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56
Beijing Institute of Technology 数字信号处理 第二章 离散时间信号与系统分析基础

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  • Beijing Institute of Technology 数字信号处理

    第二章 离散时间信号与系统分析基础

  • 2 / 30

    数字化?

    n

    Is it the original continuous one?

    This one may be obtained through low-pass filtering 采样失真

  • 3 / 30

    数字化?

    __ s(t) = sin(2πf0t)

    -1.2

    -1

    -0.8

    -0.6

    -0.4

    -0.2

    0

    0.2

    0.4

    0.6

    0.8

    1

    1.2

    t

    s(t) @ fS f0 = 1 Hz, fS = 3 Hz

    -1.2

    -1

    -0.8

    -0.6

    -0.4

    -0.2

    0

    0.2

    0.4

    0.6

    0.8

    1

    1.2

    t

    __ s1(t) = sin(8πf0t)

    -1.2

    -1

    -0.8

    -0.6

    -0.4

    -0.2

    0

    0.2

    0.4

    0.6

    0.8

    1

    1.2

    t

    __ s2(t) = sin(14πf0t) -1.2

    -1

    -0.8

    -0.6

    -0.4

    -0.2

    0

    0.2

    0.4

    0.6

    0.8

    1

    1.2

    t

    采样失真

  • 4 / 30

    Aliasing examples

    Original one Reconstruction

    Beijing Institute of Technology

  • 5 / 30

    无损离散化的“度”

    若模拟信号的频谱带宽是有限的,则其时域 连续波形存在一定的冗余性,经过离散采样 后原有携带信息可实现无失真恢复,但是所 采用的采样频率必须大于原模拟信号频谱中 最高频率的两倍:fs ≥2fh 带通采样定理、多采样率问题

    Whittaker(s),Nyquist,Shannon,Kotel’nikov

    A signal s(t) with maximum frequency fMAX can be recovered if sampled at frequency fS>2fMAX.

  • 6 / 30

    采样定理图解:

    t

    f

    T1 T2 T3

    X(f )

    x(t)x(nT)

    mX(f m / T)

    =−∞

    +∑

    1/T1 1/T2 1/T3

    §2-1 连续时间信号的取样和抽样定理

  • 理想采样信号为: 冲激脉冲序列 是以采样间隔 为周期的周期性函数, 可用傅氏级数展开:

    采样定理的证明

    p (t)δ T

    ax̂(t) x (t)p (t)δ=

    an

    x (t) (t nT)∞

    =−∞

    = δ −∑

    an

    x (nT) (t nT)∞

    =−∞

    = δ −∑ an

    x (nT)∞

    =−∞

    ≠ ∑

    np (t) (t nT)

    δ=−∞

    = δ −∑2Tjm t

    mm

    C eπ

    =−∞

    = ∑

    sjm tm

    mC e

    ∞ω

    =−∞

    = ∑ sjm2 f tmm

    C e∞

    π

    =−∞

    = ∑

  • 其中

    采样定理的证明

    ( )

    2T

    2T

    2T

    T / 2 jm tm T / 2

    n

    T / 2 jm t

    T / 2n

    T / 2 jm t

    T / 2

    1C (t nT) e dtT

    1 (t nT)e dtT1 1(t)e dtT T

    π

    π

    π

    ∞−

    −=−∞

    ∞−

    −=−∞

    = δ −

    = δ −

    = δ =

    ∑∫

    ∑∫

    t

    p (t)δ

    T Ω

    FT[p (t)]δ2π/T

    2Tπ

    0jk t FTk k 0

    k kC e 2 C ( k )

    +∞ +∞Ω

    =−∞ =−∞

    ←→ π δ Ω − Ω∑ ∑2jm t FTT

    m m

    1 2 2e ( m )T T T

    π+∞ +∞

    =−∞ =−∞

    π π←→ δ Ω −∑ ∑

  • 理想采样信号的频谱为:

    采样定理的证明

    ( )

