫ﺑﺪون ﻫﻴﭻ ﭘﺮدازﺷﻲ ﺑﻪ ﮔﻮش ﻣﻲ رﺳﺪ ﻓﺮض ﻛﻨﻴﺪ‪ .‬ﺑﺮاي ﺣﺬف اﻋﻮﺟﺎج ﺣﺎﺻﻞ از ﭘﮋواﻛﻬﺎ ﻣﻴﻜﺮوﻓـﻮﻧﻲ‬

‫ﻧﺼﺐ ﺷﺪه ﻛﻪ ) ‪ y (t‬را ﻣﻲ ﮔﻴﺮد و آن را ﺑﻪ ﻳﻜﺴﻴﮕﻨﺎل اﻟﻜﺘﺮﻳﻜﻲ ﺗﺒﺪﻳﻞ ﻣﻲ ﻛﻨﺪ‪ .‬اﻳﻦ ﺳﻴﮕﺎل را ﻫﻢ ) ‪x(t‬‬ ‫ﻣﻲ »اﻣﻴﻢ زﻳﺮا ﻣﻌﺎدل اﻟﻜﺘﺮﻳﻜﻲ ﺳﻴﮕﻨﺎل ﺻﻮﺗﻲ اﺳﺖ‪ ،‬و ﻣﻲ ﺗﻮان اﻳﻦ دو را ﺑﺎ ﺳﻴـﺴﺘﻤﻬﺎي ﻣﺒـﺪل ﺻـﻮﺗﻲ‬ ‫اﻟﻜﺘﺮﻳﻜﻲ ﺑﻪ ﻫﻢ ﺗﺒﺪﻳﻞ ﻛﺮد‪.‬‬ ‫ﻧﻜﺘﻪ ﻗﺎﺑﻞ ﺗﻮﺟﻪ اﻳﻦ اﺳﺖ ﻛﻪ ﺳﻴﺴﺘﻢ داراي ﭘﺎﺳﺦ ﺿﺮﺑﻪ ﻣﻌﺎدﻟﻪ )م ‪ (1-64-2‬واروﻧﭙﺬﻳﺮﺳـﺖ‪ .‬ﭘـﺲ ﻣـﻲ‬ ‫ﺗﻮان ﻳﻚ ﺳﻴﺴﺘﻢ ‪ LTI‬ﺑﺎ ﭘﺎﺳﺦ ﺿﺮﺑﻪ ) ‪ g (t‬ﻳﺎﻓﺖ‪ ،‬ﺑﻪ ﻧﺤﻮي ﻛﻪ‬

‫) ‪y (t ) ∗ g (t ) = x(t‬‬ ‫ﻣﻌﺎﻻت ﺟﺒﺮي را ﻛﻪ ﻣﻘﺎدﻳﺮ ﻣﺘﻮاﻟﻲ ) ‪ g (t‬در آن ﺻﺪق ﻣﻲ ﻛﻨﻨﺪ ﺑﻴﺎﺑﻴـﺪ و ﺑـﺎ ﺣـﻞ آﻧﻬـﺎ ‪ g 2 ، g1 ، g‬را‬ ‫ﺑﺮﺣﺴﺐ ‪ gk‬ﺑﻴﺎﺑﻴﺪ‪.‬‬ ‫‪1‬‬ ‫)ب( ) ‪ g (t‬را ﺑﺎ ﻓﺮض ‪، h‬‬ ‫‪2‬‬ ‫)ج( ﺷﻜﻞ م ‪ 64-2‬ﻣﺪل ﺧﻮﺑﻲ ﺑﺮاي ﺗﻮﻟﻴﺪ ﭘﮋواك اﺳﺖ‪ .‬ﭘﮋواﻛﻬﺎي ﻣﺘﻮال‪ ،‬ﺻﻮرﺗﻬﺎي ﻓﻴﺪﺑﻚ ﺷـﺪه ) ‪y (t‬‬

‫= ‪ g‬و ﺑﺮاي ﺗﻤﺎم ﻣﻘﺎدﻳﺮ ‪ hi = ، hi ≥ 2‬ﺑﻴﺎﺑﻴﺪ‪.‬‬

‫ﻫﺴﺘﻨﺪ‪ ،‬ﻛﻪ ﺑﻪ اﻧﺪازه ‪ T‬ﺛﺎﻧﻴﻪ ﺗﺄﺧﻴﺮ ﻳﺎﻓﺘﻪ و در ‪ a‬ﺿﺮب ﺷﺪه اﻧـﺪ‪ .‬ﻣﻌﻤـﻮﻻً ‪ ، < a < 1‬زﻳـﺮا ﭘﮋواﻛﻬـﺎي‬ ‫ﻣﺘﻮاﻟﻲ ﺗﻀﻌﻴﻒ ﻣﻲ ﺷﻮﻧﺪ‪.‬‬ ‫)‪ (i‬ﭘﺎﺳﺦ ﺿﺮﺑﻪ اﻳﻦ ﺳﻴﺴﺘﻢ را ﺑﻴﺎﺑﻴﺪ‪) .‬ﻓﺮض ﻛﻨﻴـﺪ ﺳﻴـﺴﺘﻢ اﺑﺘـﺪاﺋﺎً ﺳـﺎﻛﻦ اﺳـﺖ‪ ،‬ﻳﻌﻨـﻲ اﮔـﺮ در < ‪، 1‬‬ ‫ = ) ‪ x(t‬؛ آﻧﮕﺎه در < ‪. y (t ) = ، t‬‬ ‫)‪ (ii‬ﺛﺎﺑﺖ ﻛﻨﻴﺪ ﻛﻪ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺑﻪ ازاي ‪ < a < 1‬ﭘﺎﻳﺪاري و ﺑﻪ ازاي ‪ a > 1‬ﻧﺎﭘﺎﻳﺪار اﺳﺖ‪.‬‬ ‫)‪ g (t ) (iii‬را ﺑﺮاي اﻳﻦ ﺣﺎﻟﺖ ﺑﻴﺎﺑﻴﺪ‪ .‬اﻳﻦ ﺳﻴﺴﺘﻢ وارون را ﺑﺎ ﺟﻤﻊ ﻛﻨﻨﺪه‪ ،‬ﺿﺮب ﻛﻨﻨﺪه و ﻋﺪد و ﺗـﺄﺧﻴﺮ‬ ‫دﻫﻨﺪه ‪ T‬ﺛﺎﻧﻴﻪ ﺑﺴﺎزﻳﺪ‪.‬‬ ‫)د( ﻫﺮ ﭼﻨﺪ ﺑﺤﺚ ﺑﺎﻻ ﺑﻪ ﻋﻠﺖ ﻛﺎرﺑﺮد ﺧﺎص در ﻧﻈﺮ ﮔﺮﻓﺘـﻪ ﺷـﺪﻫﻒ در ﻣـﻮرد ﺳﻴـﺴﺘﻤﻬﺎي ﭘﻴﻮﺳـﺘﻪ در‬

‫زﻣﺎن ﺑﻴﺎن ﺷﺪ وﻟﻲ در ﺣﺎﻟﺖ ﮔﺴﺴﺘﻪ در زﻣﺎن ﻧﻴﺰ ﻣﻲ ﺗﻮان اﻳﻦ ﻣﻔﺎﻫﻴﻢ را ﺑﻪ ﻛﺎر ﺑﺮد‪ .‬ﻳﻌﻨﻲ ﺳﻴﺴﺘﻢ ‪LTI‬‬ ‫ﺑﺎ ﭘﺎﺳﺦ ﺿﺮﺑﻪ‬ ‫∞‬

‫] ‪h[n ] = ∑ δ [n − k‬‬ ‫ = ‪k‬‬


‫‪١٦٦‬‬

‫واروﻧﭙﺬﻳﺮﺳﺖ و ﺳﻴﺴﺘﻢ وارون آن ﺳﻴﺴﺘﻤﻲ ‪ LTI‬ﺑﺎ ﭘﺎﺳﺦ ﺿﺮﺑﻪ زﻳﺮﺳﺖ‬ ‫∞‬

‫] ‪g [n] = ∑ gkδ [n − kN‬‬ ‫ = ‪k‬‬

‫ﺑﻪ راﺣﺘﻲ ﻣﻲ ﺗﻮان ﻧﺸﺎن داد ‪ gi‬ﻫﺎ ﻫﻤﺎن ﻣﻌﺎدﻻت ﺟﺒﺮي ﺑﻨﺪ )اﻟﻒ( را ارﺿـﺎ ﻣـﻲ ﻛﻨﻨـﺪ‪ .‬ﻳـﻚ ﺳﻴـﺴﺘﻢ‬ ‫ﮔﺴﺴﺘﻪ در زﻣﺎن ‪ LTI‬ﺑﺎ ﭘﺎﺳﺦ ﺿﺮﺑﻪ زﻳﺮ در ﻧﻈﺮ ﺑﮕﻴﺮد‪.‬‬ ‫∞‬

‫] ‪∑ δ [n − kN‬‬ ‫∞‪k = −‬‬

‫) ‪y (t‬‬

‫) ‪x(t‬‬

‫⊕‬

‫ﺗﺄﺧﻴﺮ‬

‫‪a‬‬

‫‪T‬‬ ‫ﺷﻜﻞ م ‪64-2‬‬ ‫اﻳﻦ ﺳﻴﺴﺘﻢ واروﻧﭙﺬﻳﺮ ﻧﻴﺴﺖ‪ .‬دو ورودي ﺑﻴﺎﺑﻴﺪ ﻛﻪ ﺧﺮوﺟﻲ ﻳﻜﺴﺎﻧﻲ اﻳﺠﺎد ﻛﻨﻨﺪ‪.‬‬ ‫ﺣﻞ‪:‬‬

‫)اﻟﻒ( دارﻳﻢ‪ y (t ) ∗ h(t ) :‬و ) ‪ . x(t ) = y (t ) ∗ g (t‬ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ ) ‪g (t ) ∗ h(t ) = δ (t‬‬ ‫ﺣﺎل‬ ‫‪n‬‬

‫) ‪h(t ) ∗ g (t ) t = nT = ∑ hk q n− k δ (t − nk‬‬ ‫ = ‪k‬‬

‫ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ‪ ،‬ﻣﻲ ﺧﻮاﻫﻴﻢ‪:‬‬

‫ =‪n‬‬ ‫‪n = 1,2,3,...‬‬

‫‪1‬‬ ‫‪=‬‬ ‫ ‪‬‬

‫‪n‬‬

‫‪n−k‬‬

‫‪∑h g‬‬ ‫‪k‬‬

‫ = ‪k‬‬

‫ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ‬ ‫‪−h‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪, g1 = 2 1‬‬ ‫ ‪h‬‬ ‫ ‪h‬‬

‫= ‪g‬‬

‫‪− 1  − h12 h2 ‬‬ ‫‪+ ,...‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪h  h 2‬‬ ‫‪h ‬‬

‫= ‪g2‬‬

‫= ] ‪h[n‬‬


‫‪١٦٧‬‬

‫)ب( در اﻳﻦ ﻣﻮرد ‪ g = 1‬و ‪ g 2 = − 1‬و‬ ‫‪2‬‬ ‫ﻛﻪ‪:‬‬

‫)‪( 2‬‬

‫‪3‬‬

‫‪ g 3 = − 1‬و ‪ ...‬ﺑﻪ اﻳﻦ ﺗﺮﺗﻴﺐ ﻛﻪ ﻧـﺸﺎن ﻣـﻲ دﻫـﺪ‬

‫) ‪( 2 ) δ (t − KT‬‬ ‫‪k‬‬

‫∞‬

‫‪g (t ) = δ (t ) + ∑ − 1‬‬ ‫‪k =1‬‬

‫)ج( )‪ (i‬در اﻳﻨﺠﺎ‪:‬‬ ‫∞‬

‫) ‪h(t ) = ∑ a k δ (t − T‬‬ ‫ = ‪k‬‬

‫)‪ (ii‬اﮔﺮ ‪ <∝< 1‬در اﻳﻦ ﺻﻮرت ‪ ، ∝ k < 1‬ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ ) ‪ h(t‬ﻣﺤﺪود ﺷﺪه و ﺑﻄﻮر ﻣﻌﻴﻦ اﻧﺘﮕـﺮال ﭘـﺬﻳﺮ‬ ‫ﻣﺘﻨﺎﻇﺮ ﺑﺎ ﻳﻚ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﭘﺎﻳﺪار اﺳﺖ‪ .‬اﮔﺮ ‪ ، ∝> 1‬در اﻳﻦ ﺻﻮرت ) ‪ h(t‬ﺑﻪ ﻃﻮر ﻣﻌﻴﻦ اﻧﺘﮕﺮال ﭘـﺬﻳﺮ ﻧﻴـﺴﺖ‬ ‫و ﺳﻴﺴﺘﻢ را ﻧﺎﭘﻴﺪار ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ‪.‬‬ ‫)‪ (iii‬در اﻳﻨﺠﺎ ﻧﻴﺰ؛ ) ‪ . g (t ) = 1 − δ (t − T‬ﺳﻴﺴﺘﻢ ﻣﻌﻜﻮس در ﺷﻜﻞ زﻳﺮ ﻧﺸﺎن داده ﺷﺪه اﺳﺖ‪:‬‬

