拉普拉斯变换是多余的吗?

信息处理 傅里叶变换 拉普拉斯变换
2021-12-29 23:30:10

拉普拉斯变换是傅里叶变换的推广,因为傅里叶变换是拉普拉斯变换s=jω(IEs是一个纯虚数 = 零实部s)。

提醒:

傅里叶变换:X(ω)=x(t)ejωtdt

拉普拉斯变换:X(s)=x(t)estdt

此外,一个信号可以从它的傅里叶变换以及它的拉普拉斯变换精确地重建。

由于重建只需要拉普拉斯变换的一部分((s)=0),其余的拉普拉斯变换 ((s)0) 似乎对重建没有用...

这是真的吗?

此外,是否可以为拉普拉斯变换的另一部分重建信号(例如(s)=5要么(s)=9)?

如果我们计算一个信号的拉普拉斯变换,然后只改变拉普拉斯变换的一个点,然后计算逆变换,会发生什么:我们会回到原始信号吗?

1个回答

傅里叶变换和拉普拉斯变换显然有很多共同点。但是,在某些情况下只能使用其中一种,或者使用其中一种更方便。

首先,即使在定义中您只需替换s经过jω反之亦然,从一个变换到另一个变换,当给定拉普拉斯变换时,这通常不能完成XL(s)或傅里叶变换XF(jω)的一个功能。(我使用不同的索引,因为对于相同的时域函数,这两个函数可能不同)。有些函数只存在拉普拉斯变换,例如,f(t)=eatu(t),a>0, 在哪里u(t)是 Heaviside 阶跃函数。原因是拉普拉斯变换定义中的积分只收敛于{s}>a,这意味着傅里叶变换定义中对应的积分不收敛,即傅里叶变换在这种情况下不存在。

有些函数同时存在两种变换,但是XF(jω)XL(jω). 一个例子是函数f(t)=sin(ω0t)u(t),傅里叶变换包含狄拉克增量脉冲。

最后,还有一些函数只存在傅里叶变换,而不存在拉普拉斯变换。这意味着拉普拉斯变换定义中的积分只收敛(在特定意义上)s=jω,但对于没有其他值s. 仅当积分收敛于半平面或复数有限大小的垂直条带时,才说存在拉普拉斯变换s-飞机。仅存在傅立叶变换的此类函数包括复指数和正弦曲线 (<t<),以及与 sinc 函数相关的理想砖墙滤波器的脉冲响应。因此,例如,功能f(t)=sin(ω0t)要么f(t)=sin(ωct)/πt没有拉普拉斯变换,但有傅里叶变换。

拉普拉斯变换可以成为分析线性时不变 (LTI) 系统行为的便捷工具,通过考虑它们的传递函数,即脉冲响应的拉普拉斯变换。复数中传递函数的极点和零点s-plane 可以方便地表征许多系统属性,有助于直观地理解系统的行为。此外,单边拉普拉斯变换对于分析具有非零初始条件的 LTI 系统非常有用。傅里叶变换是分析理想(非因果、不稳定)系统的有用工具,例如理想的低通或带通滤波器。

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