题目分析:
要求 z 变换与 s 变换的关系,首先考虑 z 变换与 s 变换之间运用领域的不同,
s 域是连续时间表示域,使用连续的时间变量 s 表示信号的自变量,取值范围为
复平面上的所有点。而 z 域是离散时间表示域,使用离散的时间变量 z 表示信号
的 自变量取值范围虽然也为复平面上的所有点,但对于离散信号而言,主要在
单位圆内取值。
另外,从 s 域到 z 域的变换关系是通过采样操作实现的,具体关系如下:
1. 采样操作:将连续时间信号进行采样,得到离散时间信号。采样操作可以用
冲激函数序列来表示,即将连续时间信号乘以冲激函数序列。
2. 傅里叶变换:对连续时间信号进行傅里叶变换,得到信号在频域上的表示,
即 s 域表示。
3. Z 变换:对离散时间信号进行 z 变换,得到信号在频域上的表示,即 z 域表
示。
设计思路:
首先设置一个列表框,列出输入信号,这里我设置了一个阶跃信号一个冲
激信号,之后设置一个按钮与五个轴,在第一个轴中运用heaviside与stem
函数画出离散的阶跃函数,然后在第二个轴中用ztrans函数进行z变换,在第
三个轴中用laplace函数进行拉普拉斯变换,随后再定义两个轴用于存放各自
变换的定义域,从图中可以看到z变换的收敛域是在单位圆内,而s变换的收敛
域是在y轴左边,这是因为对于离散时间系统来说,系统的稳定性要求系统函数
的极点位于单位圆内,而对于连续时间系统来说,系统的稳定性要求系统函数
的极点位于s平面的左半部分,因此收敛域通常位于轴线的左侧。