Tải bản đầy đủ (.pdf) (53 trang)

Biến đổi Z và ứng dụng vào hệ thống LTI rời rạc

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.93 MB, 53 trang )

Ch
Ch
: BI
: BI
Z V
Z V
H
H
3.1 BI
3.1 BI
Z
Z
3.2 BI
3.2 BI
3.3 PHÂN T
3.3 PHÂN T
Í
Í
CH
CH
N
N
ế
ế
u
u
x(n
x(n
)
)
nhân


nhân
qu
qu


th
th
ì
ì
: (*) (**)
: (*) (**)
3.1 BI
3.1 BI
N
N
Z
Z
3.1.1
3.1.1
Z:
Z:
1
0
( ) ( )
n
n
X z x n z

∞∞



−−

=
==
=
=
==
=

∑∑

→←
Z




 →
→→
→←
←←


−−
−1
Z

Bi
Bi



u
u
th
th


c
c
(*)
(*)
còn
còn
g
g


i
i
l
l
à
à
bi
bi
ế
ế
n
n

đ
đ


i
i
Z
Z
hai
hai
bên
bên
Bi
Bi
x(n
x(n
):
):
(*)
(*)
(**)
(**)
đ
đ
ó
ó
ế
ế
n
n

s
s


ph
ph


c
c


−∞=

=
n
n
znxzX )()(
Mi
Mi


n
n
h
h


i
i

t
t


c
c


a
a
bi
bi
ế
ế
n
n
đ
đ


i
i
Z
Z
-
-
l
l
à
à

t
t


p
p
h
h


p
p
t
t


t
t
c
c


c
c
á
á
c
c
gi
gi

á
á
tr
tr


Z
Z
n
n


m
m
trong
trong
m
m


t
t
ph
ph


ng
ng
ph
ph



c
c
sao
sao
cho
cho
X(z
X(z
)
)
h
h


i
i
t
t


.
.
+
++
++
++
++
++

+=
==
=

∑∑


∞∞

=
==
=
)2()1()0()(
0
xxxnx
n
1)(lim
1
<
<<
<

∞∞
∞→
→→

n
n
nx
R

x+
R
x-
R
O
C
Đ
Đ




á
á
p
p
d
d


ng
ng
êu
êu
chu
chu


n
n

Ti
Ti
Cauchy:
Cauchy:
M
M
:
:
h
h
:
:
V
V
í
í
d
d


3.1:
3.1:
c
c
á
á
c
c
t
t

í
í
n
n
hi
hi


u
u
h
h


u
u
h
h


n
n
sau
sau
:
:
V
V
í
í

d
d


3.2
3.2
:
:
Gi
Gi


i
i
:
:
(
((
( )
))
)
n
n
az

∑∑


∞∞


=
==
=

−−

=
==
=
0
1
1
1
1
)(

−−


−−

=
==
=
az
zX
azaz
n
n
n

>
>>
>⇔
⇔⇔
⇔<
<<
<



















−−


∞∞

∞→
→→

1lim
1
1

∑∑


∞∞

−∞
−∞−∞
−∞=
==
=

−−

=
==
=
n
n
znxzX )()(
[
[[
[
]

]]
]

∑∑


∞∞

−∞
−∞−∞
−∞=
==
=

−−

=
==
=
n
nn
znua )(

∑∑


∞∞

=
==

=

−−

=
==
=
0
.
n
nn
za
)()( nuanx
n
=
==
=
ROC
ROC
/a/
êu
êu









ế
ế
u
u
:
:
V
V
a
az
zX >
>>
>

−−

=
==
=

−−

Z:ROC;
1
1
)(
1
)1()( −
−−
−−

−−
−−
−−
−=
==
= nuanx
n
(
((
( )
))
)
m
m
za

∑∑


∞∞

=
==
=

−−


−−
−=

==
=
1
1
az <
<<
<⇔
⇔⇔

1lim
1
1
<
<<
<




















−−


∞∞
∞→
→→

n
n
n
za

∑∑


∞∞

−∞
−∞−∞
−∞=
==
=

−−

=

==
=
n
n
znxzX )()(
[
[[
[
]
]]
]