    2T

    s

    j t j ta

    jm t j ta

    m

    j( m )ta

    m

    a sm

    am

    ˆ ˆX( j ) x(t)e dt x (t)p (t)e dt

    1x (t) e e dtT

    1 x (t)e dtT

    1 X j mT1 2X j mT T

    π

    ∞ ∞− Ω − Ωδ−∞ −∞

    ∞∞ − Ω

    −∞=−∞

    ∞∞− Ω− Ω

    =−∞ −∞

    =−∞

    =−∞

    Ω = =

    =

    =

    = Ω − Ω

    π = Ω −

    ∫ ∫

    ∑∫

    ∑ ∫

  • 也可利用卷积定理证明:

    采样定理的证明

    ax̂(t) x (t)p (t)δ=

    [ ]( ) [ ]( )aX̂( j ) FT x (t) FT p (t) / 2δΩ = ∗ π

    2π/T

    2π/T = Ωs

    | Xa(jW) |

    − Ωh Ωh

    1

    2π/T = Ωs

    ˆ| X( j ) |Ω1/T

    FT [pδ(t)]

    信号采样后频谱成周期;防止混叠的采样条件是:

    hs Ω≥Ω 2

  • 11 / 30

    脉冲采样?

    1/ τ

    τ

    pδ(t) 2π/T

    2π/T = Ωs

    FT [pδ(t)] ˆ| X( j ) |Ω1/T

  • 12 / 30

    折叠频率与奈奎斯特频率

    1、折叠频率是相对于采样率而言的: 给定任意一个采样率Ωs ,存在一个折叠频率,其大小为Ω0 = Ωs/2

    2、信号中最高频率Ωh 为奈奎斯特频率 理论上能够再恢复出原信号的最小频率成为奈奎斯特采样率,即2Ωh

  • 13 / 30

    连续信号恢复

    H( j )ΩT

    a| X ( j ) |Ω

    2π/T = Ωs

    ˆ| X( j ) |Ω1/T

    Ώ

    Ώ

    Ώ

    时域内插:interpolation

    reconstruction

  • 14 / 30

    采样内插公式

    [ ][ ]

    [ ][ ]

    s

    s

    / 2j t j ta / 2

    s

    s

    1 Th (t) H( j )e d e d2 2sin t / 2 sin t / T

    t / 2 t / T

    ∞ ΩΩ Ω

    −∞ −Ω= Ω Ω = Ω

    π πΩ π

    = =Ω π

    ∫ ∫

    考虑理想低通滤波器,其单位脉冲响应为: 则根据卷积公式,滤波器的输出为:

    采样内插公式的推导

    aˆy(t) x(g)h (t g)dg∞

    −∞= −∫

    a a aˆ ˆX ( j ) X( j )H( j ) x (t) x(t) h (t)Ω = Ω Ω ⇔ = ∗

    H( j )Ω

    T

    −Ωs/2 Ωs/2

  • 采样内插公式的推导

    a an

    a an

    a an

    a

    y(t) x (g) (g nT) h (t g)dg

    x (g) (g nT)h (t g)dg

    x (nT)h (t nT)

    x (t)

    ∞ ∞

    =−∞−∞

    ∞∞

    =−∞ −∞

    =−∞

    = δ − −

    = δ − −

    = −

    =

    ∑∫∑ ∫∑

    a

    sin (t nT)Th (t nT) sinc (t nT)

    T(t nT)T

    π − π − = = − π −

    进一步得到: 其中

    ah (t nT)− 称为内插函数。

  • 16 / 30

    内插函数及波形

    nT

    (n+1)T (n−1)T

    (n+2)T (n−2)T

    (n+3)T (n−3)T

    [ ]sin (t nT) / T(t nT) / Tπ −

    π −

    h(t)

    noncausal

    nT nT

    0

  • 内插过程图示

  • reconstruction process

    noncausal *

  • 小结 频域上

    2π/T = Ωs

    ˆ| X( j ) |Ω1/T

    | Xa(jW) |

    − Ωh Ωh

    1

    时域上

    t

    [ ]sin t / Tt / Tπ

    π

    ×

    ×

    =

    =

  • 20 / 30

    staircase reconstructor: 阶梯恢复

    采样信号如何变成阶梯信号?

    h(t)

