反转传递函数时,使用输出求解输入是否会改变因果关系状态

信息处理 离散信号 z变换 转换功能 稳定 因果关系
2022-02-02 18:35:21

认为y(n)=ax(n1)+bx(n2)+ (y是输出和x输入)。如果我想解决会发生什么x(n)y(n)?

Z变换:

(1)Y(z)=G(z)X(z)
然后
(2)X(z)=1G(z)Y(z)

什么是属性1/G(z)? 如果(1)是因果的 倒数的状态是什么(2)? 极点和零点的角色发生了变化。

2个回答

正如您所指出的,反演会在原始传递函数的零点位置产生极点,反之亦然。假如说G(z)是因果且稳定的(即它的所有极点都在单位圆内),我们必须区分3案例:

  1. G(z)在单位圆外至少有一些零。这意味着它的逆在单位圆之外有一些极点,因此它不可能是因果的和稳定的。如果G(z)单位圆上没有零点,存在对应的稳定脉冲响应1/G(z)但这不可能是因果关系。这是因为传递函数不能唯一地确定脉冲响应。我们可以得到对应于不同收敛区域的不同脉冲响应1/G(z).

  2. G(z)在单位圆上有一些零。不存在稳定的逆,因为1/G(z)在单位圆上有极点。

  3. G(z)其所有零都在单位圆内,即它是一个最小相位系统。最后,1/G(z)它的所有极点和零点都在单位圆内(即最小相位),并且可以由一个因果稳定的系统来实现。

如果 G(z) 是因果关系和最小相位,则 1/G(z) 也是因果关系和最小相位。

非最小相位系统具有非因果逆。简单的例子:2 抽头延迟具有“-2”个延迟抽头的逆,即它是非因果的。

另外你需要|G(z)|>0,否则你有被零除的问题。在实践中你需要|G(z)|>ϵ, 在哪里ϵ是一个合适的小正数,以避免数值和信噪比问题。

这对应于一个简单的事实,即无论何时|G(z)|=0 对于某些 z,信息在系统中丢失,因此无法恢复。