∑∑


∞∞

−∞
−∞−∞
−∞=
==
=

−−


−−
−−
−−
−−

−−
−=
==
=
n
nn
znua )1(

∑∑


−−

−∞
−∞−∞
−∞=
==
=

−−


−−
−=
==
=
1
.
n
nn

za
(
((
( )
))
)
1
0
1
+
++
+−
−−
−=
==
=

∑∑


∞∞

=
==
=

−−

m
m

za
(
((
( )
))
)
1)(
0
1
+
++
+−
−−
−=
==
=

∑∑


∞∞

=
==
=

−−

n
m

zazX
1
1
1


−−


−−

=
==
=
az
ROC
ROC
/a/
T
T
ì
ì
m
m
bi
bi
ế
ế
n
n

đ
đ


i
i
Z & ROC
Z & ROC
c
c


a
a
:
:
êu
êu








ế
ế
u
u

:
:
a)
a)
Tuy
Tuy
ế
ế
n
n
t
t
í
í
nh
nh
RROC : )()(
222
=→← zXnx
Z
RROC : )()(
111
=→← zXnx
Z
)()()()(
22112211
zXazXanxanxa
Z
+→←+
)1()()( −−−= nubnuanx

nn
ba
<
Gi
Gi
V
V
í
í
d
d


3.4
3.4
:
:


i
i
ROC
ROC


a
a

∩∩



∩∩

Á
Á
p
p
d
d


ng
ng
t
t
í
í
nh
nh
ch
ch


t
t
tuy
tuy
ế
ế
n

n
t
t
í
í
nh
nh
,
,
ta
ta
đư
đư


c
c
:
:
1
1
1
)(


→←
az
nua
Z
n

1
1
1
)1(


→←−−−
bz
nub
Z
n
bzR
<
:
2
→←−−−
Z
nn
nubnua )1()(
11
1
1
1
1
−−

+

bz
az

ROC
ROC
/a/
ROC
ROC
/b/
azR
>
:
1
bzaRRR
<
<

=
:
21
ROC
ROC
/b/
/a/
í
í
d
d


3.2
3.2
v

v
à
à
3.3,
3.3,
ta
ta
c
c
ó
ó
:
:
B
B
à
à
i
i
t
t


p
p
1.
1.
( ) [ ( ) ( )] ( )
n n
x n u n

= −
= −= −
= −3 2 4 3
b)
b)
D
D


ch
ch
theo
theo
th
th


i
i
gian
gian
a
az
nua
Z
n
>

→←


z:ROC;
1
1
)(
1
)1()( −= nuanx
n
)1()( −= nuanx
n
)1(.
1
−=

nuaa
n
az
az
az
Z
>

→←


:
1
1
1
RROC : )()( =→← zXnx
Z

R'ROC : )()(
0
0
=→←−

zXZnnx
n
Z

R
R
R'



=
V
V
í
í
d
d


3.5
3.5
:
:
ế
ế

u
u
:
:
ì
ì
:
:


i
i
:
:
Gi
Gi


i
i
:
:
í
í
d
d


3.2:
3.2:



y
y
:
:
c)
c)
Nh
Nh
)()(
1
nuanx
n
=
( ) ( ) ( ) ; : z
Z
n n
a x n a u n X a z R' a
az

−−


−−

= ←→ = >
= ←→ = >= ←→ = >
= ←→ = >


−−

1
1
1
1
RROC : )()( =→← zXnx
Z
RROC : )()(
1
azaXnxa
Z
n
=→←

)()(
2
nunx
=
( ) ( ) ( ) ( )
Z
n
n
x n u n X z u n z

∞∞


−−


=−∞
=−∞=−∞
=−∞
= ←→ =
= ←→ == ←→ =
= ←→ =

∑∑

Gi
Gi


i
i
:
:
ế
ế
u
u
:
:
ì
ì
:
:
V
V
í

í
d
d


3.6
3.6
:
:
é
é
t
t
à
à
1:;
1
1
1
>
>>
>

−−

=
==
=

−−


zR
z
d)
d)
)()( nunang
n
=
a
az
zXnuanx
Z
n
>

=→←=

z:ROC;
1
1
)()()(
1
RROC : )()( =→← zXnx
Z
RROC : )( =−→←
dz
dX(z)
znxn
Z
dz

zdX
zzGnnxng
Z
)(
)()()( −
−−
−=
==
=

→
→→
→←
←←
←=
==
=
az
az
az
>

=


:
)1(
21
1
Gi

Gi


i
i
:
:
í
í
d
d


5.1.1:
5.1.1:
ế
ế
u
u
:
:
ì
ì
:
:
V
V
í
í
d

d


3.7
3.7
:
:
ì
ì
m
m
e)
e)
ế
ế
u
u
:
:
ì
ì
:
:
(
)
)(1)( nuany
n
−=
a
az

zXnuanx
Z
n
>

=→←=

z:ROC;
1
1
)()()(
1
RROC : )()( =→← zXnx
Z
RXnx
Z
1ROC : )(z)(
-1
=→←−
(
)
)()()(1)( nxnuanuany
n
n
−=−=−=⇒

( )
a/1z:ROC;
az1
1

za1
1
)z(X)z(Y
1
1
1
<

=

==



V
V
í
í
d
d


3.8
3.8
:
:
ì
ì
m
m

Gi
Gi


i
i
:
:
í
í
d
d


3.2:
3.2:
Á
Á
p
p
d
d


ng
ng
t
t
í
í

nh
nh
ch
ch


t
t
đ
đ


o
o
bi
bi
ế
ế
n
n
s
s


:
:
f)
f)
RROC : )()( =→← zXnx
Z

RXnx
Z
=→← ROC : (z*)*)(*
g)
g)
RRROC : d )(
2
1
)()(
21
1
1121
∩=






→←


νν
ν
ν
π
c
Z
z
XXnxnx

h)
h)
N
N
X(z) )0(
∞→
=
Z
Limx
RROC : )()(
222
=→← zXnx
Z
RROC : )()(
111
=→← zXnx
Z
ế
ế
u
u
:
:
Th
Th
ì
ì
:
:
ế

ế
u
u
:
:
Th
Th
ì
ì
:
:
V
V
í
í
d
d


3.9
3.9
:
:
ì
ì
m
m
x(0)
x(0)
ế

ế
t
t
v
v
à
à
x(n
x(n
)
)
nhân
nhân
qu
qu


Gi
Gi


i
i
:
:
X(z) lim)0(
∞→
=
Z
x

RROC : )()(
222
=→← zXnx
Z
RROC : )()(
111
=→← zXnx
Z
)()()(*)(
2121
zXzXnxnx
Z
→←

1e lim
1/z
==
∞→Z
Th
Th
ì
ì
:
:
N
N
ế
ế
u
u

:
:
đ
đ


nh
nh


gi
gi
á
á
tr
tr


đ
đ


u
u
:
:
5.0:;
5.01
1
)()()5.0()(

1
>
>>
>

−−

=
==
=

→
→→
→←
←←
←=
==
=

−−

zROC
z
zXnunx
Z
n
2:;
21
1
)()1(2)(

1
<
<<
<

−−

=
==
=

→
→→
→←
←←
←−
−−
−−
−−
−−
−−
−=
==
=

−−

zROC
z
zHnunh

Z
n
25,0:;
)21(
1
.
)5.01(
1
)()()(
11
<
<<
<<
<<
<

−−
−−
−−

=
==
==
==
=

−−
−−
−−


zROC
zz
zHzXzY
25,0:;
)21(
1
.
3
4
)5.01(
1
.
3
1
11
<
<<
<<
<<
<

−−

+
++
+

−−



−−
−=
==
=

−−
−−
−−

zROC
zz
)1(2
3
4
)()5.0(
3
1
)(*)()( −−−−== nununhnxny
nn
Z
-1
V
V
í
í
d
d


3.10

3.10
:
:
ì
ì
m
m
y(n
y(n
) =
) =
x(n
x(n
)*
)*
h(n
h(n
),
),
ế
ế
t
t
:
:
)()5.0()( nunx
n
= )1(2)( −−−= nunh
n
Gi