    T

    T

    阶梯成形滤波的频率响应 sin( fT) j fT

    fT| H(f ) T e |π − π

    π=

    f

    T

    0 fs 2fs −fs −2fs fs/2 −fs/2

    ideal reconstructor

    4dB

    causal

  • 21 / 30

    staircase reconstructor: 阶梯恢复

    H(jΩ )T

    2π/T = Ωs

    ˆ| X( j ) |Ω1/T

    Ώ

    Ώ

    Ώ

    a| X ( j ) |Ω

  • 22 / 30

    §2-2 离散时间信号的表示及运算规则

    1、公式法 2、集合法 3、单位取样序列的移位加权表示法 4、图示法

    0.05nx(n) e cos(0.2n) | n : integer−=

    x(n) {1,0.9323,0.8334,0.7104,...}=

    mx(n) x(m) (n m)∞ =−∞= δ −∑1,n m

    (n m)0,n m

    =δ − = ≠

    n

    x(n)

    一、离散时间信号的表示

  • 23 / 30

    §2-2 离散时间信号的表示及运算规则

    二、序列的运算及符号表示

    )()()( nnynx ω=•

    )()()( nnynx ω=±

    (标乘) )()( nnxa ω=•

    )()()( 21 nnnx ωω == (分支)

    )()( 0 nnnx ω=− (移位/延迟)

    移位算子

    Beijing Institute of Technology

  • 24 / 30

    §2-2 离散时间信号的表示及运算规则

    1 n 0(n)

    0 n 0=

    δ = ≠

    k 0u(n) (n k) (n) u(n) u(n 1)

    =

    = δ − δ = − −∑

    1、单位取样序列

    2、单位阶跃序列

    1 n 0u(n)

    0 n 0≥

    =

  • 25 / 30

    §2-2 离散时间信号的表示及运算规则

    N

    1 0 n N 1R (n)

    0 n 0,n N≤ = −

    = < ≥

    NR (n) u(n) u(n N)= − −

    3、矩形序列

    4、正弦序列

    x(n) sin( n)= ω

    n 0 1 2 −2 −1

    RN(n) 1

    N−1

    sin( n)ω

    n

    1

    t nTsin( t) sin T( n

    sin( n=

    Ω =

    =

    ω

    ))

    Tω = Ω模拟频率 数字频率 ω

  • 26 / 30

    §2-2 离散时间信号的表示及运算规则

    na n 0x(n)

    0 n 0 ≥

    =

  • 27 / 30

    序列的周期性

    正弦序列一定是周期序列吗?

    0 0

    0 0

    0 0 0 0

    0

    0 0

    x(n) a sin( n) x(n N) a sin[ (n N)]a sin[ n N]

    a sin( n) a intsin[ n N] N 2k (N,k : )TN 2k

    2 NTTN 2k k

    ger

    T T

    e

    = ω = + = ω +

    = ω + ω

    ⇔ω = ω + ω ⇒ ω = π

    ⇒ Ω = π

    π⇒ = π ⇒ =

    整周期取样所得正弦序列具有周期性

    0sin( n)ω

    T T0

    一、定义: n, x(n) x(n N)∀ = +

    二、例:

    Tω = Ω

    0 02 / TΩ = π

  • 28 / 30

    §2-3 离散时间线性非时变系统

    一、时域描述

    ∑∑+∞

    −∞=

    +∞

    −∞=

    −=−=kk

    knxkhknhkxnynh )()()()()( : )(

  • 29 / 30

    §2-3 离散时间线性非时变系统

    二、频域描述

    频率响应∑+∞

    −∞=

    − →=n

    njj enheH ωω )()(

    ∫−=π

    π

    ωω ωπ

    deeHnh njj )(21)(

    )()( )2( πωω += jj eHeH

    arg[ ( )]0

    0

    ( )( ) ( )( )

    j

    Mj r

    j rj j j H er

    Njj k

    kk

    b eY eH e H e eX e a e

    ω

    ωω

    ω ωω

    ω

    =

    =

    = = =∑

    Beijing Institute of Technology

    振幅特性 相位特性

    (h(n)的傅里叶变换)

  • 30 / 30

    §2-4 有关序列和系统的一些概念

    一、有关序列的一些概念 )()( * nxnx ee −=共轭对称:

    )()( * nxnx oo −−=共轭反对称:

