background image

             Subjec: Signals and Systems 
             Lecture 2  

Lecture: Dr.Manal Kadhim 

 

 

Electromechanical Eng.Department                                                         
Electromechanical Systems Branch                                             
Fourth Year. 

 

 
 

 

I

I

n

n

t

t

r

r

o

o

d

d

u

u

c

c

t

t

i

i

o

o

n

n

 

 

t

t

o

o

 

 

S

S

i

i

g

g

n

n

a

a

l

l

s

s

 

 

a

a

n

n

d

d

 

 

S

S

y

y

s

s

t

t

e

e

m

m

s

s

 

 

Example one 
 

Consider  the  CT  signal  x(t  )  =  sin(πt  )  plotted  in  Fig.  1  (a)  as  a  function  of  time. 

Discretize  the  signal  using  a  sampling  interval  of  T  =  0.25  s,  and  sketch  the 

waveform of the resulting DT sequence for the range −8 ≤ ≤ 8. 

Solution

 

 

 

Fig. 1. (a) CT sinusoidal signal                                  (b) DT sinusoidal signal [k


background image

             Subjec: Signals and Systems 
             Lecture 2  

Lecture: Dr.Manal Kadhim 

 

 

Electromechanical Eng.Department                                                         
Electromechanical Systems Branch                                             
Fourth Year. 

 

 
 

 

 

Example Two 

Consider  the  CT  signals  shown  in  Figure  (2).  Calculate  the  instantaneous  power, 

average power, and energy of signal. Classify this signals as power or energy signals. 

 

 

 

Figure (2) 

 

 

Solution 

The signal x() can be expressed as follows: 

 

The instantaneous power, average power, and energy of the signal are calculated as 

follows: 

 

Because x(t ) has finite energy (0 < Ex = 100 < ∞) it is an energy signal. 

 

Example Three 

Consider the following DT sequence: 

 


background image

             Subjec: Signals and Systems 
             Lecture 2  

Lecture: Dr.Manal Kadhim 

 

 

Electromechanical Eng.Department                                                         
Electromechanical Systems Branch                                             
Fourth Year. 

 

 
 

 

 

Determine if the signal is a power or an energy signal. 

Solution 

The total energy of the DT sequence is calculated as follows: 

 

Because Ef is finite, the DT sequence f [k] is an energy signal. 

In computing E f , we make use of the geometric progression (GP) series to calculate 

the summation. 

 

Example Four  

Classify  the  signal 

  as  a  power  signal  or  energy  signal  and  find  its 

power or energy. 

Solution 

 

 

 

 

 

 

 


background image

             Subjec: Signals and Systems 
             Lecture 2  

Lecture: Dr.Manal Kadhim 

 

 

Electromechanical Eng.Department                                                         
Electromechanical Systems Branch                                             
Fourth Year. 

 

 
 

 

 

The signal is power signal.

 

Example Five  

Plot the real and imaginary components of the exponential function x(t ) = exp[(j4π − 0.5)t ] for  

−4 ≤ t ≤ 4. 

Solution 

The CT exponential function is expressed as follows: 

 

 

 

The real and imaginary components of x(t ) are expressed as follows: 

 

 

 

To plot the real component, we multiply the waveform of a cosine function with 

 ω0 = 4π, as shown in Fig. 3 (a), by a decaying exponential exp(−0.5t ). 

The  resulting  plot  is  shown  in  Fig.  4  (a).  Similarly,  the  imaginary  component  is 

plotted by  multiplying the waveform of a sine function with ω0 = 4π, as shown in 

Fig. 3 (b), by a decaying exponential exp(−0.5t ). The resulting plot is shown in Fig. 

4 (b). 

 

 

Fig.(3):CT complex-valued exponential function x() = exp( jω0).  

(a) Real component; (b) imaginary component. 


background image

             Subjec: Signals and Systems 
             Lecture 2  

Lecture: Dr.Manal Kadhim 

 

 

Electromechanical Eng.Department                                                         
Electromechanical Systems Branch                                             
Fourth Year. 

