Bài giảng Xử lý số tín hiệu - Chương V: Biến đổi Z

Nội dung text: Bài giảng Xử lý số tín hiệu - Chương V: Biến đổi Z

1. Xử lý số tín hiệu Chương 5: Biến đổi Z
2. 1. Định nghĩa l Biến đổi Z của tín hiệu rời rạc thời gian x(n): l Hàm truyền của bộ lọc có đáp ứng xung h(n)
3. 2. Các tính chất cơ bản a. Tính tuyến tính b. Tính trễ c. Tính chập
4. 2. Các tính chất cơ bản Ví dụ 1 Dùng và tính chất của biến đổi Z, xác định biến đổi Z của: a) x(n) = u(n) b) x(n) = -u(-n-1) Ví dụ 2 Dùng biến đổi Z tính tích chập của bộ lọc và tín hiệu ngõ vào sau: h = [1, 2, -1, 1] x = [1, 1, 2, 1, 2, 2, 1, 1]
5. 3. Miền hội tụ Miền hội tụ (Region of convergence – ROC) của X(z): Ví dụ 1: x(n) = (0.5)nu(n) Biến đổi Z: z-plane 0.5 z Tổng hội tụ khi ROC |z|
6. 3. Miền hội tụ Ví dụ 2: x(n) = -(0.5)nu(-n -1) Biến đổi Z: z-plane 0.5 z l Kết quả: |z| ROC
7. 3. Miền hội tụ l Tổng quát: z-plane z-plane |z| a |z| a ROC |a| cực |a| cực ROC
8. 4. Tính nhân quả và ổn định l Tín hiệu nhân quả dạng: có biến đổi Z là: Với ROC: p4 p 1 p2 p3 ROC
9. 4. Tính nhân quả và ổn định l Tín hiệu phản nhân quả dạng: cũng có biến đổi Z là: Với ROC: p4 p 1 p2 p3 ROC
10. 4. Tính nhân quả và ổn định Ví dụ Xác định biến đổi z và miền hội tụ của a. x(n) = (0.8)nu(n) + (1.25)nu(n) b. x(n) = (0.8)nu(n) - (1.25)nu(-n-1) c. x(n) = -(0.8)nu(-n-1) - (1.25)nu(-n-1) d. x(n) = - (0.8)nu(- n – 1) + (1.25)nu(n)
11. 4. Tính nhân quả và ổn định x(n) ổn định ROC có chứa vòng tròn đơn vị Các trường hợp: p4 p4 p1 p p2 1 p2 p3 p3 ROC ROC vòng tròn đơn vị vòng tròn đơn vị
12. 5. Phổ tần số l Biến đổi Z của x(n): l Biến đổi DTFT của x(n): l Đặt (Tần số số) Đây chính là biến đổi Z trên vòng tròn đơn vị.
13. 5. Phổ tần số l Đáp ứng tần số của hệ thống h(n) với hàm truyền H(z): l X(f), H(f) tuần hoàn với chu kỳ fs X(ω), H(ω) tuần hoàn chu kỳ 2π (- π ≤ ω ≤ π) l DTFT ngược:
14. 6. Phổ tần số ejω Mặt phẳng Z ω = π ω = 0 0 Vòng tròn đơn vị Điều kiện tồn tại X(ω): ROC của X(z) chứa vòng tròn đơn vị ↔ x(n) ổn định
15. 6. Phổ tần số l Xét X(z): l X(z) có 1 cực z = p1 và 1 zero z = z1 l Thay z = ejω,
16. 6. Phổ tần số |z-p1| ejω |z-z | 1 |X(ω)| pole p 1 z1 ω1 zero φ1 1 0 0 φ1 ω1 ω
17. 7. Biến đổi Z ngược l Đưa X(z) về dạng Tùy theo ROC, suy ra x(n) Ví dụ: l ROC={z,|z|<0.8} x(n) = -0.8nu(-n-1)-1.25nu(-n-1) l ROC={z, 0.8<|z|<1.25} x(n) = 0.8nu(n) – 1.25nu(-n-1) l ROC={z, 1.25 < |z|} x(n) = 0.8nu(n) + 1.25nu(n)
18. 7. Biến đổi Z ngược l Pp khai triển phân số từng phần: l Khi bậc của N(z) nhỏ hơn M: l Với