Gi
:
:
Ch
Ch


a
a

∩∩


∩∩

X
X
1
1
(z)X
(z)X
2
2
(z)
(z)
x
x
1
1
(n)*x

(n)*x
2
2
(n)
(n)
x(0)=
x(0)=
lim
lim
X(z
X(z
-
-
>
>
)
)
x(n
x(n
)
)
nhân
nhân
qu
qu


R
R
1

1


R
R
2
2
x
x
1
1
(n)x
(n)x
2
2
(n)
(n)
R
R
X*(z*)
X*(z*)
x*(n)
x*(n)
1/R
1/R
X(z
X(z
-
-
1

1
)
)
x(
x(
-
-
n
n
)
)
R
R
-
-
z
z
dX(z)/dz
dX(z)/dz
nx(n
nx(n
)
)
R
R
X(a
X(a
-
-
1

1
z)
z)
a
a
n
n
x(n
x(n
)
)
R
R


Z
Z
-
-
n0
n0
X(z
X(z
)
)
x(n
x(n
-
-
n

n
0
0
)
)
Ch
Ch


a
a

∩∩


∩∩

a
a
1
1
X
X
1
1
(z)+a
(z)+a
2
2
X

X
2
2
(z)
(z)
a
a
1
1
x
x
1
1
(n)+a
(n)+a
2
2
x
x
2
2
(n)
(n)
R
R
X(z
X(z
)
)
x(n

x(n
)
)
dvv
v
z
XvX
j
C
1
21
)(
2
1








π
(z
(z
-
-
1
1
sin

sin
ω
ω
o
o
)/(1
)/(1
-
-
2z
2z
-
-
1
1
cos
cos
ω
ω
o
o
+
+
z
z
-
-
2
2
)

)
|z| >1
|z| >1
sin(
sin(
ω
ω
o
o
n)u(n
n)u(n
)
)
|z| >1
|z| >1
(1
(1
-
-
z
z
-
-
1
1
cos
cos
ω
ω
o

o
)/(1
)/(1
-
-
2z
2z
-
-
1
1
cos
cos
ω
ω
o
o
+
+
z
z
-
-
2
2
)
)
cos(
cos(
ω

ω
o
o
n)u(n
n)u(n
)
)
|z| < |a|
|z| < |a|
-
-
na
na
n
n
u(
u(
-
-
n
n
-
-
1)
1)
|z| > |a|
|z| > |a|
na
na
n

n
u(n
u(n
)
)
|z| < |a|
|z| < |a|
-
-
a
a
n
n
u(
u(
-
-
n
n
-
-
1)
1)
|z| > |a|
|z| > |a|
a
a
n
n
u(n

u(n
)
)
|z| <1
|z| <1
-
-
u(
u(
-
-
n
n
-
-
1)
1)
|z| >1
|z| >1
u(n
u(n
)
)


z
z
1
1
δ

δ
(n)
(n)
ROC
ROC
X(z
X(z
)
)
x(n
x(n
)
)
1
1
1


z
1
1
1

− az
21
1
)1(


− az

az
3.1.4 GI
3.1.4 GI


N Đ
N Đ


C
C


C
C
-
-
KHÔNG
KHÔNG
Đi
Đi


m c
m c


c
c
c

c


a X(z) l
a X(z) l
à
à
c
c
á
á
c gi
c gi
á
á
tr
tr


z t
z t


i đ
i đ
ó
ó
X(z) =
X(z) =



,
,
Đi
Đi


m không
m không
c
c


a X(z) l
a X(z) l
à
à
c
c
á
á
c gi
c gi
á
á
tr
tr


z t

z t


i đ
i đ
ó
ó
X(z) = 0.
X(z) = 0.
1 2 3 1
1 2 3
1
( )
( )( )( ) ( )
( )
( )
( ) ( )( )( ) ( )
( )
L
k
L k
M
M
k
k
z z
G z z z z z z z z
D z
X z G
B z z p z p z p z p