 

 
 

 

 

Fig. (4): Exponential function () = exp[( j4π − 0.5)]. 

(a) Real component; (b) imaginary component. 

 

 

 

Signal operations 

An important concept in signal and system analysis is the transformation of a signal. 

In this section, we consider three elementary transformations that are performed on a 

signal  in  the  time  domain.  The  transformations  that  we  consider  are  time  shifting,  

time scaling, and time inversion. 

Time shifting 

The  time-shifting  operation  delays  or  advances  forward  the  input  signal  in  time. 

Consider  a  CT  signal  φ(t  )  obtained  by  shifting  another  signal  x(t)  by  T  time  units. 

The time-shifted signal φ() is expressed as follows: 

φ(t) = x(t + T). 

In other words, a signal time-shifted by is obtained by substituting in x(t) by  


background image

             Subjec: Signals and Systems 
             Lecture 2  

Lecture: Dr.Manal Kadhim 

 

 

Electromechanical Eng.Department                                                         
Electromechanical Systems Branch                                             
Fourth Year. 

 

 
 

 

(). If < 0, then the signal x() is delayed in the time domain. Graphically this 

is equivalent to shifting the origin of the signal  x() towards the right-hand side by 

duration along the t-axis. If > 0, then the signal x() is advanced forward in time. 

The  plot  of  the  time-advanced  signal  is  obtained  by  shifting  x(t  )  towards  the  left-

hand side by duration along the t-axis. 

Figure 5(a) shows a CT signal x(t) and the corresponding two time-shifted signals  

x(− 3) and x(+ 3).  

Fig. (5): Time shifting of a CTsignal. (a) Original CT signal x().  

(b) Time-delayed versionx(− 3) and (c) Time-advanced versionx(3)  

 

The theory of the CT time-shifting operation can also be extended to DT sequences. 

When a DT signal x[k] is shifted by time units, the delayed signal φ[k] is expressed 

as follows: 

φ[k] = x[m]. 

If < 0, the signal is said to be delayed in time. To obtain the time-delayed signal 

φ[k], the origin of the signal x[k] is shifted towards the right-hand side along the k-

axis by time units. On the other hand, if > 0, the signal is advanced forward in 

 


background image

             Subjec: Signals and Systems 
             Lecture 2  

Lecture: Dr.Manal Kadhim 

 

 

Electromechanical Eng.Department                                                         
Electromechanical Systems Branch                                             
Fourth Year. 

 

 
 

 

time. The time-advanced signal φ[k] is obtained by shifting x[k] towards the left-hand 

side along the k-axis by time units. 

Figure (6) shows a DT signal x[k] and the corresponding two time-shifted signals 

 x[k − 4] and x[k + 4]. 

 

Fig. (6): Time shifting of a DT signal. (a) Original DT signal x[k].  

(b) Time-delayed version x[− 4](c) Time-advanced version x[+ 4]  

 

Example Six 

Consider the signal 

. Determine and plot the time-shifted versions 

x(− 4) and x(+ 2). 

Solution 

The signal x(t ) can be expressed as follows: 

 

 

 

 

and is shown in Fig. 7(a). To determine the expression for x(t − 4), we substitute t by 

(t  −  4).  The  resulting  expression  is  given  by  the  function  x(t  −  4)  is  plotted  in  Fig. 

 


background image

             Subjec: Signals and Systems 
             Lecture 2  

Lecture: Dr.Manal Kadhim 

 

 

Electromechanical Eng.Department                                                         
Electromechanical Systems Branch                                             
Fourth Year. 

 

 
 

 

7(b). Similarly, we can calculate the expression for x(t + 2) by substituting t by(t + 2) 

in. The resulting expression is given by 

 

 

Fig. (7): 

Time 

shifting 

of the CT 

signal (a) 

Original 

CT 

signal x(

). (b) 

Time-

delayed 

version 

x(− 4) of the CT signal x().(c) Time-advanced version x(2) of the CT signal x(). 

