DSP第三章Z变换0.ppt
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主要内容 §3-1 引言 §3-2-1 Z变换的定义及收敛域 §3-2-2 Z反变换 §3-3 Z变换的基本性质和定理 §3-4 Z变换与拉氏变换、傅氏变换的关系 §3-5 傅氏变换的一些对称性质 §3-6 离散系统的系统函数及频率响应 §3-1 引言 信号与系统的分析方法有时域、变换域两种。 一.时域分析法 1.连续时间信号与系统: 信号的时域运算,时域分解,经典时域 分析法,近代时域分析法,卷积积分。 2.离散时间信号与系统: 序列的变换与运算,卷积和,差分方程 的求解。 3.一些序列的收敛域 (1).预备知识 阿贝尔定理: 如果级数 ,在 收敛,那么,满足0≤|z||z+|的z,级数必绝对收 敛。|z+|为最大收敛半径。 (4)因果序列 [例2-3]求序列 的Z变换及收敛域。 3-2-2 Z反变换 一.定义: 已知X(z)及其收敛域,反过来求序列x(n)的变换称作Z反变换。 [例3-4] 已知 解: 1)当n≥-1时, 不会构成极点,所以这时C内只有一个一阶极点 因此 2)当n≤-2时,X(z)zn-1中的zn+1构成n+1阶极点。 因此C内有极点:z=1/4(一阶), z=0为(n+1) 阶极点;而在C外仅有 z=4(一阶)这个极点: 通常,X(z)可表成有理分式形式: 其中,M≥N时,才存在Bn;Zk为X(z)的各单极点,Zi为X(z)的一个r阶极点。而系数Ak,Ck分别为: 3.幂级数展开法(长除法) [例3-6] 试用长除法求 的z反变换。 解:收敛域为环状,极点z=1/4对应因果序列,极点z=4对应左边序列(双边序列) 5. 共轭序列 △ 10.序列的卷积和(时域卷积定理) 11.序列相乘(Z域卷积定理) 12.帕塞瓦定理(parseval) 其中“*”表示复共轭,闭合积分围线C在公共收敛域内。 (证明从略) §3-4 Z变换与拉氏变换、傅氏变换的关系 一.Z变换与拉氏变换的关系X(z)与Xa(s) 1.理想抽样信号的拉氏变换 设 为连续信号, 为其理想抽样信号, 则 2.Z变换与拉氏变换的关系( S、Z平面映射关系) S平面用直角坐标表示为: Z平面用极坐标表示为: 又由于 则: σ=0,即S平面的虚轴 r=1,即Z平面单位圆; σ Ω= 0,S平面的实轴 ω= 0,Z平面正实轴;Ω=Ω0,S:平行实轴的直线 ω= Ω0T,Z:始于原点的射线;Ω S:宽 的水平条带 ω 整个z平面. 二.Z变换和傅氏变换的关系X(z)与Xa(jΩ) 傅氏变换是拉氏变换在虚轴S=jΩ的特例, 映射到Z平面上为单位圆。 三.序列的傅氏变换 二.系统函数和差分方程的关系 结论:式中,z=cm是H(z)的零点,z=dk是H(z)的极点,它们都由差分方程的系数ak和bm决定。因此,除了比例常数b0/a0以外,系统函数完全由它的全部零点、极点来确定。 四.频率响应的几何确定 2.几点说明 (1). 表示原点处零极点,它到单位圆 的距离恒为1,故对幅度响应不起作用只 是给出线性相移分量ω(N-M)。 (2).单位圆附近的零点对幅度响应的谷点的 位置与深度有明显影响,当零点位于单 位圆上时,谷点为零。零点可在单位圆外。 (3).单位圆附近的极点对幅度响应的峰点位 置和高度有明显影响。极点在圆外,系统 不稳定。 零点在单位圆上0, 处;极点在 , 处 。 [例3-14] 设一阶系统的差分方程为: [解]: 对差分方程两边取Z变换: 五.IIR系统和FIR系统 1.无限长单位冲激响应(IIR)系统 如果一个离散时间系统的单位抽样响应h(n) 延伸到无穷长,即n→∞时,h(n)仍有值,这样的系 统称作IIR系统。 2.有限长单位冲激响应(FIR)系统 h(n)为有限长序列的系统 六.系统的频率响应的意义 主要内容 §3-1 引言 §3-2-1 Z变换的定义及收敛域 §3-2-2 Z反变换 §3-3 Z变换的基本性质和定理 §3-4 Z变换与拉氏变换、傅氏变换的关系 §3-5 傅氏变换的一些对称性质 §3-6 离散系统的系统函数及频率响应 152 (续上图) 153 (续上图) 154 (续上图) 155 (续上图) 156 (续上图) 157 (续上图) 158 例2:一个三阶系统具有三个零点和三个极点如
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