‫) ‪y (t‬‬

‫⊕‬

‫ﺗﺄﺧﻴﺮ‬

‫) ‪x(t‬‬

‫‪a‬‬

‫‪T‬‬ ‫)د( اﮔﺮ ]‪ x1 [n] = δ [n‬و ]‪ y[n] = h[n‬؛ اﮔﺮ ] ‪ x2 [n] = 1 δ [n] + 1 δ [n − N‬و‬ ‫‪2‬‬ ‫‪2‬‬ ‫]‪. y[n] = h[n‬‬ ‫‪ (2,65‬در ﻣﺴﺌﻠﻪ ‪ 45-1‬ﺗﺎﺑﻊ ﻫﻤﺒﺴﺘﮕﻲ را ﺑﺮاي ﺳﻴﮕﻨﺎﻟﻬﺎي ﭘﻴﻮﺳﺘﻪ در زﻣﺎن ﻣﻌﺮﻓﻲ و ﺑﻌﻀﻲ ﺧﺼﻮﺻﻴﺎت‬ ‫اﺳﺎﺳﻲ آن را ﺑﺮرﺳﻲ ﻛﺮدﻳﻢ‪ .‬ﻫﻤﺘﺎي ﮔﺴﺴﺘﻪ در زﻣﺎن ﺗﺎﺑﻊ ﻫﻤﺒﺴﺘﮕﻲ ﻧﻴﺰ ﻫﻤﺎن ﺧﻮاص را دارد و ﻫـﺮ دو‬ ‫ﻛﺎرﺑﺮدﻫﺎي ﺑﺴﻴﺎر ﻣﻬﻢ و ﻣﺘﻌﺪدي دارﻧﺪ )و در ﻣﺴﺎﺋﻞ ‪ 66-2‬و ‪ 67-2‬ﻣﻌﺮﻓﻲ ﺷﺎن ﺧﻮاﻫﻴﻢ ﻛﺮد(‪ .‬در اﻳـﻦ‬ ‫ﻣﺴﺌﻠﻬﺘﺎﺑﻊ ﻫﻤﺒﺴﺘﮕﻲ ﮔﺴﺴﺘﻪ در زﻣﺎن راﻣﻌﺮﻓﻲ و ﭼﻨﺪ ﺧﺎﺻﻴﺖ دﻳﮕﺮ آن را ﺑﺮرﺳﻲ ﻣﻲ ﻛﻨﻴﻢ‪.‬‬ ‫]‪ x[n‬و ]‪ y[n‬را دو ﺳﻴﮕﻨﺎل ﮔﺴﺴﺘﻪ در زﻣﺎن ﺣﻘﻴﻘﻲ ﺑﮕﺮﻳﺪ‪ .‬ﺗﻮاﺑﻊ ﺧﻮد ﻫﻤﺒﺴﺘﮕﻲ ]‪ x[n‬و ]‪ ، y[n‬ﺑـﻪ‬ ‫ﺗﺮﺗﻴﺐ ]‪ φ xx [n‬و ] ‪ φ yy [n‬ﻫﺴﺘﻨﺪ و ﺑﻪ ﺻﻮرت زﻳﺮ ﺗﻌﺮﻳﻒ ﻣﻲ ﺷﻮﻧﺪ‪.‬‬


‫‪١٦٨‬‬

‫∞‬

‫= ]‪φ xx [n‬‬

‫]‪∑ x[m + n]x[m‬‬ ‫∞‪m = −‬‬

‫‪,‬‬ ‫∞‬

‫= ]‪φ yy [n‬‬

‫]‪∑ y[m + n]y[m‬‬ ‫∞‪m = −‬‬

‫ﺗﻮاﺑﻊ ﻫﻤﺒﺴﺘﮕﻲ ﻣﺘﻘﺎل ]‪ φ xy [n‬و ] ‪ φ yx [n‬ﺑﻪ ﺻﻮرت زﻳﺮ ﺗﻌﺮﻳﻒ ﻣﻲ ﺷﻮﻧﺪ‬ ‫∞‬

‫= ]‪φ xy [n‬‬

‫]‪∑ x[m + n]y[m‬‬ ‫∞‪m = −‬‬

‫‪,‬‬ ‫∞‬

‫= ]‪φ yy [n‬‬

‫]‪∑ y[m + n]x[m‬‬ ‫∞‪m = −‬‬

‫اﻳﻦ ﺗﻮاﺑﻊ ﻣﺎﻧﻨﺪ ﺣﺎﻟﺖ ﭘﻴﻮﺳﺘﻪ در زﻣﺎن ﺗﻔﺎوﺗﻬﺎي ﺧﺎﺻﻲ دارﻧﺪ‪ φ xx [n] .‬و ] ‪ φ yy [n‬ﺗﻮاﺑﻌﻲ زوج ﻫـﺴﺘﻨﺪ‪،‬‬ ‫و ﺣﺎل آن ﻛﻪ ]‪. φ xy [n] = φ yx [− n‬‬ ‫)اﻟﻒ( دﻧﺒﺎﻟﻪ ﻫﻲ ﺧﻮد ﻫﻤﺒﺴﺘﮕﻲ ﺳﻴﮕﻨﺎﻟﻬﺎي ]‪ ، x3 [n] ، x2 [n] ، x1 [n‬و ]‪ x4 [n‬ﺷﻜﻞ م ‪ 65-2‬را ﺑﻴﺎﺑﻴﺪ‪.‬‬ ‫)ب( دﻧﺒﺎﻟﻪ ﻫﺎي ﻫﻤﺒﺴﺘﮕﻲ ﻣﺘﻘﺎﺑﻞ زﻳﺮ را ﺑﻴﺎﺑﻴﺪ‪.‬‬ ‫‪i, j = 1 , 2 , 3 , 4‬‬

‫‪i≠ j‬‬

‫]‪ xi [n‬ﻫﺎ ﻫﻤﺎن ﺳﻴﮕﻨﺎﻟﻬﺎي ﺷﻜﻞ م ‪ 65-2‬ﻫﺴﺘﻨﺪ‪.‬‬

‫]‪x 2 [n‬‬ ‫‪n‬‬

‫‪١‬‬

‫‪١‬‬

‫‪٢‬‬

‫‪n‬‬

‫‪-١‬‬ ‫‪١‬‬ ‫‪-١‬‬ ‫‪-١‬‬

‫]‪x3 [n‬‬ ‫‪n‬‬

‫ﺷﻜﻞ م ‪65-2‬‬

‫‪n‬‬

‫‪l i‬‬

‫]‪x1 [n‬‬

‫‪٠‬‬

‫]‪x4 [n‬‬

‫]‪φ x y [n‬‬

‫‪١‬‬

‫‪٢‬‬

‫‪١‬‬

‫‪-١ ٠ ١‬‬ ‫‪١‬‬

‫‪١‬‬ ‫‪٥‬‬

‫‪٠‬‬

‫‪١‬‬ ‫‪٠ ١ ٢ ٣‬‬


‫‪١٦٩‬‬

‫)ج( ]‪ x[n‬را ورودي ﻳﻚ ﺳﻴﺴﺘﻢ ‪ ،LTI‬ﺑﺎ ﭘﺎﺳﺦ ﻧﻤﻮﻧﻪ واﺣﺪ ]‪ ، h[n‬و ]‪ y[n‬را ﺧﺮوﺟـﻲ ﻣﺘﻨـﺎﻇﺮ ﺑـﺎآن‬ ‫ﺑﮕﻴﺮﻳﺪ‪ φ xy [n] .‬و ] ‪ φ yy [n‬را ﺑﺮﺣﺴﺐ ]‪ φ xx [n‬و ]‪ h[n‬ﺑﻴﺎﺑﻴﺪ‪ .‬ﻧﺸﺎن دﻫﻴـﺪ ﻛـﻪ ﻣـﻲ ﺗـﻮان ]‪ φ xy [n‬و‬ ‫] ‪ φ yy [n‬را ﺧﺮوﺟﻲ دو ﺳﻴـﺴﺘﻢ ‪ LTI‬ﺑـﻪ ورودي ]‪ φ xx [n‬و ] ‪ φ yy [n‬داﻧـﺴﺖ؟ )ﭘﺎﺳـﺦ ﺿـﺮﺑﻪ اﻳـﻦ دو‬ ‫ﺳﻴﺴﺘﻢ را ﺑﻴﺎﺑﻴﺪ(‪.‬‬ ‫)د( ]‪ h[n‬را ]‪ x1 [n‬ﺷﻜﻞ م ‪ 65-2‬ﺑﮕﻴﺮﻳﺪ و ﻓﺮض ﻛﻨﻴﺪ ]‪ y[n‬ﺧﺮوﺟﻲ ﻳـﻚ ﺳﻴـﺴﺘﻢ ‪ LTI‬ﺑـﺎ ﭘﺎﺳـﺦ‬ ‫ﺿﺮﺑﻪ ]‪ h[n‬ﺑﻪ ورودي ]‪ x1 [n‬اﺳﺖ‪ .‬ﺑﻪ ﻛﻤﻚ ﻧﺘﺎﻳﺞ ﺑﻨﺪ )ج( ]‪ φ xy [n‬و ] ‪ φ yy [n‬را ﺑﻴﺎﺑﻴﺪ‪.‬‬ ‫ﺣﻞ‪:‬‬ ‫اﻟﻒ( دﻧﺒﺎﻟﻪ ﺧﻮد ﻫﻤﺒﺴﺘﮕﻲ در ﺷﻜﻞ ح‪ 2,65‬ﻧﺸﺎن داده ﺷﺪه اﺳﺖ‪.‬‬ ‫)ب( دﻧﺒﺎﻟﻪ ﻫﺎ ﺧﻮد ﻫﻤﺒﺴﺘﮕﻲ در ﺷﻜﻞ ح‪ 2,65‬ﻧﺸﺎن داده ﺷﺪه اﺳﺖ‪.‬‬ ‫)ج( دارﻳﻢ‪:‬‬ ‫∞‪+‬‬

‫] ‪∑ h[− k ]φ [n − k‬‬ ‫‪xx‬‬

‫= ]‪φ xy [n‬‬

‫∞‪k = −‬‬

‫ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ ]‪ φ xy [n‬ﺑﻪ ﺻﻮرت زﻳﺮ ﻗﺎﺑﻞ ﻧﻤﺎﻳﺶ اﺳﺖ‪.‬‬

