DSP第三章Z变换ppt课件.ppt

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1、第三章Z变换主要内容§3-1引言§3-2-1Z变换的定义及收敛域§3-2-2Z反变换§3-3Z变换的基本性质和定理§3-4Z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。二.变换域分析法1.连续时间信号与系统：信号与系统的频域分析、复频域分析。2.离散

2、时间信号与系统：Z变换，DFT(FFT)。Z变换可将差分方程转化为代数方程。§3-2-1Z变换的定义及收敛域一.Z变换定义：序列x(n)的Z变换定义如下：Z变换存在的充要条件是上面的级数收敛。二.收敛域1.定义:使序列x(n)的z变换X(z)收敛的所有z值的集合称作X(z)的收敛域.2.收敛条件：X(z)收敛的充要条件是绝对可和。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≤

3、z

4、<

5、z+

6、的z,级数必绝对收敛。

7、z+

8、为最大收敛半径。同样,对于级数，满足的z，级数必绝对收敛。

9、z_

10、为

11、最小收敛半径。0n2n1n(n)...(2).有限长序列结论：其收敛域应包括即充满整个Z平面。[例3-1]求序列的Z变换及收敛域。解：这相当时的有限长序列，x(n)n0n1..1...3.右边序列*第一项为有限长序列，第二项为z的负幂级数,第一项为有限长序列,其收敛域为0<

12、z

13、<∞;第二项为z的负幂次级数，由阿贝尔定理可知,其收敛域为Rx-<

14、z

15、≤∞;两者都收敛的域亦为Rx-<

16、z

17、<∞;Rx-为最小收敛半径。收敛域(4)因果序列即收敛域一定是某个圆的外部！它是一种最重要的右边序列,由阿贝尔定理可知收敛域为：当时，这

18、是无穷递缩等比级数。[例]求序列的Z变换及收敛域。解：*收敛域一定在模最大的极点所在的圆外。收敛域：*收敛域中没有极点；收敛域总是以极点为边界(5)左边序列x(n)0nn2第二项为有限长序列,其收敛域;第一项为z的正幂次级数，根据阿贝尔定理,其收敛域为;为最大收敛半径.[例2-3]求序列的Z变换及收敛域。同样的，当

19、b

20、>

21、z

22、时，这是无穷递缩等比级数，收敛。收敛域：*收敛域一定在模最小的极点所在的圆内。解(6)双边序列0nx双边序列指n为任意值时,x(n)皆有值的序列，即左边序列和右边序列之和。右边序列(因果)左边序列

23、Rx-

24、n

25、,a为实数，求其Z变换及收敛域。解这是一个双边序列，其Z变换为设若

26、a

27、<1，则存在公共收敛域其序列及收敛域如图所示。若

28、a

29、≥1，则无公共收敛域，因此也就不存在Z变换的封闭函数，这种序列如图。序列两端都发散，显然这种序列是不现实的序列。图双边序列及收敛域图Z变换无收敛域的序列3-2-2Z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。*X(z)与其收敛域一

30、起才能与序列一一对应z变换公式：积分路径C为收敛域内环绕原点的一条逆时针闭合单围线.0c1.留数法（围线积分法）由留数定理可知：*为c内的第k个极点，为c外的第m个极点，Res[]表示极点处的留数。二.求Z反变换的方法2、当Zr为l阶(多重)极点时的留数：留数的求法：1、当Zr为一阶极点时的留数：[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，求z反变换。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

31、C外仅有z=4(一阶)这个极点:2.部分分式法有理式：数字和字符经有限次加、减、乘、除运算所得的式子。有理分式：含字符的式子做分母的有理式，或两个多项式的商。分子的次数低于分母时称为真分式。部分分式：把x的一个实系数的真分式分解成几个分式的和，使各分式具有或的形式，其中x2+Ax+B是实数范围内的不可约多项式，而且k是正整数。这时称各分式为原分式的“部分分式”。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：的z反变换。[例3-

32、5]利用部分分式法，求解：分别求出各部分分式的z反变换（可查P43表3-1），然后相加即得X(z)的z反变换。3.幂级数展开法(长除法)x(n)的Z变换为Z-1的幂级数，所以在给定的收敛域内，把X(z)展为幂级数，其系数就是序列x(n)。如收敛域为

33、z

34、>Rx+，x(n)为因果序列，则X(z)展成Z的负幂级数。若收敛