前言
本章主要学习的内容为z变换、离散时间傅里叶变换(DTFT)、离散时间系统的z变换域和频域(傅里叶变换域)的分析。
在z变换中,主要考查z变换和z反变换的计算、z变换的性质
在DTFT中,主要考查序列傅里叶变换的定义、主要性质和对称性质以及求解。
在z变换域和频域分析中,学习的是离散线性移不变系统的频域表征,学习了LSI系统的描述、因果稳定条件以及频率响应的特点。
一、z变换与z反变换
1.1 z变换
可以类比于幂级数,需要掌握的知识有:无穷等比级数求和、收敛域。
有限长序列——收敛域至少是除z=0及z=∞的开域(0,∞)
右边序列——收敛域是以R为半径的圆的外部
左边序列——收敛域是以R为半径的圆的内部
双边序列——环状区域
z变换常用公式如下(需要记忆):
1.2 z反变换
z变换是已知幂级数的常数项,求幂级数的和
z反变换是已知幂级数的和,反求幂级数的常数项
联系复变函数的知识,需要掌握留数法、部分分式法和长除法
【留数法】
【部分分式法】
将X(z)展开成1/z的有理分式,再根据留数定理或公式求解。
【长除法】
按照幂级数展开的定义进行分析,解题步骤如下:
【典例】
1.3 z变换的性质
基于z变化的性质,还会考察利用z变化求解差分方程、z变换的抽象问题等。
二、DTFT
离散时间傅里叶变换,即序列的傅里叶变换。
2.1 序列傅里叶变换的定义
序列绝对可和是其傅里叶变换存在的充分条件。(一致收敛)
序列能量有限(平方可和)也是其傅里叶变换存在的充分条件。(均方收敛)
2.2 DTFT的主要性质
在巩固了上面的内容之后,还需要掌握下面这个表格列出的性质:
2.3 DTFT的对称性质
2.4 周期序列的傅里叶变换
三、LSI系统的频域表征
3.1 LSI系统的描述
掌握时域中的描述和在变换域中的描述。
-
时域中的两种描述:用单位抽样响应来表征;用常系数线性差分方程来表征输入输出关系
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变换域中的两种描述:用系统函数来表征;用频率响应来表征
3.2 因果稳定条件
-
时域条件
-
z域条件
将因果性和稳定性结合起来说明:
【例题】
3.3 频率响应的特点
详细内容请见PPT和参考书
主要考查内容有系统频率响应的意义和频率响应的几何确定法(重在理解)
最后需要大家去简单了解了一下,我们后续将要学习到的IIR系统和FIR系统的特点
【说明】本文内容主要参考自程佩清版本的《数字信号处理(第四版)》一书。