    )]()([21)( * nxnxnxo −−=

    ( ) ( ) ( )e ox n x n x n= +则任意序列

    )]()([21)( , )( * nxnxnxnx e −+=∀

    周期→

    +=

    NNnxnx

    )()(周期序列:

    Beijing Institute of Technology

  • §2-7 Z变换 一、Z变换的定义

    ( ) ( ) nn

    j

    X z x n z

    z r e ω

    ∞−

    =−∞

    = = ⋅

    ∑ z是一个复变量

    ( ) ( )( ) ( ) ( ){ }nj n j n nn n

    X z x n r e x n r e F x n rω ω∞ ∞− − − −

    =−∞ =−∞

    ⇒ = ⋅ = ⋅ =∑ ∑

    Z变换是离散时间信号和系统的复频域变换,是序列的傅里叶变换推广,把不绝对可和的信号展成指数序列的求和形式。

  • §2-7 Z变换 二、收敛域(ROC Region of Convergence)

    ( ) ( )

    ( )

    Z Z

    z

    z

    n

    n

    n

    n

    x x

    x n x n z

    x n z

    R z R

    ∞−

    =−∞

    ∞−

    =−∞

    − +

    < ∞

    < <

    定义:使某一序列 的 变换 级数收敛的 平面

    上所有 值的集合。

    收敛条件:

    一般幂级数收敛域为 平面上某个环形区域:

    收敛域与零极点关系:收敛域以极点限定边界。

  • 33 / 30

    §2-7 Z变换 三、序列特性与收敛域

    1.有限长序列

    2.右边序列

    3.左边序列

    4.双边序列

  • 例:求单位取样序列 的z变换。 解:单位取样序列是有限长序列的特例, 所以其ZT为: 收敛域为: 即是整个Z平面。

    ( )nδ

    021 == NN

    [ ] ( ) 0δ( ) δ 1 1n n nn

    Z n n z z+∞

    − −=

    =−∞

    = = × =∑

    (1)有限序列

    ∞≤≤ z0

  • (2)右边序列 其ZT为 收敛域为: 如右图所示

    1( )( )0x n n N

    x nn

    ≥=

    ,  为其他值

    ∑∞

    =

    −=1

    )()(Nn

    nznxzX

    xz R −>

    Imj

    Re

    收敛域

    xR −

    Z平面

    当 ,该序列为因果序列 。其ZT的收敛域为 。 当 ,收敛域为 。

    01 ≥NxR z− < ≤ ∞

    1 0N < xR z− < < ∞

  • (3)左边序列 其ZT为:

    收敛域为:

    2( )( )0

    x n n Nx n

    n≤

    =

    ,  为其他值

    ∑−∞=

    −=2

    )()(N

    n

    nznxzX

    xz R +<Re

    收敛域 Z平面

    xR +

    jIm

    特例:如果左边序列的 ,则称该序列为逆因果序列,其收敛域为: 当 ,收敛域为

    02 ≤N0 xz R +≤ <

    2 0N < 0 xz R +<

  • (4)双边序列 双边序列是 从 一直延伸到 的序列,

    其可被看做是一个右边序列和一个左边序列的和。因此它的ZT为

    当 ,收敛域为 。 当 ,无收敛域。 和 分别左边序列和右边序列的ZT。

    n ∞− ∞+

    1

    0

    1 2

    ( ) ( ) ( ) ( )

    ( ) ( )

    n n n

    n n nX z x n z x n z x n z

    X z X z

    +∞ − +∞− − −

    =−∞ =−∞ =

    = = +

    = +

    ∑ ∑ ∑

    )(1 zX )(2 zX

    xz R −>xz R +<

    x xR R− +< x xR z R− +< <

    x xR R− +>

  • §2-9 逆Z变换

    1、留数围线积分法 2、幂级数展开法 3、部分分式展开法P47-48(用于双线性变化法)

  • §2-10 Z变换的定理与性质

    1、线性 2、序列的移位 3、乘指数序列 4、X(z)的微分 5、复数序列的共轭 6、初值定理 7、终值定理 8、序列的卷积 9、序列乘积的Z变换-复卷积定理 10、帕斯维尔定理

  • §2-8 L变换、F变换与Z变换关系

    一、序列Z变换与L变换关系

    ( ) ( ) ( )ˆ an

    x t x nT t nTδ∞

    =−∞

    = −∑理想取样信号:( ) ( )

    ( ) ( )

    ( ) ( )

    ( )

    ˆ ˆ st

    sta

    n

    sta

    n

    snTa

    n

    X s x t e dt

    x nT t nT e dt

    x nT t nT e dt

    x nT e

    δ

    δ

    ∞ −

    −∞

    ∞∞ −

    −∞=−∞

    ∞ ∞ −

    −∞=−∞

    ∞−

    =−∞

    =

    = −

    = −

    =

    ∑∫

    ∑ ∫

    ( ) ( ) nan

    X z x nT z∞

    =−∞

    = ∑ Z LsTz e=当 时, 变换就是 变换

  • §2-8 L变换、F变换与Z变换关系 1s ln

    ( )

    sT

    j

    j sT T j T

    T

    z e ZT

    s jz re

    z re e e e

    z r ez T

    ω

    ω σ

    σ

    σ

    ω

    = =

    = + Ω

    =⇒ = = =

    = =⇒

    ∠ = = Ω

    映射关系: 和

    直角坐标

    (极坐标)

  • jIm[ ]z

    Re[ ]z

    jIm[ ]z

    Re[ ]z

    1z =

    s与z关系

    z平面上单位圆

    由s平面变为z平面

    z T∠ = Ω

    Tz eσ=z

    z平面

    s 2Ω

    s 2−Ω

    jΩ

    σ2 /s TπΩ =

    0

    sjΩ

    σ

    s平面

    0

    sΩ

    sΩ

    jΩ

    σ0 sΩ

  • 43 / 30

    ( )( ) ( ) ( ) { ( ) }st j t t j t tx t e dt x t e dt x t e e dt F x t eσ σ σ∞ ∞ ∞− − + Ω − − Ω −

    −∞ −∞ −∞= = =∫ ∫ ∫

    L变换是连续时间信号与系统的复频域变换,是傅里叶变换的推广,它把不绝对可积展成了指数函数的积分形式。

    二、L变换与傅里叶变换的关系

    L变换 傅里叶变换 0σ =

    §2-8 L变换、F变换与Z变换关系

  • §2-8 L变换、F变换与Z变换关系

    三、序列Z变换与F变换关系

    ( ) ( ) ( )Z F 1

    | j j j nz en

    r

    X z X e x n eω ω ω∞

    −=

    =−∞

    =

    = = ∑

    单位圆上的 变换即序列的 变换,

    ( ) ( ) ( )( )

    ( ) ( ){ }

    | jnj j

    z ren

    n j n n

    n

    X z X re x n r e

    x n r e F x n r

    ωω ω

    ω

    ∞ −

    ==−∞

    ∞− − −

    =−∞

    = = ⋅

    = ⋅ =

    Z变换是离散时间信号和系统的复频域变换,是序列的傅里叶变换推广,把不绝对可和的信号展成指数序列的求和形式。

  • 45 / 30

    复频域分析

    x(t)

    x(n) x̂(t)

    sam

    plin

    g

    interpolation

    A/D

    X( j )Ω

    X̂(s) X(z)

    X̂( j )Ω

    0σ =

    X(s)

    jX(e )ω

    r 1=

    Tω = Ω

    / TΩ = ω

    s ln(z) / T=sTz e=

    周期延拓(1/T)

    周期延拓(1/T) 0σ =

    s j= σ + Ω jz r e ω= ⋅

  • §2-12 系统函数 一、系统函数的定义

    ( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )

    ( ) ( )( )( ) ( )

    ( ) ( )( )

    ( )

    1

    Z

    1j

    y n x n h n

    Y z X z H z

    Y zH z

    X z

    h n Z H z

    H z h n

    H z z

    H e ω

    = ∗

    =

    ⇒ =

    ⇒ =

    =

    系统函数 是单位取样响应 的 变换;

    如果 收敛域包含单位圆 ,则单位圆上的

    系统函数就是系统的频率响应 。

  • §2-12 系统函数 二、系统函数和差分方程

    ( ) ( )

    ( ) ( )

    ( ) ( )( )

    ( )( )

    ( )

