广东海洋大学：《数字信号处理 Digital Signal Processing》课程教学资源（PPT课件讲稿）第三章 z变换及离散系统的频域分析

第三章z变换及离散系 统的频域分析 课程名称:数字信号处理 任课教师:张培珍 授课班级:信计1081-1082

第三章 z变换及离散系 统的频域分析 课程名称：数字信号处理 任课教师：张培珍 授课班级：信计1081-1082

目3.1z变换 23.2z反变换 33.3z变换的性质和定理 ★{43.4z变换与拉氏变换和傅里叶变换的关系 53.5序列的傅里叶变换及性质 ★【36离散系统的频域分析 73.7综合实例

1 3.1 z变换 2 4 5 3 3.5 序列的傅里叶变换及性质 3.4 z变换与拉氏变换和傅里叶变换的关系 3.3 z变换的性质和定理 3.2 z反变换 6 3.6 离散系统的频域分析 7 3.7 综合实例

岱知识架构 z变换的定义与收敛域 z反变换 z变换 z变换的性质和定理 z变换与拉普拉斯变换的关系 z变换及离散系统的 频域分析 z变换与傅里叶变换的关系 序列的傅里叶变换及性质 离散系统的频域分析 序列傅里叶变换的对称性 离散系统的频域分析

3离散时间信号与离散时间系统 引言 时域分析法 信号与系统 傅里叶变换 的分析方法 连续 频域分析法/应普拉斯变换 复频域 Z变换 义离散 DFT变换

引言 3 离散时间信号与离散时间系统 信号与系统 的分析方法 时域分析法 频域分析法 拉普拉斯变换 傅里叶变换 Z变换 DFT变换 复频域 连续 离散

3离散时间信号与离散时间系统 3.1z变换 z变换的定义 双边:X()=∑Xm)2 Z变换 Matlab函数:F= trans( Z逆变换 Matlab函数:F= transl 单边:X(2)=2x(n)zn

z变换的定义 3.1 z变换 ( ) ( ) n n X z x n z  − =− =  3 离散时间信号与离散时间系统 Z变换Matlab函数: F=ztrans() Z逆变换Matlab函数: F=itrans()  + = − = 0 ( ) ( ) n n X z x n z 双边： 单边：

3 3Z变换 z变换的收敛域 对于任意给定序列x(m),使其z变换收敛的z平面上所 有z值的集合称为变换的收敛域。 收敛域一般用环状域来表示,其中取值可为零,取值 可为无穷大,如图所示。 jIme] 序列x(m)的z变换绝对收敛 的条件是绝对可和,即 ∑|(n)="< r R n=-00

z变换的收敛域 对于任意给定序列x(n)，使其z变换收敛的z平面上所 有z值的集合称为z变换的收敛域。 收敛域一般用环状域来表示，其中取值可为零，取值 可为无穷大，如图所示。 R x− R x+ Re[ ]z jIm[ ]z R x− o 序列x(n)的z变换绝对收敛 的条件是绝对可和，即 ( ) n n x n z  − =−    3 3.1 Z变换

3 3Z变换 例 x(n)=l(m),求其Z变换 x()=∑(m)z=∑ Y(z)存在的充分必要条件是 ∑z<∞,即2<1此时 n X(z)

例, 1 1 1 ( ) , 1, ( ) ( ) ( ) ( ) ( ), Z 1 1 0 0  − =    = = = − − = − = − =− −    z z X zz z X z x z u n z z x n u n n n n n n n 即 此 时 存在的充分必要条件是 求 其 变 换 3 3.1 Z变换

3 3Z变换 讨论几类序列Z变化的收敛域 1有限长序列x(m) x(m),n≤n≤n2 0,其他 其z变换为 X()=∑ x(n)z 若要∑Xm)=<,只要(m)=M< n 因为:2xXm)-<∑xn0(n2-n)M< 考虑到x(是有界的x(m)=<必有=叫<∞

讨论几类序列Z变化的收敛域 1.有限长序列 其z变换为 1 2 ( ) ( ) 0 x n n n n x n    =   ， ， 其他 2 1 ( ) ( ) n n n n X z x n z− = =  3 3.1 Z变换 n1 0 n2 n (n) . . . x 考虑到 是有界的， 必有 ， 因为： 若要 ，只要 ＝      = −        − − = − = − − = −    n n n n n n n n n n n n n n n x n x n z z x n z x n z n n M x n z x n z ( ) ( ) , ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) M 2 1 2 1 2 1 2 1

3 3Z变换 保证κ0,收敛域,00,n2>0,收敛域,0<2≤∞ (4)1=0,n2=0,特殊8(7)收敛域,0≤≤ 收敛域0<<∞也就是除2=0,=∞外的开域(O,∞ 即所谓“有限z平面”。 jIm[zl Rez

保证|z -n |<∞下面分四种情况来考虑其收敛域。 3 3.1 Z变换 ( ) 即所谓“有限 平面”。 收敛域 也就是除 外的开域 ， 特殊 收敛域， 收敛域， 收敛域， 收敛域， z z z z n n n z n n z n n z n n z 0 0, (0, ) (4) 0, 0, 0 (3) 0, 0, 0 (2) 0, 0, 0 (1) 0, 0, 0 1 2 1 2 1 2 1 2    = =   = =                   

3 3Z变换 例3.1序列x(m)=R(m)如图3.8所示,求其z变换及收敛域。 x(n) 解这是一个有限序列,其z变换为 2 X()=∑R(n)"=∑ =1+z-1+z2+z 图3.8序列R(m) 其收敛域为0<|z≤∞,即除原点之 外的整个z平面,如图3.9所示。 Rel 图3.9序列R(m)的收敛域

例3.1序列 如图3.8所示，求其z变换及收敛域。 1 x(n) 0 1 2 3 n 解 这是一个有限序列，其z变换为 3 4 1 2 3 4 1 0 1 ( ) ( ) 1 1 n n n n z X z R n z z z z z z  − − − − − − − =− = − = = = = + + + −   其收敛域为0<|z|≤∞，即除原点之 外的整个z平面，如图3.9所示。 Re[ ]z jIm[ ]z o 图3.8序列 4 x n R n ( ) ( ) = 4 R n( ) 图3.9 序列 R n 4 ( ) 的收敛域 3 3.1 Z变换