‫]‪φ xx [n] → h[− n] → φ xy [n‬‬

‫‪٤‬‬

‫‪٤‬‬ ‫] ‪١ φ [n‬‬ ‫‪x2 x3‬‬

‫‪١‬‬

‫‪-٢ ٠ ٢‬‬

‫)اﻟﻒ(‬

‫]‪φ x x [n‬‬ ‫‪1 4‬‬

‫‪١‬‬

‫]‪φ x x [n‬‬

‫]‪-١φ x2 x2 [n‬‬ ‫‪n‬‬

‫‪1 1‬‬

‫‪٢‬‬

‫‪٣ ٢‬‬ ‫‪١٢ ٢ ١‬‬

‫‪٢‬‬

‫‪-٢ ٠‬‬ ‫‪-١ -٣ -١‬‬

‫‪٠١‬‬

‫‪١‬‬

‫‪٢‬‬

‫‪١‬‬

‫‪٥‬‬

‫‪٠‬‬

‫‪-٥‬‬

‫] ‪١ φ x1x3 [n‬‬

‫‪٣‬‬

‫‪٤٣‬‬ ‫‪١‬‬

‫‪١ ١‬‬

‫]‪φ x x [n‬‬ ‫‪1 2‬‬

‫‪٠ ١٢ ٣‬‬

‫‪٠١٢٣٤‬‬

‫‪n‬‬

‫‪٢ ٤‬‬

‫‪٠‬‬ ‫‪-١ ١‬‬


‫‪١٧٠‬‬

‫]‪φ x x [n‬‬

‫]‪φ x x [n‬‬

‫‪2 4‬‬

‫‪١‬‬

‫‪2 4‬‬

‫‪-١ ٠ ١‬‬

‫]‪φ x x [n‬‬

‫‪١‬‬

‫‪2 2‬‬

‫‪٠‬‬

‫‪n‬‬

‫‪-٦-٥ -٤‬‬

‫‪١‬‬ ‫)ب(‬

‫‪١٩‬‬ ‫‪١٦‬‬ ‫‪١٠‬‬ ‫‪١ ٤‬‬

‫‪-٤-٣-٢-١ ٠ ١ ٢ ٣ ٤‬‬

‫‪٧‬‬ ‫‪٣٦ ٦ ٣ ١‬‬ ‫‪١‬‬

‫‪-٥ -٤-٣-٢ -١ ٠ ١ ٢ ٣‬‬ ‫ﺷﻜﻞ ح‪2,65‬‬ ‫)د(‬

‫ﻧﻴﺰ‪φ yy [n] = ∑φ xx [n − k ]φhh [k ] :‬‬ ‫‪k‬‬

‫ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ ] ‪ φ yy [n‬ﺑﻪ ﺻﻮرت ﻃﻴﺮ ﻧﻤﺎﻳﺶ داده ﻣﻲ ﺷﻮد‪.‬‬

‫‪φ‬‬ ‫]‪→ h[n]∗ h[− n] → φ yy [n‬‬ ‫] ‪xx [n‬‬

‫)د( ]‪ φ xy [n‬و ‪ φ yy‬در ﺷﻜﻞ ح‪ 2,65‬ﻧﺸﺎن داه ﺷﺪه اﺳﺖ‪.‬‬

‫‪ h2 (t ) ، h1 (t ) (2,66‬و ) ‪ h3 (t‬ﺷﻜﻞ م ‪ 66-2‬را ﭘﺎﺳـﺦ ﺿـﺮﺑﻪ ﺳـﻪ ﺳﻴـﺴﺘﻢ ‪ LTI‬ﻓـﺮض ﻛﻨﻴـﺪ‪ .‬اﻳﻨﻬـﺎ‬ ‫راﺗﻮاﺑﻊ واﻟﺶ ﻣﻲ ﻧﺎﻣﻨﺪ و ﺑﻪ ﻋﻠﺖ ﺳﺎدﮔﻲ ﺳﺎﺧﺘﺸﺎن ﺑﺎ ﻣﺪارﻫﺎي ﻣﻨﻄﻘﻲ و ﻧﻴﺰ ﭼﻮن ﻋﻤﻞ ﺿـﺮب در ﻫـﺮ‬ ‫ﻳﻚ از آﻧﻬﺎ ﺗﻨﻬﺎ ﺑﺎ ﻳﻚ ﺗﻐﻴﻴﺮ ﻋﻼﻣﺖ ﻣﺘﻨﺎﻇﺮﺳﺖ و ﻣﻲ ﺗﻮان ﺑﺎ ﻛﻠﻴﺪﻫﺎي ﺗﻐﻴﻴﺮ وﺿﻌﻴﺖ آن را اﻧﺠـﺎم داد‪،‬‬ ‫اﻫﻤﻴﺖ زﻳﺎدي دارﻧﺪ‪.‬‬ ‫)اﻟﻒ( ﻳﻚ ﺳﻴﮕﻨﺎل ﭘﻴﻮﺳﺘﻪ در زﻣﺎن ) ‪ x1 (t‬ﺑﺎ ﻣﺸﺨﺼﺎت زﻳﺮ اﻧﺘﺨﺎب و رﺳﻢ ﻛﻨﻴﺪ‬ ‫)‪ x1 (t ) (i‬ﺣﻘﻴﻘﻲ ﺑﺎﺷﺪ‪.‬‬


‫‪١٧١‬‬

‫)‪ (ii‬ﺑﻪ ازاي ﺗﻤﺎم ﻣﻘﺎدﻳﺮ ≥ ‪. x1 (t ) = ،t‬‬

‫)‪ (iii‬ﺑﻪ ازاي ﺗﻤﺎم ﻣﻘﺎدﻳﺮ ≥ ‪x1 (t ) |≤ 1 ، t‬‬

‫‪t‬‬

‫‪٤‬‬

‫) ‪h3 (t‬‬

‫) ‪h2 (t‬‬

‫‪١‬‬

‫‪١‬‬

‫‪t‬‬

‫‪١ ٢ ٣‬‬

‫‪١ ٢ ٣ ٤‬‬

‫‪١‬‬ ‫‪-‬‬

‫‪١‬‬ ‫‪-‬‬

‫) ‪h1 (t‬‬ ‫‪١‬‬

‫‪t‬‬

‫‪٢‬‬

‫‪٣ ٤‬‬

‫‪١‬‬ ‫‪١‬‬ ‫‪-‬‬

‫ﺷﻜﻞ م ‪66-2‬‬

‫) ‪ y1 (t ) = x1 (t ) ∗ h1 (t )(iv‬در ‪ t = 4‬ﺣﺪاﻛﺜﺮ ﻣﻘﺪار ﻣﻤﻜﻦ راداﺷﺘﻪ ﺑﺎﺷﺪ‪.‬‬ ‫)ب( ﻗﺴﻤﺖ )اﻟﻒ( را ﺑﺮاي ) ‪ x 2 (t‬و ) ‪ x3 (t‬ﺗﻜﺮار ﻛﻨﻴﺪ‪ ،‬ﺑﻪ ﻧﺤـﻮي ﻛـﻪ ) ‪ y 2 (t ) = x 2 (t ) ∗ h2 (t‬در‬ ‫‪ t = 4‬و ) ‪ y3 (t ) = x3 (t ) ∗ h3 (t‬در ‪ t = 4‬ﻣﺎﻛﺰﻳﻤﻢ ﺷﻮﻧﺪ‪.‬‬ ‫)ج( ﻣﻘﺪار‬ ‫‪i≠ j‬‬

‫) ‪yij (t ) = xi (t ) ∗ h j (t‬‬

‫در ‪ t = 4‬را ﺑﻪ ازاي ‪ i , j = 1, 2 , 3‬ﺑﻴﺎﺑﻴﺪ‪.‬‬ ‫ﺳﻴﺴﺘﻢ داراي ﭘﺎﺳﺦ ﺿﺮﺑﻪ ) ‪ hi (t‬را ﻓﻴﻠﺘﺮ ﻣﻨﻄﺒﻖ ﺳﻴﮕﻨﺎل ) ‪ xi (t‬ﻣﻲ ﻧﺎﻣﻨﺪ‪ ،‬زﻳﺮا ﭘﺎﺳـﺦ ﺿـﺮﺑﻪ آن ﺑـﺮاي‬ ‫ﻣﺎﻛﺰﻳﻤﻢ ﺷﺪن ﺧﺮوﺟﻲ ﺳﻴﮕﻨﺎل ﺑﻪ ازاي‬ ‫ﺣﻞ‪:‬‬ ‫)اﻟﻒ( ﻃﺮﺣﻮاره ) ‪ x1 (t‬در ﺷﻜﻞ ح‪ 2,66‬ﻧﺸﺎن داده ﺷﺪه اﺳﺖ‪.‬‬ ‫)ب( ﻃﺮﺣﻮاره ) ‪ x2 (t‬و ) ‪ x2 (t‬در ﺷﻜﻞ ح‪ 2,66‬ﻧﺸﺎن داده ﺷﺪه اﺳﺖ‪.‬‬

‫) ‪x1 (t‬‬

‫) ‪x1 (t‬‬

‫‪١‬‬

‫‪t‬‬

‫‪٤‬‬

‫‪٣‬‬

‫‪٢‬‬

‫‪١‬‬

‫‪٠‬‬ ‫‬‫‪١‬‬

‫‪t‬‬

‫‪١ ٢‬‬ ‫‪٣ ٤‬‬

‫‪١‬‬ ‫‪٠‬‬

‫‬‫‪١‬‬


‫‪١٧٢‬‬

‫) ‪x1 (t‬‬ ‫‪١‬‬ ‫‪٤ t‬‬

‫‪٢ ٣‬‬ ‫‪١‬‬

‫‪-‬‬

‫ﺷﻜﻞ ح‪2,66‬‬

‫)ج‬ ‫ﺑﺮاي‬

‫) ‪x1 (t ) ∗ h2 (t ) = x2 (t ) ∗ h3 (t‬‬ ‫ = ) ‪= x1 (t ) ∗ h3 (t‬‬

‫‪t=4‬‬

‫‪ (2,67‬ﺗﺎﺑﻊ ﻫﻤﺒﺴﺘﮕﻲ ﻣﺘﻘﺎﺑﻞ دو ﺳﻴﮕﻨﺎل ﺣﻘﻘﻲ ﭘﻴﻮﺳﺘﻪ در زﻣﺎن ) ‪ x(t‬و ) ‪ y (t‬ﻋﺒﺎرت اﺳﺖ از‬ ‫∞‪+‬‬

‫‪φ xy (t ) = ∫ x(t + τ )y (τ )dτ‬‬

‫)م ‪(67-2‬‬

‫∞‪−‬‬

‫ﺑﺎ ﮔﺬاﺷﺘﻦ ) ‪ x(t‬ﺑﻪ ﺟﺎي ) ‪ y (t‬ﻣﻌﺎدﻟﻪ )م ‪ ،(1-67-2‬ﺗﺎﺑﻊ ﻫﻤﺒﺴﺘﮕﻲ ﺳﻴﮕﻨﺎل ) ‪ x(t‬ﺑﻪ دﺳﺖ ﻣﻲ آﻳﺪ‪.‬‬

‫) ‪x 2 (t‬‬

‫) ‪x1 (t‬‬ ‫‪١‬‬

‫‪١‬‬

‫‪t‬‬

‫‪٧‬‬

‫‪٦‬‬

‫‪٤ ٥‬‬

‫‪٢ ٣‬‬

‫‪t‬‬

‫‪١‬‬ ‫‪١‬‬ ‫)اﻟﻒ(‬

‫‪٢‬‬


‫‪١٧٣‬‬

‫) ‪x1 (t‬‬

‫) ‪x0 (t‬‬

‫‪١‬‬

‫‪t‬‬

‫‪٤‬‬

‫‪١‬‬

‫‪٢ ٣‬‬

‫‪t‬‬ ‫‪١‬‬

‫‪١‬‬ ‫‪٢ ٣‬‬

‫‪٤‬‬

‫‪١‬‬ ‫‪١‬‬

‫)ب(‬ ‫ﺷﻜﻞ ‪67-2‬‬ ‫∞‪+‬‬

‫‪φ xx (t ) = ∫ x(t + τ )x(τ )dτ‬‬

‫)م ‪(67-2‬‬

‫∞‪−‬‬

‫)اﻟﻒ( ﺑﺮاي ﻫﺮ ﻳﻚ از دو ﺳﻴﮕﻨﺎل ) ‪ x1 (t‬و ) ‪ x 2 (t‬ﺷﻜﻞ م ‪ 1-67-2‬ﺗﺎﺑﻊ ﺧﻮد ﻫﻤﺒﺴﺘﮕﻲ را ﺑﻴﺎﺑﻴﺪ‪.‬‬ ‫)ب( ) ‪ x1 (t‬را ﻳﻚ ﺳﻴﮕﻨﺎل ﻣﻌـﻴﻦ داراي ﻋﻤـﺮ ﻣﺤـﺪود ﻓـﺮض ﻛﻨﻴـﺪ‪ ،‬ﻳﻌﻨـﻲ ﺑـﺮاي < ‪ t‬و ‪، t > T‬‬ ‫ = ) ‪. x(t‬‬ ‫ﻣﻲ ﺧﻮاﻫﻴﻢ ) ‪ φ xx (t − T‬ﭘﺎﺳﺦ ﻳﻚ ﻳﺴﺴﺘﻢ ‪ LTI‬ﺑﻪ ورودي ) ‪ x(t‬اﺳﺖ‪ .‬ﺑﻪ ﺻﻮرت زﻳـﺮ ﻣـﻲ ﺗـﻮاﻧﻴﻢ‬ ‫ﻧﺸﺎن دﻫﻴﻢ ﻛﻪ اﻳﻦ ﺗﻌﺮﻳﻒ ﻓﻴﻠﺘﺮ ﻣﻨﻄﺒﻖ ﺑﺎ ﺗﻌﺮﻳﻒ ﺑﻴﺎن ﺷﺪه در ﻣﺴﺌﻠﻪ ‪ 66-2‬ﻳﻜﺴﺎن اﺳﺖ‪.‬‬ ‫) ‪ y (t‬را ﭘﺎﺳﺦ ﻳﻚ ﺳﻴﺴﺘﻢ ‪ ، LTI‬ﺑﺎ ﭘﺎﺳﺦ ﺿﺮﺑﻪ ﺣﻘﻴﻘﻲ ) ‪ ، h(t‬ﺑﻪ ﺳﻴﮕﻨﺎل ) ‪ x(t‬ﺑﻨﺪ )ب( ﻓﺮض ﻛﻨﻴﺪ‪.‬‬ ‫ﻓﺮض ﻛﻨﻴﺪ در < ‪ t‬و ‪ . x(t ) = ، t > T‬ﻧﺸﺎن دﻫﻴﺪ ) ‪ h(t‬ﻣﺎﻛﺰﻳﻤﻢ ﻛﻨﻨﺪه ) ‪ ، y (t‬ﺑﺎ ﻗﻴﺪ زﻳﺮ‬