    0 0

    0 0

    0

    0

    1

    1

    1

    1

    1

    1

    N M

    k rk r

    N Mk r

    k rk r

    Mr

    rrN

    kk

    kM

    rrN

    kk

    a y n k b x n r

    Z a z Y z b z X z

    b zY zH z

    X z a z

    c zH z A

    d z

    = =

    − −

    = =

    =

    =

    =

    =

    − = −

    ⇒ =

    ⇒ = =

    −⇒ =

    ∑ ∑

    ∑ ∑

    变换

    A除比例常数 以外,整个系统函数可由其全部极、

    零点确定。

  • §2-12 系统函数

    稳定系统

    系统的单位取样响应绝对可和 ,由H(z)级数绝对可和 得,系统函数H(z) 在单位圆 上收敛,则系统稳

    定。即系统的频响 存在。 因果系统 系统函数的收敛域为由离原点距离最远的H(z)的极点的圆的外部(

    含 )确定。

    稳定因果系统 系统函数H(z)必须从单位圆到 的整个区域收敛,即 。这

    说明系统函数的全部极点在单位圆内,收敛域包括单位圆。

    三、系统函数的收敛域

    ( )n

    h n∞

    =−∞

    < ∞∑( )z n

    nh n

    ∞−

    =−∞

    < ∞∑ 1z =( )jH e ω

    z = ∞

    ∞ 1 z≤ ≤ ∞

  • §2-12 系统函数 四、系统频率响应的几何确定法

    0

    jIm[ ]z

    Re[ ]z

    1C

    1D

    2D

    B1C B1D B

    2D B

    单位圆

    α ω

    ( )( )

    ( )( )

    ( )

    ( )

    1

    1 1

    1

    1 1

    1

    1

    M M

    r rM Nr r

    N N

    k kk k

    c z z cH z A Az

    d z z d

    − −= =

    = =

    − −= =

    − −

    ∏ ∏

    ∏ ∏

    ( ) ( )( )

    ( )1

    1

    Mj

    rj M Nj r

    Nj

    kk

    e cH e Ae

    e d

    ω

    ωω

    ω

    − − =

    =

    −=

    设收敛域包括单位圆,系统频率响应为:

    o Bjr kj

    r r k k

    z c d z e

    c OC d OD z e OB

    ω

    ω

    × =

    = = = =

    平面上零点 标志为“ ”极点 标志为“ ”,单位圆上 的位置用 表示

    ; ;

    ( ) ( ) 1

    1

    M

    rj M Nj r

    N

    kk

    C BH e Ae

    D B

    ωω − − =

    =

    =∏

  • §2-12 系统函数 四、系统频率响应的几何确定法

    ( ) ( ) 1

    1

    M

    rj M Nj r

    N

    kk

    C BH e Ae

    D B

    ωω − − =

    =

    =∏

    ( ) 1

    1

    M

    rj r

    N

    kk

    C BH e A

    D B

    ω =

    =

    = =∏

    ∏各零矢量模的连乘积

    各极矢量模的连乘积

    振幅响应:

    相位响应:

    ( ) ( )

    ( )1 1

    M N

    r kr k

    M N

    M N

    ϕ ω α β ω

    ω= =

    = − − −

    = −

    ∑ ∑零矢量幅角之和-极矢量幅角之和-

  • §2-12 系统函数 四、系统频率响应的几何确定法(图2-35)

    0 π 2π

    ( )jH e ω

    0

    jIm[ ]z

    Re[ ]z

    1C

    1D

    2D

    B1C B1D B

    2D B

    单位圆

    α ω

    系统函数的零极点矢量图 0 π 2π

    ( )ϕ ωπ

    π−系统的振幅特性和相位特性

    ( ) 1

    1

    M

    rj r

    N

    kk

    C BH e A

    D B

    ω =

    =

    =∏

    振幅特性:

    极点越靠近单位圆,振幅峰值越尖锐;

    零点越靠近单位圆,振幅越接近零(谷点)

  • §2-12 系统函数 相位特性: 设系统有M个零点,用mi,mo表示单位圆内、外的零点个数;有N个极点,用pi,po表示单位圆内、外极点个数;M=mi+mo;N=pi+po, 则当 由0正向变化2π时,单位圆内的一个零或极点的相位变化量为2π,单位圆外的一个零或极点的相位变化量为0。 因果稳定系统的极点全在单位圆内,系统相位变化为 分两种情况: (1)当全部零、极点集中在单位圆内 ,系统相位变化为0,成为因果性最小相位系统。 (2)当全部零点在单位圆外,全部极点在单位圆内 ,系统相位变化为 ,成为因果性最大相位系统。

    ( ) ( )

    ( )1 1

    M N

    r kr k

    M N

    M N

    ϕ ω α β ω

    ω= =

    = − − −

    = −

    ∑ ∑零矢量幅角之和-极矢量复角之和-

    ( ) ( ) 1

    1

    M

    rj M Nj r

    N

    kk

    C BH e Ae

    D B

    ωω − − =

    =

    =∏

    ω

    ( )arg[ ] 2 ( ) 2 ( ) 2 ( )j

    i i o oH e m p M N p m

    A

    ω

    π π π= − − − = −2 omπ−

    1 , 1

  • §2-12 系统函数 全通系统:在所有频率下振幅特性均为1的系统。

    53 / 30

    ( )

    ( ) 1 , 0 2

    ( )

    jap

    j jap

    H e

    H e e

    ω

    ω ϕ ω

    ω π= ≤ ≤

    =

    不改变幅度谱,仅改变相位谱,纯相位滤波,相位均衡。

    )()(

    1

    1

    10

    0

    11

    12

    2

    21

    12

    0

    0

    0

    zDzDz

    za

    zaz

    zazaazaz

    aza

    zaH(z)

    N

    N

    k

    kk

    N

    k

    kk

    N

    L

    k kk

    kk

    N

    k

    kk

    N

    k

    kNk

    −−

    =

    =−

    =−−

    −−

    =

    =

    +−

    =

    =

    ++++

    =

    ==

    二阶级联

    *

    *

    z=

    ( ) ( )

    jk k

    j j

    a a e

    D e D e

    ω

    ω ω−

    =

    ∴ =

    实数 ,令

    ⇓*( ) ( ) 1( )

    jj

    jD eH eD e

    ωω

    ω= =

    全通系统的极点和零点互为倒数关系。设 是零点,则 是极点。复零、极点以共轭对的关系出现。见图P60

    kz -1kz

  • §2-12 系统函数

    +∞

  • 55 / 30

    §2-12 系统函数

    10 , )( −≤≤• Nnnh

    6.有限(长)脉冲响应系统(FIR)

    ∑=

    −=•M

    k

    kk zbzH

    0)(

    ∑=

    −=•M

    kk knxbny

    0)()(

    Beijing Institute of Technology

  • 56 / 30

    作业

    第二章 习题:

    • 1、2、8、10、13,17、20、21、23、24

    Beijing Institute of Technology

    幻灯片编号 1数字化?数字化?Aliasing examples无损离散化的“度”采样定理图解:幻灯片编号 7幻灯片编号 8幻灯片编号 9幻灯片编号 10脉冲采样?折叠频率与奈奎斯特频率连续信号恢复采样内插公式幻灯片编号 15内插函数及波形幻灯片编号 17幻灯片编号 18小结staircase reconstructor: 阶梯恢复staircase reconstructor: 阶梯恢复§2-2 离散时间信号的表示及运算规则§2-2 离散时间信号的表示及运算规则§2-2 离散时间信号的表示及运算规则§2-2 离散时间信号的表示及运算规则§2-2 离散时间信号的表示及运算规则序列的周期性§2-3 离散时间线性非时变系统§2-3 离散时间线性非时变系统§2-4 有关序列和系统的一些概念§2-7 Z变换§2-7 Z变换§2-7 Z变换幻灯片编号 34幻灯片编号 35幻灯片编号 36幻灯片编号 37§2-9 逆Z变换§2-10 Z变换的定理与性质§2-8 L变换、F变换与Z变换关系§2-8 L变换、F变换与Z变换关系幻灯片编号 42幻灯片编号 43§2-8 L变换、F变换与Z变换关系复频域分析§2-12 系统函数§2-12 系统函数§2-12 系统函数§2-12 系统函数§2-12 系统函数§2-12 系统函数§2-12 系统函数§2-12 系统函数§2-12 系统函数§2-12 系统函数作业