因果系统是指输出仅与当前和过去输入相关的系统,即输出不会出现在输入之前的时刻。以下是因果系统的典型例子及判定方法:
一、典型因果系统示例
线性时不变因果系统 - 示例:
$y(t) = x(t)\cos(t+1)$
该系统是因果的,因为输出$y(t)$仅取决于当前输入$x(t)$和过去输入(通过$\cos(t+1)$体现),而与未来输入无关。
离散时间因果系统
- 示例: $y[n] = 3f[n-1]$ 该系统是因果的,因为当前输出$y[n]$仅取决于$n-1$时刻的输入$f[n-1]$,满足因果性定义。因果信号示例
- 示例: $f(t) = f(t)\varepsilon(t)$ 该信号是因果的,因为当$t < 0$时,$f(t) = 0$,输出不会出现在输入之前。 二、判定方法时域判定
- 连续时间系统: 若冲激响应函数$h(t)$在$t < 0$时恒为0,则系统为因果系统。 - 离散时间系统
频域判定 - 系统函数$H(z)$的收敛域需位于右半平面(即所有极点位于收敛轴左侧),但此方法不常用。
三、非因果系统对比
反因果系统:
输出取决于未来输入,例如$y(t) = x(t+1)$。- 非因果系统:输出取决于未来输入(如$y(t) = x(t-2)$)。
四、物理意义
因果系统具有可实现性,符合物理世界的因果律,即“因在果前”。这一特性确保了系统在给定输入下能够产生合理的输出。