‫ﻳﻚ ﻋﺪد ﻣﺜﺒﺖ ﺛﺎﺑﺖ ‪h 2 (t )dt = M‬‬

‫)م ‪(2-67-2‬‬

‫ﻣﻀﺮب اﺳﻜﺎﻟﺮي از ﭘﺎﺳﺦ ﺿﺮﺑﻪ ﻣﺸﺨﺺ ﺷﺪه در ﺑﻨﺪ )ب( اﺳﺖ‪.‬‬ ‫]راﻫﻨﻤﺎﻳﻲ‪ :‬ﻧﺎﻣﺴﺎوي ﺷﻮارﺗﺰ ﺑﺮاي دو ﺳﻴﮕﻨﺎل ) ‪ υ (t‬و ) ‪ u (t‬ﻋﺒﺎرت اﺳﺖ از‬ ‫‪2‬‬

‫‪1‬‬

‫‪1‬‬

‫‪a‬‬ ‫‪a‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪u (t )υ (t )dt ≤  ∫ u 2 (t )dt   ∫ υ 2 (t )dt ‬‬ ‫‪ b‬‬ ‫‪  b‬‬ ‫‪‬‬ ‫ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از اﻳﻦ ﻧﺎﻣﺴﺎوي ﻛﺮان ) ‪ y (T‬را ﺑﻴﺎﺑﻴﺪ‪[.‬‬

‫‪a‬‬

‫∫‬

‫‪b‬‬

‫‪T‬‬

‫∫‬

‫ ‬


‫‪١٧٤‬‬

‫)د( ﻗﻴﺪ ﻣﻌﺎدﻟﻪ )م ‪ (2-67-2‬ﺗﻨﻬﺎ ﺑﺮاي ﭘﺎﺳﺦ ﺿﺮﺑﻪ ﻳﻚ ﺿﺮﻳﺐ ﺗﻌﻴﻴﻦ ﻣﻲ ﻛﻨـﺪ‪ ،‬زﻳـﺮا اﻓـﺰاﻳﺶ ‪ M‬ﺗﻨﻬـﺎ‬

‫ﺿﺮﻳﺐ اﺳﻜﺎﻟﺮ ﺑﻨﺪ )ج( را ﺗﻐﻴﻴﺮ ﻣﻲ دﻫﺪ‪ .‬ﭘﺲ اﻧﺘﺨﺎب ) ‪ h(t‬ﺑﻪ ﺻﻮرت ﺑﻨـﺪﻫﺎي )ب( و )ج( ﺑـﺎ ) ‪x(t‬‬ ‫ﻣﻨﻄﺒﻖ اﺳﺖ‪ ،‬ﺑﻪ ﻧﺤﻮي ﻛﻪ ﭘﺎﺳﺦ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺑﻪ آن ﻣﺎﻛﺰﻳﻤﻢ ﺷﻮد‪ .‬ﭼﻨﺎن ﻛﻪ ﺧﻮاﻫﻴﻢ ﮔﻔﺖ در ﺑﻌﻀﻲ ﻛﺎرﺑﺮدﻫﺎ‬ ‫اﻳﻦ ﻣﺴﺌﻠﻪ ﺑﺴﻴﺎر ﻣﻬﻢ اﺳﺖ‪.‬‬ ‫در ﻛﺎرﺑﺮدﻫﺎي ﻣﺨﺎﺑﺮاﺗﻲ ﮔﺎﻫﻲ ﻣﻲ ﺧﻮاﻫﻴﻢ ﻳﻜﻲ از ﭼﻨﺪ ﺧﺒﺮ )ﻧﺸﺎن( ﻣﻤﻜﻦ را ارﺳﺎل ﻛﻨـﻴﻢ‪ .‬ﻣـﺜﻼً وﻗﺘـﻲ‬ ‫ﻳﻚ ﭘﻴﺎم ﭘﻴﭽﻴﺪه را ﺑﻪ ﺻﻮرت ﻳﻚ دﻧﺒﺎﻟﻪ دودوﻳﻲ ﻛﺪ ﻣﻲ ﻛﻨﻴﻢ‪ ،‬ﺳﻴﺴﺘﻤﻲ دارﻳﻢ ﻛﻪ اﻃﻼﻋﺎت را ﺑﻴـﺖ ﺑـﻪ‬ ‫ﺑﻴﺖ ارﺳﺎل ﻣﻲ ﻛﻨﺪ‪ .‬ﻫﺮ ﺑﻴﺖ را ﻣﻲ ﺗﻮان ﺑﻪ ﺻﻮرت ﻳﻚ ﺳﻴﮕﻨﺎل ﻣﺨﺎﺑﺮه ﻛﺮد‪ ،‬ﻣـﺜﻼً ﺑـﻪ ازاي ﺑﻴـﺖ ﺻـﻔﺮ‬ ‫ﺳﻴﮕﻨﺎل ) ‪ x (t‬و ﺑﻪ ازاي ﺑﻴﺖ ﻳﻚ ﺳﻴﮕﻨﺎل ) ‪ x1 (t‬را‪ .‬در اﻳﻦ ﺣﺎﻟﺖ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﮔﻴﺮﻧﺪه اﻳـﻦ ﺳـﻴﮕﻨﺎﻟﻬﺎ ﺑﺎﻳـﺪ‬ ‫ﺗﺸﺨﻴﺺ دﻫﺪ ﻛﻪ ) ‪ x (t‬رﺳﻴﺪه اﺳﺖ ﻳﺎ ) ‪ . x1 (t‬ﻋﺎﻗﻼﻧﻪ اﺳﺖ ﻛﻪ در ﮔﻴﺮﻧﺪه دو ﺳﻴﺴﺘﻢ داﺷﺘﻪ ﺑﺎﺷﻴﻢ ﻛـﻪ‬ ‫ﻳﻜﻲ ﺑﺮاي ) ‪ x (t‬و دﻳﮕﺮي ﺑﺮاي ) ‪» x1 (t‬ﺗﻨﻈﻴﻢ« ﺷﺪه ﺑﺎﺷﺪ‪ .‬ﻣﻨﻈﻮر از »ﺗﻨﻈـﻴﻢ« اﻳـﻦ اﺳـﺘﻜﻪ ﺳﻴـﺴﺘﻢ ﺑـﺎ‬ ‫رﺳﻴﺪن ﺳﻴﮕﻨﺎﻟﻲ ﻛﻪ ﺑﺮاي آن ﺗﻨﻈﻴﻢ ﺷﺪه‪ ،‬ﺧﺮوﺟﻲ ﺑﺰرگ ﺗﻮﻟﻴﺪ ﻛﻨﺪ‪ .‬ﺧﺎﺻﻴﺖ ﺗﻮﻟﻴﺪ ﺧﺮوﺟﻲ ﺑـﺰرگ ﺑـﻪ‬ ‫ﻫﻨﮕﺎم رﺳﻴﺪن ﻳﻚ ﺳﻴﮕﻨﺎل ﺧﺎص دﻗﻴﻘﺎً ﻫﻤﺎن ﺧﺼﻮﺻﻴﺘﻲ اﺳﺖ ﻛﻪ ﻓﻴﻠﺘﺮ ﻣﻨﻄﺒﻖ دارد‪.‬‬ ‫در ﻋﻤﻞ ارﺳﺎل و درﻳﺎﻓﺖ ﻫﻤﻴﺸﻪ ﺑﺎ اﻋﻮﻋﺎج و ﺗﺪاﺧﻞ ﻫﻤﺮاه اﺳﺖ‪ .‬در ﻧﺘﻴﺠﻪ ﻣﻲ ﺧﻮاﻫﻴﻢ اﺧـﺘﻼف ﺑـﻴﻦ‬ ‫ﭘﺎﺳﺦ ﻓﻴﻠﺘﺮ ﻣﻨﻄﺒﻖ ﺑﻪ ورودﻳﻲ ﻛﻪ ﺑﺎ آن ﺗﻄﺒﻴﻖ ﻳﺎﻓﺘﻪ و ﭘﺎﺳﺦ ﻓﻴﻠﺘﺮ ﺑﻪ ﻳﻜﻲ از ﺳﻴﮕﻨﺎﻟﻬﺎي دﻳﮕـﺮي ﻛـﻪ ﻣـﻲ‬ ‫ﺗﻮاﻧﺪ ارﺳﺎل ﺷﻮد‪ ،‬ﻣﺎﻛﺰﻳﻤﻢ ﺑﺎﺷﺪ‪ .‬ﺑﺮاي روﺷﻦ ﻛﺮدن اﻳﻦ ﻣﻄﻠﺐ دو ﺳﻴﮕﻨﺎل ) ‪ x (t‬و ) ‪ x1 (t‬ﺷﻜﻞ م ‪-2‬‬ ‫‪) 67‬ب( را در ﻧﻈﺮ ﺑﮕﻴﺮﻳﺪ‪.‬‬ ‫)‪ (i‬ﭘﺎﺳﺦ ‪ L‬ﺑﻪ ) ‪ x (t‬و ) ‪ x1 (t‬را رﺳﻢ ﻛﻨﻴﺪ‪ .‬ﺑﺮاي ‪ L1‬ﻧﻴﺰ اﻳﻦ ﻛﺎر اﻧﺠﺎم دﻫﻴﺪ‪.‬‬ ‫)‪ (ii‬ﻣﻘﺪار اﻳﻦ ﭘﺎﺳﺨﻬﺎ را در ‪ t = 4‬ﻣﻘﺎﻳﺴﻪ ﻛﻨﻴﺪ‪ .‬ﭼﻪ ﺗﻐﻴﻴﺮي در ) ‪ x (t‬ﺻﻮرت دﻫﻴﻢ ﺗﺎ ﻛﺎر ﮔﻴﺮﻧـﺪه در‬ ‫ﺗﺸﺨﻴﺺ ﺑﻴﻦ ) ‪ x (t‬و ) ‪ x1 (t‬ﺳﺎده ﺗﺮ ﺑﺎﺷﺪ؟ ﺑﺮاي اﻳﻦ ﻛﺎر ﺑﺎﻳﺪ ‪ ، t = 4‬ﭘﺎﺳﺦ ‪ L‬ﺑﻪ ) ‪ x1 (t‬و ﭘﺎﺳـﺦ‬ ‫‪ L1‬ﺑﻪ ) ‪ x (t‬ﺻﻔﺮ ﺑﺎﺷﺪ‪.‬‬ ‫ﺣﻞ‪:‬‬ ‫)اﻟﻒ( ﺗﻮاﺑﻊ ﺧﻮد ﻫﻤﺒﺴﺘﮕﻲ ﻋﺒﺎرﺗﻨﺪ از‪:‬‬ ‫‪1 1 2‬‬ ‫‪ − t+ ≤t≤2‬‬ ‫‪=  24 2 3‬‬ ‫) ‪, φ x1x1 (t )φ x1x1 (− t‬‬ ‫‪t>2‬‬ ‫ ‪‬‬

