系统的单位脉冲响应h(n)的离散时间傅里叶变换
称为系统的频率响应,它表征了离散时间系统在频域中的特性。 一般来说, 其中,|
是复函数,表示为
|称为系统的幅度响应或幅度特性,arg[]称为系统的相位响应或相位特性。
系统的频率响应是以2π为周期的ω的连续函数,这一点和连续系统的频率响应是不同的,学习时应加以注意。若h(n)为实数,则系统的幅度响应在位响应是奇对称的。
2.傅里叶变换时域、频域对应关系
根据序列的傅里叶变换和离散傅里叶级数频域特性,再结合连续时间信号的傅里叶变换频域特性,我们可以得出傅里叶变换时、频域的一般对应关系:连续→非周期,离散→周期。这种对应关系很重要,要求熟记。 3.一些常用序列的z变换 (1)单位脉冲序列 Z[
]=1
区间内是偶对称的,而相
(2)实指数信号
,
,
,,
4.系统函数零极点分布对系统特性的影响
系统稳定的充要条件是系统函数H(z)的收敛域包括单位圆,一个稳定的因果系统的系统函数的所有极点都在单位圆内。对这些结论要能够理解。 5.频域采样定理
离散傅里叶变换相当于信号傅里叶变换的等间隔采样,也就是说实现了频域的采样,便于计算机计算。那么是否任一序列都能用频域采样的方法去逼近呢?这是一个很吸引人的问题。
6
我们考虑一个任意的绝对可和的序列x(n),它的z变换为
如果对X(z)单位圆上进行等距离采样
现在要问,这样采样以后,信息有没有损失?或者说,采样后所获得的有限长序列xN(n)能不能代表原序列x(n)。
开始
为了弄清这个问题,我们从周期序列
由于
所以
也即
是原非周期序列x(n)的周期延拓序列,其时域周期为频域采样点数N。在第一章
我们看到,时域的采样造成频域的周期延拓,这里又对称的看到,频域采样同样造成时域的周期延拓。
因此,如果序列x(n)不是有限长的,则时域周期延拓时,必然造成混叠现象,因而一定会产生误差。
对于长度为M的有限长序列,只有当频域采样点数N大于或等于序列长度M时,才有
即可由频域采样值X(k)恢复出原序列x(n),否则产生时域混叠现象,这就是所谓的频域采样定理。
7
例题
1.求,的反变换。
解:
X(z)全为一阶极点,故极点上的留数为: 所以
根据给定的收敛域,可知第一项对应于因果序列,第二项对应于左边序列,因此
2.已知H(z)=1-z^-N,利用几何法分析系统的幅频特性。
解:
H(z)的极点为z=0,这是一个N阶极点,它不影响系统的幅频特性。 零点有N个,令 z^N-1=0 则
,k=0,1,2...N-1
N个零点等间隔分布在单位圆上。当ω从0变化到2π时,每遇到一个零点,幅度为0,在两个零点的中间幅度最大,形成峰值。通常将图所示幅频特性的滤波器称为梳状滤波器。
3.对有限长序列
的Z变换在单位圆上进行5等份采样,得到采样值
8
,即
试根据频率采样定理求
,
。
的逆离散傅里叶变换
解:
3.快速傅里叶变换并不是一种新的变换,它是离散傅里叶变换的一种快速算法。
、重点与难点
1.DFT提高运算量的途径;
2.基2FFT的算法原理和FFT运算特点; 3.实序列FFT算法思路
2.画一个按时间抽取4点序列的基2FFT流图。在图上标明时域、频域各输入、输出项的排列顺序,并标出由第4根水平线(从上往
下数)发出的所有支路的系数。
9
解:
第四章
1掌握IIR和FIR两种滤波器的基本网络结构。
一、重点与难点
1.信号流图与方框图; 2.IIR滤波器的基本结构; 3.FIR滤波器的基本结构。
10