z p
=
=

− − − −
= = =
− − − −



•G là độ lợi
•z1, z2, z3,… được gọi là các điểm không (zero)
•p1, p2, p3,… là các điểm cực (pole)
•L là bậc của đa thức tử số;
•M là bậc của đa thức mẫu.
• X(z) là hàm hữu tỉ đúng khi L≤ M
3.1.4 GI
3.1.4 GI


N Đ
N Đ


C
C


C
C

-
-
KHÔNG
KHÔNG
Khi c
Khi c
á
á
c t
c t
í
í
n hi
n hi


u x(
u x(
n)
n)
hay đ
hay đ
á
á
p
p


ng xung h(n) l
ng xung h(n) l

à
à
th
th


c (c
c (c
ó
ó
tr
tr


s
s


th
th


c), c
c), c
á
á
c không v
c không v
à
à

c
c
á
á
c c
c c


c l
c l
à
à
th
th


c ho
c ho


c l
c l
à
à
c
c
á
á
c đôi liên
c đôi liên

hi
hi


p ph
p ph


c.
c.
Đ
Đ


bi
bi


u di
u di


n trên đ
n trên đ


th
th



,
,
đi
đi


m c
m c


c đư
c đư


c đ
c đ
á
á
nh d
nh d


u b
u b


ng x
ng x
v
v

à
à
đi
đi


m không đư
m không đư


c đ
c đ
á
á
nh d
nh d


u b
u b


ng o.
ng o.
Ví dụ 3.11: Xác định điểm cực và điểm không của tín hiệu
x(n) = a
n
u(n), a > 0
( )
z

X z
z a
az

−−

= =
= == =
= =

−−


−−

1
1
1
ROC : |z| > a
⇒ X(z) có một điểm cực p
1
= a
⇒ và một điểm không z
1
= 0
ROC
ROC
/a/
x
Ch

Ch
: BI
: BI
Z V
Z V
H
H
3.1 BI
3.1 BI
Z
Z
3.2 BI
3.2 BI
3.3 PHÂN T
3.3 PHÂN T
Í
Í
CH
CH
2.2.1 C
2.2.1 C


=
C
n
dzz)z(X
j
)n(x
1

2
1
π
V
V


i
i
-
-
đư
đư


ng
ng
cong
cong
kh
kh
é
é
p
p
k
k
í
í
n

n
bao
bao
quanh
quanh
g
g


c
c
t
t


a
a
đ
đ


trong
trong
m
m


t
t
ph

ph


ng
ng
ph
ph


c
c
,
,
n
n


m
m
trong
trong
mi
mi


n
n
h
h



i
i
t
t


c
c


a
a
X(z
X(z
),
),
theo
theo
chi
chi


u
u
(+)
(+)
ngư
ngư



c
c
chi
chi


u
u
kim
kim
đ
đ


ng
ng
h
h




Trên
Trên
th
th


c

c
t
t
ế
ế
,
,
bi
bi


u
u
th
th


c
c
(*)
(*)
í
í
t
t
đư
đư


c

c
s
s


d
d


ng
ng
do
do
t
t
í
í
nh
nh
ch
ch


t
t
ph
ph


c

c
t
t


p
p
c
c


a
a
ph
ph
é
é
p
p
l
l


y
y
t
t
í
í
ch

ch
phân
phân
vòng
vòng
C
C
á
á
c
c
phương
phương
ph
ph
á
á
p
p
bi
bi
ế
ế
n
n
đ
đ


i

i
Z
Z
ngư
ngư


c
c
:
:






(
*
)
Theo
Theo


thuy
thuy
ế
ế
t
t

th
th


ng
ng


,
,
bi
bi


u
u
th
th


c
c
bi
bi
ế
ế
n
n
đ
đ



i
i
Z
Z
ngư
ngư


c
c
theo
theo
t
t
í
í
ch
ch
phân
phân
vòng
vòng
(*)
(*)
đư
đư



c
c
x
x
á
á
c
c
đ
đ


nh
nh
b
b


ng
ng
t
t


ng
ng
c
c
á
á

c
c
th
th


ng
ng


t
t


i
i
t
t


t
t
c
c


c
c
á
á

c
c
đi
đi


m
m
c
c


c
c
c
c


a
a
h
h
à
à
m
m
:
:
Th
Th



ng
ng


t
t


i
i
đi
đi


m
m
c
c


c
c
b
b


i
i

c
c


a
a
đư
đư


c
c
đ
đ


nh
nh
ngh
ngh
ĩ
ĩ
a
a
:
:
[
[[
[ ]
]]

]
( )
( )
Re ( ) ( )( )
( )!
i
i
r
r
i
r
Z p
Z p
d
s F z F z z p
r
dz

−−


−−

=
==
=
=
==
=
 

  
 
= −
= −= −
= −
 
  
 

−−

1
1
1
1
Th
Th


ng
ng


t
t


i
i
đi

đi


m
m
c
c


c
c
đơn
đơn
c
c


a
a
đư
đư


c
c
đ
đ


nh

nh
ngh
ngh
ĩ
ĩ
a
a
:
:
[
[[
[
]
]]
]
Re ( ) ( )( )
i
i
i
Z p
Z p
s F z F z z p
=
==
=
=
==
=
= −
= −= −

= −
 
  
 
 
  
 


=
C
n
dzzzX
j
nx
1
)(
2
1
)(
π


c
c
á
á
c
c
đi

đi


m
m
c
c


c
c
c
c


a
a
X(z)z
X(z)z
n
n
-
-
1
1
n
n


m

m
trong
trong
đư
đư


ng
ng
cong C
cong C
-
-
th
th


ng
ng


c
c


a
a
X(z)z
X(z)z
n

n
-
-
1
1
t
t


i
i
đi
đi


m
m
c
c


c
c
z
z
ci
ci
Trong
Trong
đ

đ
ó
ó
:
:


Re ( )
i
n
Z p
i
s X z z

−−

=
==
=
 
  
 
=
==
=
 
  
 

∑∑


1
T
T
ì
ì
m
m
bi
bi
ế
ế
n
n
đ
đ


i
i
Z
Z
ngư
ngư


c
c
c
c



a
a
:
:
)2(
)(

=
z
z
zX


=
C
n
dzzzX
j
nx
1
)(
2
1
)(
π




=
C
n
dzz
z
z
j
1
)2(2
1
π







=

)2(
Re
z
z
s
n
Thay
Thay
X(z
X(z

)
)
v
v
à
à
o
o
(*),
(*),
ta
ta
đư
đư


c
c

≥≥


≥≥

)2(
)(
1

=


z
z
zzX
n
n
c
c
ó
ó
1
1
đi
đi


m
m
c
c


c
c
đơn
đơn
p
p
1
1
=2

=2
Th
Th


ng
ng


t
t


i
i
p
p
1
1
=2:
=2:
2
)2(
Res
=








Z
n
z
z
2
)2(
)2(
=








=
Z
n
z
z
z
n
2
=
n
n
zz

zzX



=
)2(
1
)(
1
p
p
1
1
=2
=2
đơn
đơn
,
,
p
p
2
2
=0
=0
b
b


i

i
m
m
m
zz )2(
1

=
2
)2(
1
Res
=







Z
m
zz
m
2
1
=
2
)2(
)2(

1
=








=
Z
m
z
zz


ROC
ROC
2
C

×