‫‪φx x‬‬

‫‪1 1‬‬


١٧٥

6(1 − t ) 1 − t  t − 3  3 − t φ x2 x2 (t ) =  t − 5 5 − t  t − 7   y (t ) = φ xx (t − T )

a ≤ t ≤1 1≤ t ≤ 2 2≤t ≤3 3≤t ≤ 4 , φ x2 x2 (t ) = φ x2 x2 (− t ) 4≤t ≤5 5≤t ≤6 6≤t ≤7 t >7 ‫ در اﻳﻨﺼﻮرت‬،‫ ﺑﺎﺷﺪ‬h(t ) = x(T − t ) ‫)ب( اﮔﺮ ﭘﺎﺳﺦ ﺿﺮﺑﻪ‬ :‫)ج( دا رﻳﻢ‬

y (T ) = ∫ x(τ )h(T − τ )dτ T

T ≤ m  ∫ x 2 (t )dt    1

2

1

2

‫ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ‬ 1

y (t ) ‫ ﺑﺎ‬M

2

 T x 2 (t )dt   ∫ 

1

2

: ‫ﺣﺎل اﮔﺮداﺷﺘﻪ ﺑﺎﺷﻴﻢ‬

h(t ) =

m T

x 2 (t )dt

x(T − t ) ‫در اﻳﻦ ﺻﻮرت‬ 1

 T x 2 (t )dt  2  ∫  .‫ ﻣﺎﻛﺰﻳﻤﻢ اﺳﺖ‬h(T ) ‫ در اﻧﺘﺨﺎب ﺑﺎﻻ ﺑﺮاي‬y (T ) ‫واﺿﺢ اﺳﺖ ﻛﻪ‬

y (T ) = M

1

2


Y-Axis

Y-Axis

١٧٦

‫د‬

x1 L

x1 L1 ٤

١

t

٢

٣

٤

٦ ٧ ٨ ٥

(‫)د‬ ١ ٣ ١

٢

٤

t

-١ 2,67‫ﺷﻜﻞ ح‬ :‫ ؛ در اﻳﻨﺼﻮرت‬hL1 (t ) ‫ و‬Lt ، L1 ‫ و‬L ‫( ﻓﺮض ﻛﻨﻴﺪ ﭘﺎﺳﺦ ﺿﺮﺑﻪ‬ii)

x (t ) ∗ hL (t ) t = 4 = 4 x (t ) ∗ hL1 (t ) t = 4 = 2 x1 (t ) ∗ hL (t ) t =4 = 4


‫‪١٧٧‬‬

‫‪x1 (t ) ∗ hL1 (t ) t = 4 = 4‬‬ ‫ﺑﺮاي اﻧﻴﻜﻪ ﻛﺎر ﮔﻴﺮﻧﺪه ﺳﺎده ﺗﺮ ﮔﺮدد‪ x (t ) ،‬ﻫﻤﺎﻧﻄﻮر ﻛﻪ در ﺷﻜﻞ زﻳـﺮ ﻧـﺸﺎن داده ﺷـﺪه اﺳـﺖ ﺗﻐﻴﻴـﺮ‬ ‫دﻫﻴﺪ‪.‬‬ ‫‪ (2,68‬ﺳﻴﺴﺘﻤﻬﺎي رادار ﻛﺎرﺑﺮد دﻳﮕﺮي اﺳﺖ ﻛﻪ در آﻧﻬﺎ ﻓﻴﻠﺘﺮﻫﺎي ﻣﻨﻄﺒﻖ و ﺗﻮاﺑﻊ ﻫﻤﺒﺴﺘﮕﻲ ﻧﻘﺶ ﻣﻬﻤـﻲ‬ ‫دارﻧﺪ‪ .‬اﺳﺎس رادار ارﺳﺎل ﻳﻚ ﭘﺎﻟﺲ اﻟﻜﺘﺮوﻣﻐﻨﺎﻃﻴﺴﻲ ﺑﻪ ﺳﻮي ﻫﺪف‪ ،‬ﺑﺎزﺗـﺎب آن از ﻫـﺪف و در ﻧﺘﻴﺠـﻪ‬ ‫ﺑﺎزﮔﺸﺖ آن ﺑﻪ ﻓﺮﺳﺘﻨﺪه ﺑﺎ ﺗﺄﺧﻴﺮي ﻣﺘﻨﺎﺳﺐ ﺑﺎ ﻓﺎﺻﻠﻪ ﻫﺪف ﺗـﺎ رادارﺳـﺖ‪ .‬در ﺣﺎﻟـﺖ اﻳـﺪه آل ﺳـﻴﮕﻨﺎل‬ ‫درﻳﺎﻓﺘﻲ ﻧﻤﻮﻧﻪ ﺗﺄﺧﻴﺮ ﻳﺎﻓﺘﻪ و ﺗﻀﻌﻴﻒ ﺷﺪه ﺳﻴﮕﻨﺎل ارﺳﺎﻟﻲ اﺳﺖ‪.‬‬ ‫ﭘﺎﻟﺲ اﺻﻠﻲ ارﺳﺎﻟﻲ را ) ‪ p(t‬ﻓﺮض ﻛﻨﻴﺪ‪ .‬ﻧﺸﺎن دﻫﻴﺪ ﻛﻪ‬

‫) ‪φ pp = ( ) = max φ pp (t‬‬ ‫‪t‬‬

‫ﻳﻌﻨﻲ ) ( ‪ φ pp‬ﻣﺎﻛﺰﻳﻤﻢ ﻣﻘﺪار ) ‪ φ pp (t‬اﺳﺖ‪ .‬ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎدﻫﺎز اﻳﻦ ﻣﻌﺎدﻟﻪ ﻧﺘﻴﺠﻪ ﺑﮕﻴﺮﻳﺪ ﻛﻪ اﮔـﺮ ﺷـﻜﻞ ﻣـﻮج‬ ‫درﻳﺎﻓﺖ ﺷﺪه درﮔﻴﺮﻧﺪه ﺑﻪ ﺻﻮرت زﻳﺮ ﺑﺎﺷﺪ‬

‫) ‪x(t ) = a p(t − t‬‬ ‫ﻛﻪ در آن ‪ a‬ﻣﻘﺪاري ﺛﺎﺑﺖ اﺳﺖ‪ ،‬آﻧﮕﺎه‬

‫) ‪φ xp (t ) = max φ xp (t‬‬ ‫‪t‬‬

‫)راﻫﻨﻤﺎﻳﻲ‪ :‬ﻧﺎﻣﺴﺎوي ﺷﻮارﺗﺰ را ﺑﻪ ﻛﺎر ﺑﺮﻳﺪ‪(.‬‬ ‫ﭘﺲ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺳﺎده ﻓﺎﺻﻠﻪ ﻳﺎﺑﻲ راداري ﺑﺮ اﺳﺎس اﺳﺘﻔﺎده از ﻓﻴﻠﺘﺮ ﻣﻨﻄﺒﻖ ﺑﺎ ﺷﻜﻞ ﻣﻮﺟﻲ ارﺳـﺎﻟﻲ ) ‪ ، p(t‬و‬ ‫ﻳﺎﻓﺘﻦ زﻣﺎن ﻣﺎﻛﺰﻳﻤﻢ ﺷﺪن ﺧﺮوﺟﻲ اﻳﻦ ﺳﻴﺴﺘﻢ اﺳﺘﻮارﺳﺖ‪.‬‬ ‫ﺣﻞ‪:‬‬

‫‪φ pp (τ ) = ∫ p(τ ) p(t + τ )dt‬‬ ‫] ‪≤ [∫ p (τ )dτ ] [∫ p (t + τ )dτ‬‬

‫‪1‬‬ ‫‪2‬‬

‫‪2‬‬

‫‪2‬‬

‫‪1‬‬

‫‪2‬‬

‫‪≤ ∫ p 2 (τ )dτ‬‬ ‫ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ‪:‬‬

‫) ‪φ pp (τ ) ≤ φ pp ( ) ⇒ φ pp ( ) = max φ pp (t‬‬ ‫ﻧﻴﺰ‬

‫) ‪φ xp = φ pp (t − t ) ⇒ φ xp (t ) = φ pp ( ) = max φ xp (t‬‬


‫‪١٧٨‬‬

‫‪) (2,69‬اﻟﻒ( ﻓﺮض ﻛﻨﻴﺪ‬

‫) ‪g (t ) = x(t − τ‬‬ ‫در اﻳﻨﺼﻮرت‪:‬‬ ‫∞‪+‬‬

‫) (‪∫ r (t )u (t )dt = −r ′( ) = − g ′( ) − f ( ) − g ( ) f ′‬‬ ‫‪1‬‬

‫∞‪−‬‬

‫ﻧﻴﺰ‬ ‫∞‪+‬‬

‫‪g (t ) f ( )u1 (t )dt − ∫ g (t ) f ′( )u (t )dt‬‬ ‫∞‪−‬‬

‫∞‪+‬‬

‫∫‬

‫∞‪−‬‬

‫) (‪= − g ′( ) f ( ) − g ( ) f ′‬‬ ‫ﻛﻪ ﻣﺸﺎﺑﻪ ﺑﺎﻻﻳﻲ اﺳﺖ‪.‬‬ ‫)ج(‬ ‫∞‪+‬‬

‫‪g n ( ) = ∫ g (τ )u 2 (τ )dτ‬‬ ‫∞‪−‬‬

‫)د( ﻣﻲ ﺗﻮان ﻧﻮﺷﺖ‪:‬‬

‫= ‪∫ g (τ ) f (τ )u (τ ) d τ‬‬ ‫‪2‬‬

‫‪d2‬‬ ‫ = ‪= 2  g ( −t ) f ( −t )  t‬‬ ‫‪dt‬‬ ‫‪−d‬‬ ‫=‬ ‫ = ‪ g ′ ( −t ) f ( −t ) + g ( −t ) f ′ (t ) t‬‬ ‫‪dt ‬‬ ‫) ( ‪= g n ( ) f ( ) − 2 g ′ ( ) f ′ ( ) + g ( ) f ′′‬‬ ‫ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ‬

‫) ‪f (t )u 2 (t ) = f ( )u 2 (t ) − 2 f ′( )u1 (t ) + f ′′( )u (t‬‬ ‫‪ (2,70‬ﻣﻲﺗﻮاﻧﻴﻢ ﺑﻪ ﻗﻴﺎس ﺗﻮاﺑﻊ وﻳﮋه ﭘﻴﻮﺳﺘﻪ در زﻣﺎن‪ ،‬ﻳﻚ ﻣﺠﻤﻮﻋـﻪ ﺳـﻴﮕﻨﺎل وﻳـﮋه ﮔﺴـﺴﺘﻪ در زﻣـﺎن‬ ‫ﺗﻌﺮﻳﻒ ﻛﻨﻴﻢ‪.‬‬ ‫ﻓﺮض ﻛﻨﻴﺪ‬

‫]‪u −1 [n] = u[n‬‬ ‫]‪u = δ [n‬‬

‫و‬


‫‪١٧٩‬‬

‫]‪u1 [n] = δ [n] − δ [n − 1‬‬ ‫ﺗﻮاﺑﻊ زﻳﺮ را ﺗﻌﺮﻳﻒ ﻛﻨﻴﺪ‬ ‫]‪u k [n ] = u1 [n ][n]∗ ... ∗ u1 [n‬‬ ‫ ‬

‫ > ‪,k‬‬

‫‪ k‬ﺑﺎر‬

‫و‬ ‫]‪u k [n ] = u −1 [n ]∗ ... ∗ u −1 [n‬‬ ‫ ‬

‫ < ‪,k‬‬

‫‪ k‬ﺑﺎر‬

‫ﺗﻮﺟﻪ ﻛﻨﻴﺪ ﻛﻪ‬ ‫] ‪x[n ]∗ δ [n ] = x[n‬‬ ‫∞‬

‫]‪∑ x[m‬‬

‫= ]‪x[n ]∗ u[n‬‬

‫∞‪m = −‬‬

‫و‬

‫]‪x[n]∗ u −1 [n] = x[n] − x[n − 1‬‬ ‫)اﻟﻒ( ﻣﻘﺪار زﻳﺮ را ﺑﻴﺎﺑﻴﺪ‬ ‫∞‬

‫]‪∑ x[m]u [m‬‬ ‫‪1‬‬

‫∞‪m = −‬‬

‫)ب( ﻧﺸﺎن دﻫﻴﺪ ﻛﻪ‬

‫]‪x[n]u1 [n] = x[ ]u1 [n] − ( x[1] − x[ ])δ [n − 1‬‬

‫]‪= x[1]u1 [n] − ( x[1] − x[ ])δ [n‬‬ ‫)ج( ﺳﻴﮕﻨﺎﻟﻬﺎي ]‪ u 2 [n‬و ]‪ u3 [n‬را رﺳﻢ ﻛﻨﻴﺪ‪.‬‬ ‫)د( ]‪ u −2 [n‬و ]‪ u −3 [n‬را رﺳﻢ ﻛﻨﻴﺪ‪.‬‬ ‫)ﻫـ( ﻧﺸﺎن دﻫﻲ‬

‫د ﻛﻪ در ﺣﺎﻟﺖ ﻛﻠﻲ ﺑﺮاي > ‪ k‬دارﻳﻢ‬

‫‪n‬‬ ‫(‬ ‫!‪− 1) k‬‬ ‫= ]‪u k [n‬‬ ‫]‪(u[n]) − u[n − k − 1‬‬ ‫)‪(1-70-2‬‬ ‫!) ‪n!(k − n‬‬ ‫)راﻫﻨﻤﺎﻳﻲ‪ :‬از اﺳﺘﻘﺮاء اﺳﺘﻔﺎده ﻛﻨﻴﺪ‪ .‬از ﺑﻨﺪ )ج( ﻣﻲ داﻧﻴﻢ ﻛﻪ ]‪ ، u k [n‬ﺑﻬﺎزاي ‪ k = 2 , 3‬ﻣﻌﺎدﻟﻪ )م ‪-2‬‬ ‫‪ (1-70‬را ارﺿﺎ ﻣﻲ ﻛﻨﺪ‪ .‬ﺳﭙﺲ ﺑﺎ ﻓﺮض اﻳﻦ ﻛﻪ ]‪ uk [n‬ﻧﻴﺰ ﭼﻨﻴﻦ اﺳﺖ‪ ،‬ﺑﺎ ﻧﻮﺷﺘﻦ ]‪ u k +1 [n‬ﺑﺮﺣﺴﺐ‬ ‫]‪ u k [n‬ﻧﺸﺎن دﻫﻴﺪ ﻛﻪ ]‪ u k +1 [n‬ﻧﻴﺰ اﻳﻦ ﻣﻌﺎدﻟﻪ را ارﺿﺎ ﻣﻲ ﻛﻨﺪ‪(.‬‬

‫)و( ﻧﺸﺎن دﻫﻴﺪ ﻛﻪ در ﺣﺎﻟﺖ ﻛﻠﻲ ﺑﺮاي > ‪ k‬دارﻳﻢ‪.‬‬


‫‪١٨٠‬‬

‫]‪(n + k − 1)! u[n‬‬ ‫!)‪n!(k − 1‬‬

‫)م ‪(2-70-2‬‬

‫= ]‪u − k [n‬‬

‫)راﻫﻨﻤﺎﻳﻲ‪ :‬از اﺳﺘﻘﺮاء اﺳﺘﻔﺎده ﻛﻨﻴﺪ‪ .‬ﺗﻮﺟﻪ ﻛﻨﻴﺪ ﻛﻪ‬ ‫] ‪u −(k +1) [n] − u −(k +1) [n − 1] = u −k [u‬‬

‫)‪(3-70-2‬‬

‫ﺳﭙﺲ ﺑﺎ ﻓﺮض ﺻﺤﺖ ﻣﻌﺎدﻟﻪ )م ‪ (2-70-2‬ﺑﺮاي ]‪ ، u −k [n‬ﻧﺸﺎن دﻫﻴﺪ ﻛﻪ اﻳﻦ ﻣﻌﺎدﻟﻪ ﺑـﺮاي ] ‪u −(k +1) [n‬‬

‫ﻫﻢ ﻣﻌﺘﺒﺮﺳﺖ‪(.‬‬ ‫ﺣﻞ‪:‬‬ ‫دارﻳﻢ‪:‬‬ ‫∞‪+‬‬

‫]}]‪∑ x[m]u [m] = ∑ x[m{δ [m] − δ [m − 1‬‬ ‫‪1‬‬

‫∞‪m = −‬‬

‫‪m‬‬

‫]‪= x[ ] − x[1‬‬

‫)ب( دارﻳﻢ‪:‬‬

‫]]‪x[n]u1 [n] = x[ ]δ [n] − x[1]δ [n − 1] + [x[ δ [n − 1]] − x[ ]δ [n − 1‬‬ ‫]‪= x[ ]u1 [n] − {x[1] − x[ ]}δ [n − 1‬‬

‫]‪= x[ ]δ [n] − x[1]δ [n − 1] + x[1]δ [n] − x[1]δ [n‬‬ ‫]‪= x[1]u1 [n] − {x[1] − x[ ]}δ [n‬‬ ‫)ج( دارﻳﻢ‪:‬‬

‫]‪u 2 [n] = u1 [n]∗ u1 [n] = δ [n] − 2δ [n − 1] + δ [n − 2‬‬ ‫‪,‬‬ ‫]‪u3 [n] = δ [n] = −3δ [n − 1] + 3δ [n − 2] − δ [n − 3‬‬ ‫ﻃﺮﺣﻬﺎي ﺳﻴﮕﻨﺎﻟﻬﺎ در ﺷﻜﻞ ح‪ 2,70‬ﻧﺸﺎن داده ﺷﺪه اﻧﺪ‪ .‬ﺷﻜﻞ ح‪2,70‬‬ ‫‪٣‬‬

‫]‪u 2 [n‬‬

‫‪١‬‬

‫‪n‬‬

‫‪٣‬‬

‫‪١‬‬ ‫‪٢‬‬

‫‪-١‬‬

‫‪n‬‬

‫‪٠‬‬

‫‪-٣‬‬

‫)ج(‬

‫‪١‬‬

‫‪١‬‬

‫‪٠‬‬

‫‪٢‬‬

‫‪-٢‬‬


‫‪١٨١‬‬

‫‪١٠‬‬

‫‪٦‬‬

‫‪٦‬‬

‫‪٣‬‬ ‫‪١‬‬

‫‪n‬‬

‫‪٠ ١ ٢ ٣‬‬

‫]‪u −2 [n‬‬

‫‪٣‬‬ ‫‪١‬‬

‫‪...‬‬

‫‪n‬‬ ‫ﺷﻜﻞ )ح‪(2,70,1‬‬

‫)د( دارﻳﻢ‪:‬‬ ‫‪u − 2 [n ] = n + 1‬‬

‫ ≥‪n‬‬

‫‪,‬‬ ‫ ≥‪n‬‬

‫)‪(n + 1)(n + 2‬‬ ‫‪2‬‬

‫= ] ‪u − 3[n‬‬

‫ﺷﻜﻞ ﻫﺎ در ﺷﻜﻞ ح‪ 2,70‬ﻧﻤﺎﻳﺶ داده ﺷﺪه اﺳﺖ‪.‬‬ ‫)ﻫـ( وﺿﻌﻴﺖ ﺑﺮاي ‪ K = 1,2,3‬ﺻﺤﻴﺢ ﻫﺴﺘﻨﺪ‪ .‬ﻓﺮض ﻛﻨﻴﻢ ﺑﺮاي ‪ k‬درﺳﺖ ﺑﺎﺷﺪ‪ ،‬در اﻳﻦ ﺻﻮرت ﺑﺮاي‬

‫ > ‪u k +1 [n] = u1 [n]∗ u k [n] = −u k [n] − u k [n − 1] ، k‬‬ ‫ﺑﺎ اﺳﺘﺪﻻل‪ ،‬ﻣﻲ ﺗﻮاﻧﻴﻢ دﻟﻴﻞ ﺑﻴﺎورﻳﻢ ﻛﻪ ﺣﺎﻟﺖ ﻣﻮردﻧﻈﺮ ﺑﺮاي ﺗﻤﺎم > ‪ k‬ﺻﺤﻴﺢ اﺳﺖ‪.‬‬ ‫)و( ﺑﺮاي ‪ u −1 [n] = u[n] ، k = 1‬ﻛﻪ ﻧﺸﺎن ﻣﻲ دﻫﺪ ﻛﻪ وﺿﻌﻴﺖ ﺻﺤﻴﺢ اﺳﺖ‪ .‬ﺑﺮاي ‪k = 2‬‬

‫]‪(n + 1) = u[n] = (n + 1)u[n‬‬

‫= ] ‪u − 2 [n‬‬

‫!‪n‬‬ ‫ﻛﻪ دوﺑﺎره ﻧﺸﺎن ﻣﻲ دﻫﺪ ك وﺿﻌﻴﺖ درﺳﺖ اﺳﺖ‪ .‬ﻓﺮض ﻛﻨﻴﺪ ﻛﻪ ﺑﺮاي > ‪ k −1‬ﺻﺤﻴﺢ ﺑﺎﺷﺪ‪،‬‬

‫در اﻳﻦ ﺻﻮرت‪:‬‬ ‫]‪u −(k −1) [n ] = u −1 [n ] − u −k [n − 1‬‬

‫ﻧﻴﺰ‪:‬‬

‫!)‪(n + k − 2‬‬ ‫!) ‪n! (k − 2‬‬ ‫]‪(n + k − 1)! u[n] − (n + k − 2)! u[n − 2‬‬ ‫=‬ ‫!)‪(n − 1)! (k − 2‬‬ ‫!)‪n! (k − 1‬‬

‫= ]‪u − (k −1) [n‬‬


‫‪١٨٢‬‬

‫ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﻣﻘﺎﻳﺴﻪ ﻣﻌﺎدﻟﻪ ﺑﺎﻻ ﺑﺎ ﻣﻌﺎدﻟﻪ )ح‪ (2,70,1‬دارﻳﻢ‪:‬‬

‫]‪(n + k − 1)! u[n‬‬ ‫!)‪n!(k − 1‬‬

‫= ] ‪u − k [n‬‬

‫ﺑﺎ اﺳﺘﺪﻻل‪ ،‬ﻣﻲ ﺗﻮان دﻟﻴﻞ آورد ﻛﻪ وﺿﻌﻴﺖ ﺑﺮاي ﺗﻤﺎﻣﻲ > ‪ k‬ﺻﺤﻴﺢ اﺳﺖ‪.‬‬ ‫‪ (2,71‬دراﻳﻦ ﻓﺼﻞ از ﭼﻨﺪ وﻳﮋﮔﻲ و ﻣﻔﻬﻮم ﺳﺎده ﻛﻨﻨﺪه ﺗﺤﻠﻴﻞ ﺳﻴﺴﺘﻤﻬﺎي ‪ LTI‬اﺳﺘﻔﺎده ﻛﺮدﻳﻢ‪ .‬در اﻳـﻦ‬ ‫ﻣﺴﺌﻠﻪ ﻣﻲ ﺧﻮاﻫﻴﻢ دو ﺗﺎ از اﻳﻦ وﻳﮋﮔﻴﻬﺎ را دﻗﻴﻘﺘﺮ ﺑﺮرﺳﻲ ﻛﻨﻴﻢ‪ .‬ﺧﻮاﻫﻴﻢ دﻳﺪ ﻛﻪ در ﺑﻌﻀﻲ ﺣﺎﻻت ﺑـﺴﻴﺎر‬ ‫ﺧﺎص ﺑﺎﻳﺪ اﻳﻦ وﻳﮋﮔﻴﻬﺎ را ﺑﺎ دﻗﺖ و اﺣﺘﻴﺎط ﺑﻪ ﻛﺎرﺑﺮد‪ ،‬ﺣﺎل آﻧﻜﻪ در ﺣﺎﻟﺘﻬﺎي دﻳﮕـﺮ ﺑـﺪون وﺳـﻮاس از‬ ‫آﻧﻬﺎ اﺳﺘﻔﺎده ﻣﻲ ﻛﻨﻴﻢ‪.‬‬ ‫)اﻟﻒ( ﻳﻜﻲ از وﻳﮋﮔﻴﻬﺎي اﺳﺎﺳﻲ و ﻣﻬﻢ ﻛﺎﻧﻮﻟﻮﺷﻦ )در ﻫﺮ دو ﺣﺎﻟﺖ ﭘﻴﻮﺳﺘﻪ و ﮔﺴﺴﺘﻪ در زﻣﺎن( وﻳﮋﮔـﻲ‬ ‫ﺷﺮﻛﺖ ﭘﺬﻳﺮي اﺳﺖ‪ .‬ﻳﻌﻨﻲ اﮔﺮ ) ‪ ، x(t ) ، h(t‬و ) ‪ g (t‬ﺳﻪ ﺳﻴﮕﻨﺎل ﺑﺎﺷﻨﺪ دارﻳﻢ‬

