信号分析与处理第2版教学课件作者赵光宙第二章节－4拉普拉斯变换课件

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1、第三节连续信号的拉普拉斯变换分析拉普拉斯变换从傅立叶变换到拉普拉斯变换拉普拉斯变换的收敛域拉普拉斯变换的性质常用信号的拉普拉斯变换拉普拉斯反变换单边拉普拉斯变换信号的复频域分析拉普拉斯变换的几何表示拉普拉斯变换与傅立叶变换的关系由零极点图对傅立叶变换进行几何求解1一、拉普拉斯变换1、从傅立叶变换到拉普拉斯变换有几种情况不满足狄里赫利条件：指数增长信号功率型周期信号若乘一衰减因子为任意实数，则收敛，满足狄里赫利条件2象函数正LT原函数逆LTFT:实频率是振荡频率LT:复频率S是振荡频率，控制衰减速度双边拉普拉斯变换32、拉普拉斯变换的收敛

2、域为指数型衰减因子，它至多能使指数增长型函数满足绝对可积条件，或满足(2-111)有些函数，如、等，它们随t的增长速率比的衰减速度快，这些函数乘上衰减因子后仍不满足绝对可积条件，它们的拉普拉斯变换便不存在.即使是乘上衰减因子后能满足绝对可积条件，也存在一个σ的取值问题。42、拉普拉斯变换的收敛域乘上衰减因子后，能否满足绝对可积条件取决于信号x(t)的性质，也取决于σ的取值。把能使信号的拉普拉斯变换Xb(s)存在的s值的范围称为信号x(t)的拉普拉斯变换的收敛域，记为ROC。5双边拉氏变换收敛域6例1：求右边信号的拉普拉斯变换及其收敛域。

3、解：由拉普拉斯变换定义式可知上式积分只有在σ>－1时收敛，这时收敛域表示在以σ轴为横轴、jω轴为纵轴的平面上.S+1=σ+1＋jω78收敛，存在双边拉氏变换没有收敛域。不存在双边拉氏变换92、拉普拉斯变换的收敛域连续信号x(t)的拉普拉斯变换的收敛域的边界是s平面上平行于jω轴的直线。右边信号x(t)u(t-t0)的拉普拉斯变换如果存在，则其收敛域具有σ>σ0形式，即收敛域具有左边界σ0。左边信号x(t)u(-t+t0)的拉普拉斯变换如果存在，则其收敛域具有右边界σ0。双边信号的拉普拉斯变换如果存在，则其收敛域必为平面上具有左边界和右边

4、界的带状区域。如果时限信号的拉普拉斯变换存在，则其收敛域必为整个s平面。103、拉氏变换的基本性质（1）线性微分积分时移频移113、拉氏变换的基本性质（2）尺度变换终值定理卷积定理初值定理12例：周期信号的拉氏变换第一周期的拉氏变换利用时移特性利用无穷级数求和134、常用信号的拉氏变换145、拉普拉斯反变换部分分式法：将Xb(s)展开为部分分式，再求解x(t)留数法15例：求所对应的信号。解：对Xb(s)进行部分分式展开，得166、单边拉普拉斯变换实际信号一般都有初始时刻，不妨把初始时刻设为坐标原点，通常大家关心的信号都是的因果信号称

5、为信号x(t)的单边拉普拉斯变换积分下限取0-是为了处理在t=0包含冲激函数及其导数的x(t)时较方便176、单边拉普拉斯变换单边拉普拉斯变换只考虑信号区间，与t<0区间的信号是否存在或取什么值无关，因此，对于在t<0区间内不同，而在区间内相同的两个信号，会有相同的单边拉普拉斯变换18单边拉普拉斯变换具有的收敛域。由于单边拉普拉斯变换的收敛域单值，所以在研究信号的单边拉普拉斯变换时，把它的收敛域视为变换式已包含了，一般不再另外强调。信号的单边拉普拉斯变换可看成信号x(t)u(t)的双边拉普拉斯变换，可以用下式求出x(t)u(t)：式中的

6、X(s)为单边拉普拉斯，称上式为单边拉普拉斯反变换.单边拉普拉斯变换除时域微分和时域积分外，绝大部分性质与双边拉普拉斯变换相同，不再象双边拉普拉斯变换那样去强调收敛域。196、单边拉普拉斯变换－初值定理和终值定理初值定理：对于在t=0处不包含冲激及各阶导数的因果信号x(t)，若其单边拉普拉斯变换为X(s)，则x(t)的初值x(0+)可由下式得到终值定理：对于满足以上条件因果信号x(t)，若其终值x(∞)存在，则它可由下式得到20二、信号的复频域分析拉普拉斯变换的几何表示拉普拉斯变换与傅立叶变换的关系由零极点图对傅立叶变换进行几何求解2

7、11、拉普拉斯变换的几何表示如果信号x(t)是实指数或复指数信号的线性组合，则其拉普拉斯变换可表示为如果N(s)为Xb(s)的m次分子多项式，有m个根zj，D(s)为n次分母多项式，有n个根piXb(s)的零点Xb(s)的极点221、拉普拉斯变换的几何表示零极点图：如果在s平面上分别以“。”和“×”标出Xb(s)的零点和极点的位置，就得出的Xb(s)零极点图。在的零极点图中，标出了Xb(s)的收敛域后，就构成了拉普拉斯变换的几何表示，它除去可能相差一个常数因子外，和有理拉普拉斯变换一一对应，可以完全表征一个信号的拉普拉斯变换，进而表征这

8、个信号的基本属性。232、拉氏变换与傅氏变换的关系因果乘衰减因子24收敛域包含jω轴。只要将Xb(s)中的s代以jω，即为信号的傅立叶变换收敛域不包含jω轴。信号的傅立叶变换不存在，不能用将Xb(s)中s代