Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
(EOD).Reference information.pdf
Скачиваний:
23
Добавлен:
23.08.2013
Размер:
1.49 Mб
Скачать

page 81

2.9 z-TRANSFORMS

• For a discrete-time signal x[n ], the two-sided z-transform is defined by .X(z ) = x[n ]zn

n = –∞

 

 

 

 

 

The one-sided z-transform is defined by .XIn(zboth=)

n

cases,x[then z]z-transform is

 

 

 

 

n = 0

 

a polynomial in the complex variable z .

 

 

• The inverse z-transform is obtained by contour integration in the complex plane

1

n – 1

 

 

 

x[n ]= --------

 

dz . This is usually avoided by partial fraction inversion techniques,

X(z )z

 

j2π

°

 

 

 

 

similar to the Laplace transform.

• Along with a z-transform we associate its region of convergence (or ROC). These are the values of z for which Xis(zbounded) (i.e., of finite magnitude).

page 82

• Some common z-transforms are shown below.

Table 1: Common z-transforms

 

 

 

 

Signal

 

z-Transform

 

 

ROC

 

 

 

 

 

x[n ]

 

X(z )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

δ [n ]

 

1

 

 

 

 

 

 

 

All z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u[n ]

 

1

 

 

 

 

 

 

 

z

 

>1

 

 

 

 

 

 

 

---------------

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 – z–1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

nu[n ]

 

z–1

 

 

 

 

 

 

z

 

>1

 

 

 

 

 

 

 

----------------------

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1 – z

–1

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n2u[n ]

 

z–1(1 + z

–1 )

 

 

z

 

>1

 

 

 

 

 

 

----------------------------

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1 – z

–1

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

z

 

>

 

a

 

 

 

 

 

a

n

u[n ]

 

------------------

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 – az–1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

nanu[n ]

 

az–1

 

 

 

 

z

 

>

 

a

 

 

 

 

 

 

--------------------------

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1 – az

–1

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

z

 

<

 

a

 

 

(a

n

)u[n – 1

]

------------------

 

 

 

 

 

 

1 – az–1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(nan )u[n – 1

 

az–1

 

 

 

 

 

 

 

<

 

 

 

 

]

--------------------------

 

z

 

 

a

 

 

(1 – az

–1

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos 0n )u[n ]

1 – z–1 cos ω

0

 

 

z

 

>1

 

 

 

 

 

1------------------------------------------------ 2z–1 cos ω

 

0 + z–2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin 0n )u[n ]

z–1 sin ω

 

0

 

 

 

z

 

>1

 

1------------------------------------------------ 2z–1 cos ω

 

0 + z–2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

n

cos 0n )u[n

]

1 – az–1 cos ω 0

 

z

 

>

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

---------------------------------------------------------

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 – 2az–1 cos ω

0 + a2z–2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

page 83

Table 1: Common z-transforms

 

 

Signal

 

z-Transform

 

 

ROC

 

 

x[n ]

 

X(z )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

n

sin 0n )u[n

]

az–1 sin ω 0

 

z

 

>

 

a

 

 

---------------------------------------------------------

 

 

 

 

 

 

 

 

1 – 2az–1 cos ω

0 + a2z–2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n!

 

zk

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k!(n k )!u[n ]----------------------

-----------------------------

 

 

z

 

>1

(1 – z

–1

k + 1

 

 

 

 

 

 

 

 

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

• The z-transform also has various properties that are useful. The table below lists properties for the two-sided z-transform. The one-sided z-transform properties can be derived from the ones below by considering the signal x[n ]u[n ]instead of simply x[n ].

Table 2: Two-sided z-Transform Properties

Property

Time Domain

 

 

 

 

 

z-Domain

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ROC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Notation

x[n ]

 

X(z )

 

r2 <

 

 

 

z

 

 

 

 

<r1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x1[n ]

 

X1(z )

ROC

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2[n ]

 

X2(z )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ROC

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Linearity

α x1[n ]+ xβ2[n ]

 

α X1(z )+ βX2(z )

At least the intersec-

 

 

 

 

 

 

 

 

tion of ROC1 and

 

 

 

 

 

 

 

 

ROC2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Time Shifting

x[n k ]

 

z

k

X(z )

That of X(z ), except

 

 

 

 

z

 

 

= 0 if k >0 and

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

 

 

= if k <0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z-Domain Scaling

anx[n ]

 

X(a–1z )

 

a

 

r2 <

 

z

 

<

 

a

 

r1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Time Reversal

x[n ]

 

X(z

–1

)

1

 

<

 

 

z

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

----

 

 

<----

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r2

z-Domain

nx[n ]

 

 

dX(z )

r

2

 

<

 

z

 

 

 

 

<r

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Differentiation

 

 

z-------------

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dz

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

page 84

Table 2: Two-sided z-Transform Properties

Property

Time Domain

 

z-Domain

 

 

 

 

ROC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Convolution

x1[n ]*x2[n ]

X1(z )X2(z )

 

 

 

At least the intersec-

 

 

 

 

 

 

 

 

tion of ROC1 and

 

 

 

 

 

 

 

 

ROC2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Multiplication

x1[n ]x2[n ]

1

 

(v )X2

z

–1

 

At least

 

 

 

 

------- X1

-- v

dv

r

r

 

<

 

z

 

<r

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j2π °

 

v

 

 

 

1l

2l

 

 

 

 

 

1u

2u

Initial value theo-

x[n ]causal

x[0 ]=

lim X(z )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

rem

 

 

 

z → ∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.10 FOURIER SERIES

These series describe functions by their frequency spectrum content. For example a square wave can be approximated with a sum of a series of sine waves with varying magnitudes.

The basic definition of the Fourier series is given below.

a0

f(x ) = ---- +

2

n = 1

an

 

an cos nπ

x

+ bn sin

nπ

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

1 L

f(x )cos

nπ x

 

 

 

 

bn

1

L

nπ x

= --

---------L

dx

 

 

= --

f(x )sin

--------

dx

 

LL

 

 

 

 

 

 

 

 

L

L

L

2.11 TOPICS NOT COVERED (YET)

• To ensure that the omissions are obvious, I provide a list of topics not covered below. Some of these may be added later if their need becomes obvious.

• Frequency domain - Fourier, Bessel

Соседние файлы в предмете Электротехника