 

Time scaling 

The  time-scaling  operation  compresses  or  expands  the  input  signal  in  the  time 

domain. A CT signal x(t) scaled by a factor in the time domain is denoted by x(ct). 

If > 1, the signal is compressed by a factor of c. On the other hand, if 0 < < 1 the 

signal is expanded.  

 

 

 

 


background image

             Subjec: Signals and Systems 
             Lecture 2  

Lecture: Dr.Manal Kadhim 

 

 

Electromechanical Eng.Department                                                         
Electromechanical Systems Branch                                             
Fourth Year. 

 

 
 

 

 

 

Fig.(8) : Example of Time scaling of the CT signal  

(a) Original CT signal x().(b) Time-compressed version x(2t) of x().  

(c) Time-expanded version x(0.5) of signal x(). 

 

The time scaling of the DT sequence in the following. 

Decimation:  If  a  sequence  x[k]  is  compressed  by  a  factor  c,  some  data  samples  of 

x[k]  are  lost.  For  example,  if  we  decimate  x[k]  by  2,  the  decimated  function  y[k

=x[2k] retains only the alternate samples given by x[0], x[2], x[4]. 

 


background image

             Subjec: Signals and Systems 
             Lecture 2  

Lecture: Dr.Manal Kadhim 

 

 

Electromechanical Eng.Department                                                         
Electromechanical Systems Branch                                             
Fourth Year. 

 

 
 

 

 

 

Time inversion 

The time inversion (also known as time reversal or reflection) operation reflects the 

input signal about the vertical axis (= 0). When a CT signal x(t) is time reversed, the 

inverted signal is denoted by x(−t). Likewise, when a DT signal x[k] is time-reversed, 

the inverted signal is denoted by x[−k]. 

Example Seven 

Sketch the time-inverted version of the causal decaying exponential signal  

 

 

which is plotted in Fig. 10(a). 

Solution 

To  derive  the  expression  for  the  time-inverted  signal  x(−t  ),  substitute  t  =  −α.  The 

resulting expression is given by 

 

 

Simplifying  the  above  expression  and  expressing  it  in  terms  of  the  independent 

variable t yields 

 

 

(9

)

 


background image

             Subjec: Signals and Systems 
             Lecture 2  

Lecture: Dr.Manal Kadhim 

 

 

Electromechanical Eng.Department                                                         
Electromechanical Systems Branch                                             
Fourth Year. 

 

 
 

 

 

 

Fig. (10): Time inversion of the CT signal (a) Original CT signal x(). 

(b) Time-inverted version x(−). 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


background image

             Subjec: Signals and Systems 
             Lecture 2  

Lecture: Dr.Manal Kadhim 

 

 

Electromechanical Eng.Department                                                         
Electromechanical Systems Branch                                             
Fourth Year. 

 

 
 

 

 

Example Eight 

Represent the DT sequence shown in Fig. 11(a) as a function of time-shifted DT unit 

impulse functions. 

fig.(11): The DT function in (a) is the sum of the shifted  

DT impulse functions shown in (b), (c), and (d). 

Solution 

The  DT  signal  x[k]  can  be  represented  as  the  summation  of  three  functions,  x1[k], 

x2[k], and x3[k], as follows: 

x[k] = x1[k] + x2[k] + x3[k], 

where x1[k], x2[k], and x3[k] are time-shifted impulse functions, 

x1[k] = δ[+ 1], x2[k] = 2δ[k], and x3[k] = 3δ[− 1], 

and  are plotted in Figs. 1. (b), (c),  and (d), respectively. The  DT  sequence  x[k]  can 

therefore be represented as follows: 

x[k] = δ[+ 1] + 2δ[k] + 3δ[− 1]. 

 

 

 




رفعت المحاضرة من قبل: ضرغام العزاوي
المشاهدات: لقد قام 4 أعضاء و 143 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل