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信号与系统(第十章Z-变换).ppt

发布:2017-11-08约5.48千字共79页下载文档
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显然, 取决于 的变化。 当 时, 当 时, 有最小值。 随 呈单调变化。 在 处, 有最大值。 幅频特性 相频特性 一阶系统的频率特性: 当 时, a 1 0 幅频特性 相频特性 越小,极点靠原点越近,系统的频率响应越平缓,系统的带宽越宽;此时 衰减越快, 上升越快。 越大,极点靠单位圆越近,系统频响越尖锐,频响的极大值越大,系统带宽越窄,相位的非线性程度越厉害。 可以看出: 例2. 二阶系统: (系统欠阻尼) 极点: 零点: (二阶) 考查动点在单位圆上移动一周时,各极点矢量和零点矢量的长度与幅角的变化情况,即可得到二阶系统的频率特性。 1 当 从 时,在靠近 处频率响应会出现极大值。 若r越接近于1, 的峰值越尖锐。由于极点远离原点, 和 的变化速率越慢。 随着r减小,极点逐步靠近原点,频率响应趋于平坦,而 和 的变化速率会加快。 幅频特性 相频特性 二阶系统的频率特性: 当极点很靠近单位圆时,也可以从零极点图粗略确定系统的带宽。 更一般的情况,二阶系统也可能 有两个实数极点,此时系统处于过阻尼状态。其特性相当于两个一阶系统级联的结果。 (二阶系统具有重阶实数极点的情况) Z变换的许多性质与DTFT的性质相似,其推 论方法也相同。这里主要讨论其ROC的变化。 则 :包括 10.5 Z变换的性质 1. 线性: 如果在线性组合过程中出现零极点相抵消,则ROC可能会扩大。 2. 时移: 但在 和 可能会有增删。 由于信号时移可能会改变其因果性,故会使ROC 在 , 有可能改变。 若 则 3. Z域尺度变换: 若 则 时 收敛,故 时, 收敛。 当 时,即为移频特性。 若 是一般复数 ,则 的零极点不仅要将 的零极点逆时针旋转一个角度 ,而且在径向有 倍的尺度变化。 1/2 4. 时域反转: 若 (收敛域边界倒置) 则 信号在时域反转,会引起 的零、极点分布按倒量对称发生改变。 即: 与 的零极点呈共轭倒量对称。 如果 是 的零/极点,则 就是 的零/极点。由于 也是 的零/极点,因此 也是 的零/极点。 则 的ROC为 0 例: 的ROC为 若 5. 时域内插: 若 为 的整数倍 其它 则 证明: 6. 共轭对称性: 当 是实信号时, ,于是有 表明如果 有复数零极点,必共轭成对出现。 若 则 包括 如果在相乘时出现零极点抵消的情况则ROC 可能会扩大。 该性质是LTI系统Z变换分析法的理论基础。 则 7. 卷积性质: 若 8. Z域微分: 例1. 利用该性质可以方便地求出某些非有理函数 的反变换,或具有高阶极点的 的反变换。 若 则 例2: 9. 初值定理: 则 若 是因果信号,且 时有 显然当 证明:将 按定义式展开有: 10. 终值定理 : 若 是因果信号,且 , 除了在 可以有一阶极点外,其它极点均在单位圆内,则 证明: 在单位圆上无极点 除了在 可以有 单阶极点外,其它极点均在单位圆内, 这其实表明:如果 有终值存在,则其终 值等于 在 处的留数。 Z平面上极点位置与信号模式的关系示意图 10.6 常用信号的Z变换对 10.7 利用Z变换分析与表征LTI系统 一.系统特性与 的关系: (自学) Some Common Z-Transform Pairs Analysis and Characterization of LTI Systems Using Z-Transforms LTI系统的特性可以由 或 描述,因而也可以由 连同ROC来表征。 1. 因果性:如果LTI系统是因果的,则 时 有 所以 , 的ROC是最外部极点的外部, 并且包括 。 称为系统函数。系统的特性应该在系统函数中有所表现。
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