之前学习了使用围线积分法(留数法)和部分分式展开法计算z逆变换,
《数字信号处理》学习08-围线积分法(留数法)计算z 逆变换-CSDN博客
《数字信号处理》学习09-部分分式展开法计算z 逆变换-CSDN博客
接下来我继续学习第三种计算z逆变换的方法:幂级数展开法(长除法)。
目录
1,长除法(幂级数展开法)的相关概念
根据z变换的定义:
是关于
的幂级数。
将上式幂级数展开:
可以看到,在z 复变量之前的系数就是需要求的原序列 。
长除法 :一般情况下,是一个有理分式,分子分母都是z的多项式,可以直接用分子多项式除以分母多项式,先得到幂级数展开式,再得到所求的原序列
。
2,多项式除法的运算
看到长除法运算概念的我想起以前学过的与之类似的**多项式除法。**多项式的相关运算如下 👇
,求 多项式 A。
// 一个因数等于积除以另外一个因数。
// 列除法竖式。需要注意的是, 项的次数必须要完整,例如,中间少了以一次项
,需要补上,即最终的被除数需要写成:

// 第①步,被除数最高次的项 除以除数最高次的项
,得到商的第一个项
(退一位写)
// 除数乘商,得到新的被除数:
(顶格写)
//旧的被除数
减去新的被除数
,得余数
,余数再加上下一个项
,得到新的被除数

// 第②步, 将新的被除数的最高次项
除以除数
的最高次项
,得到商的第二项
// 商乘除数
得到新的被除数

// 接着用旧的被除数减去新的被除数
,得到余数
,,余数再加上下一个项
,得到新的被除数
// 第③步,新的被除数的最高次项
除以除数
的最高此项
,得到商的第三项
// 商乘除数
得到新的被除数
,旧的被除数
减去新的被除数
得到余数0。当被除数的最高次项次数小于等于除数的最高次项次数时,多项式除法结束计算。

所以多项式
3,使用长除法计算z逆变换(结合一道习题)
z变换的收敛域是极其需要关注的一个点,因为不同序列的z变换可能相同,而唯一能够区分这些序列的关键点就是它们不同的z变换收敛域。
对于长除法来说,也必须要考虑收敛域的范围,才能唯一地确定原序列
z逆变换中的长除法和多项式除法的运算基本一样,唯一不同就是在z逆变换中需要考虑到收敛域,即需要判断序列是左边序列还是右边序列。
当z变换的收敛域为时,原序列为右边序列,被除数和除数(即分子和分母中的多项式)排列顺序不变。例如:
,在使用长除法时,列出来的除法竖式如下:
当z变换的收敛域为时,原序列为左边序列,被除数和除数(即分子和分母中的多项式)排列顺序需要倒过来。
例如:
,在使用长除法时,列出来的除法竖式如下:

习题1:
使用长除法计算z逆变换,求象函数的原序列

解:
// 先将式子中z变量的指数变成正数,分子分母同时乘,式子大小不变,题目式子变为如下:
化简
∵ 该z变换的收敛域为 ,右边序列,且为因果序列,因此分子分母顺序不变
// 值得注意的是,右边序列全称为右边无限长序列,因此,进行长除法时很难写成闭合的形式。
∴ // 列出除法竖式(与上面讲过的多项式除法类似的运算过程,这里不再赘诉):

∵ 通过列竖式可得
// z复变量前的系数就是
∴
// 通过观察并找规律,可以看到,原序列是以公比为 的等比数列求和:
∵
∴
学习了长除法计算z逆变换的相关知识之后,现在我已经知道了三种计算z逆变换的方法。
整体而言,我还是比较喜欢用留数法计算z逆变换(只要自己用得方便就行)。
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