‫)م ‪x(t ) ∗ [g (t ) ∗ h(t )] = [x(t ) ∗ g (t )] ∗ h(t ) = [x(t ) ∗ h(t )] ∗ g (t ) (1-71-2‬‬ ‫راﺑﻄﻪ ﻓﻮق ﺑﻪ ﺷﺮﻃﻲ درﺳﺖ اﺳﺖ ﻛﻪ ﻫﺮ ﺳﻪ ﻋﺒﺎرت ﺧﻮش ﺗﻌﺮﻳـﻒ و ﻏﻴـﺮ ﺑـﻲ ﻧﻬﺎﻳـﺖ ﺑﺎﺷـﻨﺪ‪ .‬ﭼـﻮن‬ ‫ﻣﻌﻤﻮﻻً اﻳﻦ ﺷﺮط ﺑﺮﻗﺮارﺳﺖ‪ ،‬در ﻋﻤﻞ ﻣﻌﻤﻮﻻً ﺑﺪون ﻫﻴﭻ ﻓﺮض و ﺗﻔﺴﻴﺮي راﺑﻄـﻪ ﻓـﻮق را ﺑـﻪ ﻛـﺎر ﻣـﻲ‬ ‫ﺑﺮﻳﻢ‪ .‬وﻟﻲ در ﺑﻌﻀﻲ ﺣﺎﻻت ﭼﻨﻴﻦ ﻧﻴﺴﺖ‪ .‬ﺑـﺮاي ﻣﺜـﺎل ﺳﻴـﺴﺘﻢ ﺷـﻜﻞ م ‪ 71-2‬را ﺑـﺎ ) ‪ h(t ) = u1 (t‬و‬ ‫) ‪ g (t ) = u (t‬در ﻧﻈﺮ ﺑﮕﻴﺮﻳﺪ‪.‬‬ ‫ﭘﺎﺳﺦ اﻳﻦ ﺳﻴﺴﺘﻢ را ﺑﻪ ورودي زﻳﺮ ﭘﻴﺪا ﻛﻨﻴﺪ‪.‬‬ ‫ﺑﺮاي ﺗﻤﺎم ﻣﻘﺎدﻳﺮ‬

‫‪x(t ) = 1‬‬

‫اﻳﻦ ﻛﺎر را ﺑﻪ ﺳﻪ ﻃﺮﻳﻖ ﺑﻴﺎن ﺷﺪه در ﻣﻌﺎدﻟﻪ )م ‪ (1-71-2‬اﻧﺠﺎم دﻫﻴﺪ‪:‬‬

‫‪x(t ) ‬‬ ‫‪→ h(t ) ‬‬ ‫‪→ g (t ) ‬‬ ‫) ‪→ y (t‬‬ ‫‪x(t ) ‬‬ ‫‪→ g (t ) ‬‬ ‫‪→ h(t ) ‬‬ ‫) ‪→ y (t‬‬ ‫ﺷﻜﻞ م ‪71-2‬‬ ‫)‪ (i‬اﺑﺘﺪا ﻛﺎﻧﻮﻟﻮﺷﻦ دو ﭘﺎﺳﺦ را ﺑﻴﺎﺑﻴﺪ و ﻧﺘﻴﺠﻪ ﺣﺎﺻﻞ را ﺑﺎ ) ‪ x(t‬ﻛﺎﻧﻮﻟﻮﺷﻦ ﻛﻨﻴﺪ‪.‬‬ ‫)‪ (ii‬اول ) ‪ x(t‬را ﺑﺎ ) ‪ ، u1 (t‬و ﺳﭙﺲ ﻧﺘﻴﺠﻪ را ﺑﺎ ) ‪ u (t‬ﻛﺎﻧﻮﻟﻮﺷﻦ ﻛﻨﻴﺪ‪.‬‬ ‫)‪ (iii‬اول ) ‪ x(t‬را ﺑﺎ ) ‪ u (t‬و ﺳﭙﺲ ﻧﺘﻴﺠﻪ را ﺑﺎ ) ‪ u1 (t‬ﻛﺎﻧﻮﻟﻮﺷﻦ ﻛﻨﻴﺪ‪.‬‬ ‫)ب( ﺑﻨﺪ )اﻟﻒ( را ﺑﻪ ازاي ﺳﻴﮕﻨﺎﻟﻬﺎي زﻳﺮ ﺗﻜﺮار ﻛﻨﻴﺪ‪.‬‬


‫‪١٨٣‬‬

‫‪x(t ) = e − t‬‬ ‫) ‪h(t ) = e −t u (t‬‬ ‫) ‪g (t ) = u1 (t ) + δ (t‬‬ ‫)ج( ﻫﻤﻴﻦ ﻛﺎر را ﺑﺎ ﺳﻴﮕﻨﺎﻟﻬﺎي زﻳﺮ اﻧﺠﺎم دﻫﻴﺪ‬ ‫‪n‬‬

‫‪1‬‬ ‫‪x[n] =  ‬‬ ‫‪2‬‬

‫‪n‬‬

‫‪1‬‬ ‫]‪h[n] =   u[n‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪1‬‬ ‫]‪g [n] = δ [n ] − δ [n − 1‬‬ ‫‪2‬‬ ‫ﭘﺲ در ﺣﺎﻟﺖ ﻛﻠﻲ ﺧﺎﺻﻴﺖ ﺷﺮﻛﺖ ﭘﺬﻳﺮي ﻛﺎﻧﻮﻟﻮﺷﻦ ﺗﻨﻬﺎ و ﺗﻨﻬﺎ ﺑﻪ ﺷﺮﻃﻲ ﺑﺮﻗﺮارﺳﺖ ﻛـﻪ ﺳـﻪ ﻋﺒـﺎرت‬

‫ﻣﻌﺎدﻟﻪ )م ‪ (1-71-2‬ﻣﻌﻨﻲ داﺷﺘﻪ ﺑﺎﺷﻨﺪ )ﻳﻌﻨﻲ ﺗﻌﺒﻴﺮ آﻧﻬﺎ ﺑﺮ ﺣـﺴﺐ ﺳﻴـﺴﺘﻤﻬﺎي ‪ LTI‬ﻣﻌﻨـﻲ دار ﺑﺎﺷـﺪ(‪.‬‬ ‫ﻣﺜﻼً در ﺑﻨﺪ )اﻟﻒ( ﻣﺸﺘﻖ ﮔﻴﺮي از ﻳﻚ ﺛﺎﺑﺖ و ﺳﭙﺲ اﻧﺘﮕﺮال ﮔﻴﺮي از آن ﻣﻌﻨﻲ دارد وﻟﻲ ﻓﺮآﻳﻨﺪ اﻧﺘﮕﺮال‬ ‫ﮔﻴﺮي ﻳﻚ ﺛﺎﺑﺖ از ∞‪ t = −‬و ﺳﭙﺲ ﻣﺸﺘﻘﮕﻴﺮي از آن ﻣﻌﻨﻲ ﻧﺪارد‪ ،‬و ﺗﻨﻬﺎ در ﭼﻨﻴﻦ ﻣﻮاردي اﺳـﺖ ﻛـﻪ‬ ‫ﻧﻤﻲ ﺗﻮان ﺧﺎﺻﻴﺖ ﺷﺮﻛﺖ ﭘﺬﻳﺮي را ﺑﻪ ﻛﺎر ﺑﺮد‪.‬‬

‫ﺳﻴﺴﺘﻤﻬﺎي وارون ﻫﻢ ﺑﻪ ﻣﺒﺤﺚ ﻓﻮق ﺑﺴﻴﺎر ﻣﺮﺗﺒﻂ اﺳﺖ‪ .‬ﺳﻴﺴﺘﻤﻲ ‪ LTI‬ﺑﺎ ﭘﺎﺳـﺦ ﺿـﺮﺑﻪ ) ‪h(t ) = u (t‬‬ ‫در ﻧﻈﺮ ﺑﮕﻴﺮﻳﺪ‪ .‬ﭼﻨﺎن ﻛﻪ در ﺑﻨﺪ )اﻟﻒ( دﻳﺪﻳﻢ ورودﻳﻬﺎﻳﻲ وﺟﻮد دارد‪ ،‬ﻣﺜﻼً ) ‪ = x(t‬ﺛﺎﺑﺖ ﻏﻴﺮ ﺻـﻔﺮ‪ ،‬ﻛـﻪ‬ ‫ﭘﺎﺳﺦ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺑﻪ آﻧﻬﺎ ﺑﻲ ﻧﻬﺎﻳﺖ ﻣﻲ ﺷﻮد‪ ،‬ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ ﺑﺮرﺳﻲ ﻣﺴﺌﻠﻪ وارون ﻛﺮدن اﻳﻦ ﺳﻴـﺴﺘﻢ ﺑـﺮاي ﺑﺎزﻳـﺎﺑﻲ‬ ‫ورودي ﺑﻲ ﻣﻌﻨﻲ اﺳﺖ‪ .‬اﻟﺒﺘﻪ اﮔﺮ ﺗﻨﻬﺎ ورودﻳﻬﺎﻳﻲ را در ﻧﻈﺮ ﺑﮕﻴﺮﻳﻢ ﻛﻪ ﺧﺮوﺟﻲ ﻣﺤـﺪودي دارﻧـﺪ‪ ،‬ﻳﻌﻨـﻲ‬ ‫ورودﻳﻬﺎﻳﻲ ﻛﻪ در راﺑﻄﻪ زﻳﺮ ﺻﺪق ﻛﻨﻨﺪ‪.‬‬ ‫)‪(2-71-2‬‬

‫∞ < ‪x(τ )dτ‬‬

‫‪t‬‬

‫∫‬

‫∞‪−‬‬

‫ﺳﻴﺴﺘﻢ ﻓﻮق وارون ﭘﺬﻳﺮﺳﺖ و وارون آن ﺳﻴﺴﺘﻢ ‪ LTI‬داراي ﭘﺎﺳﺦ ﺿﺮﺑﻪ ) ‪ u1 (t‬وارون آن اﺳﺖ‪.‬‬ ‫)د( ﻧﺸﺎن دﻫﻴﺪ ﺳﻴﺴﺘﻢ ‪ LTI‬ﺑﺎ ﭘﺎﺳﺦ ﺿﺮﺑﻪ ) ‪ u1 (t‬واروﻧﭙﺬﻳﺮ ﻧﻴﺴﺖ‪) .‬راﻫﻨﻤﺎﻳﻲ‪ :‬دو ورودي ﻣﺨﺘﻠﻒ ﭘﻴﺪا‬ ‫ﻛﻨﻴﺪ ﻛﻪ ﺧﺮوﺟﻲ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺑﻪ آﻧﻬﺎ‪ ،‬در ﺗﻤﺎم زﻣﺎﻧﻬﺎ ﺻﻔﺮ ﺑﺎﺷﺪ‪ (.‬ﻧﺸﺎن دﻫﻴﺪ اﮔﺮ ورودﻳﻬـﺎ در ﻣﻌﺎدﻟـﻪ )م ‪-2‬‬ ‫‪ (2-72‬ﺻﺪق ﻛﻨﻨﺪ‪ ،‬اﻳﻦ ﺳﻴﺴﺘﻢ واروﻧﭙﺬﻳﺮﺳﺖ‪] .‬راﻫﻨﻤﺎﻳﻲ‪ :‬در ﻣـﺴﺌﻠﻪ ‪ 44-1‬ﻧـﺸﺎن دادﻳـﻢ اﮔـﺮ ﺳﻴـﺴﺘﻢ‬ ‫‪ LTI‬ﺗﻨﻬﺎ ﺑﻪ ازاي ورودي = ) ‪ x(t‬در ﺗﻤﺎم زﻣﺎﻧﻬﺎ ﺻﻔﺮ ﺷﻮد‪ ،‬ﺳﻴﺴﺘﻢ واروﻧﭙﺬﻳﺮﺳﺖ؛ آﻳﺎ ﻣﻲ ﺗﻮان دو‬


