數字訊號處理第二章 Z變換及離散時間系統系統分析

2021-08-07 13:26:10 字數 1981 閱讀 1495

參考書:《數字訊號處理-理論、演算法與實現》第二版 胡廣書 清華大學出版社

1. z變換的定義

1)z變換的定義方法

a)直接定義:x(z) = ∑x(n)(z的-n次冪),求和時n範圍為負正無窮

b)抽樣訊號的拉普拉斯變化過渡到z變換:r = exp(σts),w = ωts,z = rexp(jw)

2)拉普拉斯復變數s與z變換復變數z之間的對映規律

a)s直角座標,z極座標

b)s平面的jω軸對應z平面的單位圓;此時,拉普拉斯和z變換均變為傅利葉變換

c)s平面的左平面對映到z平面的單位圓內;s的右平面對映到z平面的單位圓外

d)f在jω軸上從負無窮到正無窮的過程中,每間隔fs,w從0變到2π,即在單位圓上繞了一周。所以由s平面到z平面的對映不是單一的,這是離散訊號的傅利葉變換是週期的根本原因

e)歸一化頻率: f' = f/fs,w = 2πf'

離散序列做detf時實頻率軸定標的物理解釋:實際頻率f、角頻率ω、圓周頻率w、歸一化頻率f'之間的對應關係

2. z變換的收斂域

1)研究意義:據roc研究z變換的存在性和唯一性;由roc的形態,大致推斷其所對應訊號是右邊序列、左邊序列、雙邊序列、因果序列、有限長序列

2)求訊號的z變換和收斂域

3)有限長序列的收斂域:

a)n1>=0,n2 >0,roc是除去原點的整個復平面 |z|>0

b)n1<0, n2<= 0,roc是除去無窮遠點的整個復平面 |z| 《正無窮

c)n1<0,n2 >0,roc是除去無窮遠點和原點的整個復平面 0<|z| < 正無窮

4)右邊序列:某一圓外部

a)因果序列:某一半徑為圓的圓外部分

b)非因果序列:n1<0, n2= 無窮遠點,roc :(rx,正無窮)

5)左邊序列:某一圓內

a)非因果序列

b)n2>0 不包括原點;n2<=0,包含原點

6)雙變序列:左右兩序列的roc交集

3. z變換的性質

1)線性:roc為交集

2)時移性質:

a)右移因果序列新序列的z變換不變

b)左移因果序列新序列的z變換 z(x(n+k)) = z的k次冪[x(z) -∑x(n)*z的-n次冪 (n值從0到k-1)]

c)序列的指數加權性質

d)序列的線性加權性質:x(z)為x(n)的z變換,則nx(n)的z變換為 -z(dx(z)/dz)

e)時域卷積性質:

3) 一些典型訊號的z變換

4. 逆z變換

1)冪級數法(長除法):

a)將x(z)表示成乙個冪級數的形式,冪級數的係數為所求x(n)

b)根據roc推斷序列的形式(右邊序列、左邊序列...),長除法

2)部分分式法

a)典型訊號z變換 δ(n)---1;a的n次冪--(z/z-a);exp(-an) -- (z/(z-exp(-a)))

b)x(z)/z = a/... + b/... + c/...  確定a、b、c值,得出x(z)為多個多項式和的形式,然後反推x(n)

3)留數法

5. lsi的轉移函式

1)轉移函式的定義

a)線性移不變離散時間系統的描述方法:

4種:頻率響應、轉移函式差分方程、卷積關係

聯絡紐帶為系統的單位抽樣響應

b)lis系統差分方程   <--->    lsi系統的轉移函式

2)離散系統的零極分析

a)極零點分析是系統分析的主要內容之一

b)系統穩定性判據2

c)由極零圖估計系統的頻率響應

3)濾波的基本概念

6. iir系統的訊號流圖與結構

1)iir系統的訊號流圖

2)iir系統的直接實現

3)iir系統的級聯實現

4)iir系統的併聯實現

7. 用z變換求解差分方程

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