‫‪١٨٤‬‬

‫ورودي ) ‪ x(t‬ﭘﻴﺪا ﻛﺮد ﻛﻪ در ﻣﻌﺎدﻟﻪ )م ‪ (2-71-2‬ﺻﺪق ﻛﻨﻨﺪ و در ﻛﺎﻧﻮﻟﻮﺷﻦ ﺑﺎ ) ‪ u1 (t‬ﻣﺘﺤﺪ ﺑـﺎ ﺻـﻔﺮ‬ ‫ﺑﺎﺷﻨﺪ؟[‬ ‫در اﻳﻦ ﻣﺴﺌﻠﻪ ﻣﻄﺎﻟﺐ زﻳﺮ را ﻧﺸﺎن دادﻳﻢ‪:‬‬ ‫‪ .1‬اﮔــﺮ ) ‪ ، x(t ) ، h(t‬و ) ‪ g (t‬ﺳــﻪ ﺳــﻴﮕﻨﺎل ﺑﺎﺷــﻨﺪ ﻛــﻪ ﺑــﺮاي آﻧﻬــﺎ ) ‪ ، h(t ) ∗ g (t ) ، x(t ) ∗ g (t‬و‬ ‫) ‪ x(t ) ∗ h(t‬ﻫﻤﮕﻲ ﺧﻮش ﺗﻌﺮﻳﻒ و ﻣﺤﺪود ﺑﺎﺷـﻨﺪ‪ ،‬ﺧﺎﺻـﻴﺖ ﺷـﺮﻛﺖ ﭘـﺬﻳﺮي )م ‪ (1-71-2‬ﺑﺮﻗـﺮار‬ ‫اﺳﺖ‪.‬‬

‫‪ .2‬ﻓﺮض ﻛﻨﻴﺪ ) ‪ h(t‬ﭘﺎﺳﺦ ﺿﺮﺑﻪ ﻳـﻚ ﺳﻴـﺴﺘﻢ ‪ LTI‬اﺳـﺖ و ﭘﺎﺳـﺦ ﺿـﺮﺑﻪ ﻳـﻚ ﺳﻴـﺴﺘﻢ دﻳﮕـﺮ ) ‪g (t‬‬ ‫ﺧﺎﺻﻴﺖ زﻳﺮ را دارد‪.‬‬ ‫)م ‪(3-71-2‬‬

‫) ‪h(t ) ∗ g (t ) = δ (t‬‬

‫ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ )‪ (1‬ﻣﻲ ﺗﻮاﻧﻴﻢ ﺑﺮاي ﺗﻤـﺎم ورودﻳﻬـﺎي ) ‪ x(t‬ﻛـﻪ ﺑـﻪ ازاي آﻧﻬـﺎ ) ‪ ، x(t ) ∗ h(t‬و ) ‪x(t ) ∗ g (t‬‬ ‫ﺧﻮش ﺗﻌﺮﻳﻒ و ﻣﺤﺪودﻧﺪ‪ ،‬دو ﺗﺮﻛﻴﺐ ﺳﺮي ﻧﺸﺎن داده ﺷﺪه در ﺷﻜﻞ م ‪ 71-2‬ﻫـﺮ دو ﺳﻴـﺴﺘﻢ ﻫﻤـﺎﻧﻲ‬ ‫اﻧــﺪ‪ ،‬ﭘــﺲ در ﺳﻴــﺴﺘﻢ ‪ LTI‬را ﻣــﻲ ﺗــﻮان وارون ﻳﻜــﺪﻳﮕﺮ داﻧــﺴﺖ‪ .‬ﻣــﺜﻼً اﮔــﺮ ) ‪ g (t ) = u1 (t‬و‬ ‫) ‪ ، h(t ) = u (t‬ﺗﺎ وﻗﺘﻲ ﺧﻮد را ﺑﻪ ورودﻳﻬﺎي ﺻﺪق ﻛﻨﻨﺪه در ﻣﻌﺎدﻟﻪ )م ‪ (2-71-2‬ﻣﺤﺪود ﻛﻨﻴﻢ‪ ،‬اﻳﻦ دو‬ ‫ﺳﻴﺴﺘﻢ وارون ﻳﻜﺪﻳﮕﺮﻧﺪ‪.‬‬ ‫ﭘﺲ ﻣﻲ ﺑﻴﻨﻴﻢ ﻛﻪ ﺧﺎﺻﻴﺖ ﺷﺮﻛﺖ ﭘﺬﻳﺮي ﻣﻌﺎدﻟﻪ )م ‪ (1-71-2‬و ﺗﻌﺮﻳـﻒ ﺳﻴـﺴﺘﻢ وارون ﻣﻌﺎدﻟـﻪ )م ‪-2‬‬ ‫‪ (3-71‬ﺑﻪ ﺷﺮﻃﻲ ﻣﻌﺘﺒﺮﻧﺪ ﻛﻪ ﺗﻤﺎم ﻛﺎﻧﻮﻟﻮﺷﻨﻬﺎي ﻣﻮﺟﻮد در آﻧﻬﺎ ﻣﺤـﺪود ﺑﺎﺷـﻨﺪ‪ .‬ﭼـﻮن در ﺗﻤـﺎم ﻣـﺴﺎﺋﻞ‬ ‫واﻗﻌﻲ اﻳﻦ ﺷﺮط ﺑﺮﻗﺮارﺳﺖ‪ ،‬اﻳﻦ ﺧﻮاص و ﺗﻌﺮاﻳﻒ را ﺑﺪون ﻫﻴﭻ ﻓﺮض و ﺗﻔﺴﻴﺮي ﺑـﻪ ﻛـﺎر ﻣـﻲ ﺑـﺮﻳﻢ‪.‬‬ ‫ﺗﻮﺟﻪ ﺳﻴﺴﺘﻤﻬﺎي ﮔﺴﺴﺘﻪ در زﻣﺎن ﻫﻢ ﺻﺎدق اﻧﺪ ]ﺑﻨﺪ )ج( ﻣﺴﺌﻠﻪ اﻳﻦ را ﻧﺸﺎن ﻣﻲ دﻫﺪ[‪.‬‬ ‫ﺣﻞ‪:‬‬ ‫)اﻟﻒ( دارﻳﻢ‪:‬‬

‫‪x(t ) ∗ [u1 (t ) ∗ u (t )] = x = 1; for all t.‬‬ ‫‪for all t‬‬

‫; = ) ‪[x(t ) ∗ u1 (t )]∗ u (t ) = u(t‬‬

‫و‬ ‫)ب( دارﻳﻢ‪:‬‬

‫ﺗﻌﺮﻳﻒ ﻧﺸﺪه = ) ‪[x(t ) ∗ u (t )]∗ u1 (t ) = ∞ ∗ u1 (t‬‬ ‫) ‪ h(t ) = e − t u (t‬و ‪ x(t ) = e − t‬و ) ‪ g (t ) = u1 (t ) + δ (t‬ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ‪:‬‬


‫‪١٨٥‬‬

‫‪x(t ) ∗ [h(t ) ∗ g (t )] = x(t ) = e − t‬‬ ‫ = ) ‪[x(t ) ∗ g (t )]∗ h(t‬‬ ‫ﺗﻌﺮﻳﻒ ﻧﺸﺪه =‬ ‫)ج( دارﻳﻢ‪:‬‬

‫∞‬

‫‪g (t ) ∗ [x(t ) ∗ h(t )] = g (t ) ∗ e −t ∫ 1dτ‬‬ ‫ ‬

‫) ‪( 2 ) ∗ δ [n] = (1 2‬‬ ‫‪n‬‬

‫‪n‬‬

‫‪x[n]∗ [[n]∗ g [n]] = 1‬‬

‫ = ]‪(x[n]∗ g [n]) ∗ h[n] = ∗ h[n‬‬ ‫‪,‬‬

‫∞ = ]‪(x[n]∗ h[n]) ∗ g [n] = (1 2 ) ∑1 ∗ g [n‬‬ ‫∞ ‪n‬‬

‫‪k = ‬‬ ‫‪‬‬ ‫)د( ﻓﺮض ﻛﻨﻴﺪ ) ‪ ، h(t ) = u1 (t‬دراﻳﻨﺼﻮرت اﮔﺮ ورودي ﺑﺮاﺑﺮ = ) ‪ x1 (t‬ﺑﺎﺷﺪ‪ ،‬ﺧﺮوﺟـﻲ ﺑﺮاﺑـﺮ اﺳـﺖ‬

‫ﺑﺎ = ) ‪ . y1 (t‬ﺣﺎل‪ ،‬اﮔﺮ ﺛﺎﺑﺖ ) ‪ x2 (t‬در اﻳﻨﺼﻮرت = ) ‪ . y 2 (t‬ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺗﻐﻴﻴﺮﻧﺎﭘﺬﻳﺮ ﻧﻴﺴﺖ‪.‬‬

‫اﮔﺮ = ) ‪ ∀t x2 (t‬‬ ‫‪x2 (τ )dτ = ‬‬ ‫∞‪−‬‬ ‫اﮔﺮ‬ ‫ ≠ ) ‪∞ x2 (t‬‬ ‫‪t‬‬

‫ﺣﺎل ﺗﻮﺟﻪ ﻛﻨﻴﺪ ﻛﻪ‪:‬‬ ‫‪t‬‬

‫ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ اﮔﺮ ∞ ≠ ‪∫ cdt‬‬ ‫∞‪−‬‬

‫∫‬

‫دراﻳﻦ ﺻﻮرت ﻓﻘﻂ = ) ‪ x2 (t‬ﻧﺘﻴﺠﻪ ﺧﻮاﻫﺪ داد‪:‬‬

‫ = ) ‪ y 2 (t‬ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺗﻐﻴﻴﺮﻧﺎﭘﺬﻳﺮ ﺑﺎ زﻣﺎن اﺳﺖ‪.‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪ δ ∆ (t ) (2,72‬را ﻳﻚ ﭘﺎﻟﺲ ﺑﻪ ارﺗﻔﺎع‬ ‫∆‬

‫در ∆ ≤ ‪ < t‬ﻓﺮض ﻛﻨﻴﺪ‪ .‬ﻧﺸﺎن دﻫﻴﺪ ﻛﻪ‬

‫‪d‬‬ ‫‪1‬‬ ‫]) ∆ ‪δ (t ) = [δ (t ) − δ ∆ (t −‬‬ ‫‪dt‬‬ ‫∆‬

‫ﺣﻞ‪:‬‬ ‫دارﻳﻢ‪:‬‬ ‫‪1‬‬ ‫]) ‪u (t ) ∗ [δ (t ) − δ (t − T‬‬ ‫∆‬

‫ﺑﺎ ﻣﺸﺘﻘﮕﻴﺮي از ﻃﺮﻓﻴﻦ دارﻳﻢ‪:‬‬

‫= ) ‪δ ∆ (t‬‬


‫‪١٨٦‬‬

‫‪d‬‬ ‫‪1‬‬ ‫]) ‪δ ∆ (t ) = u ′(t ) ∗ [δ (t ) − δ (t − T‬‬ ‫‪dt‬‬ ‫∆‬ ‫‪1‬‬ ‫]) ‪= δ (t ) ∗ [δ (t ) − δ (t − T‬‬ ‫∆‬ ‫‪1‬‬ ‫]) ‪[δ (t ) − δ (t − T‬‬ ‫∆‬ ‫‪ (2,73‬ﺑﺎاﺳﺘﻘﺮاء ﻧﺸﺎن دﻫﻴﺪ ﻛﻪ‬ ‫‪t k −1‬‬ ‫) ‪u (t‬‬ ‫!)‪(k − 1‬‬ ‫ﺣﻞ‪ :‬ﺑﺮاي ‪ . u −1 (t ) = u (t ) ، k = 1‬ﺑﻨﺎراﻳﻦ وﺿﻌﻴﺖ داده ﺷﺪه ﺑﺮاي ‪ k = 1‬ﺻﺤﻴﺢ اﺳﺖ‪.‬‬ ‫= ‪u −k‬‬

‫ﺣﺎل ﻓﺮض ﻛﻨﻴﺪ ﻛﻪ ﻣﻄﻠﺐ ﻓﻮق ﺑﺮاي ‪ k > 1‬ﺻﺤﻴﺢ ﺑﺎﺷﺪ‪.‬‬ ‫در اﻳﻨﺼﻮرت‪:‬‬ ‫) ‪u −1 (k + 1)(t ) = u (t ) ∗ u −k (t‬‬ ‫) ‪= ∫ u −k (t ) = ∫ u −k (τ‬‬ ‫ ≥ ‪t‬‬ ‫‪tk‬‬ ‫) ‪u (t‬‬ ‫!‪k‬‬

‫=‬

‫‪t‬‬

‫‪t‬‬

‫ ‬

‫∞‪−‬‬

‫‪τ k −1‬‬

‫!)‪(k − 1‬‬ ‫‪τk‬‬

‫‪t‬‬

‫∫=‬

‫ ‬

‫ > ‪k (k − 1)! τ = t‬‬

‫=‬


Issuu converts static files into: digital portfolios, online yearbooks, online catalogs, digital photo albums and more. Sign up and create your flipbook.