电子通信/信号处理/信号变换/Z变换

Z变换性质

	时域	Z域	收敛域
符号表示	$x[n]={\mathcal {Z}}^{-1}\{X(z)\}$	$X(z)={\mathcal {Z}}\{x[n]\}$	ROC: $r_{2}<|z|<r_{1}\$
线性	$a_{1}x_{1}[n]+a_{2}x_{2}[n]\$	$a_{1}X_{1}(z)+a_{2}X_{2}(z)\$	至少为ROC1和ROC2的交集
时移	$x[n-k]\$	$z^{-k}X(z)\$	ROC，除了$z=0\$如果$k>0\,$，以及$z=\infty$如果$k<0\$
Z域缩放	$a^{n}x[n]\$	$X(a^{-1}z)\$	$|a|r_{2}<|z|<|a|r_{1}\$
时间反转	$x[-n]\$	$X(z^{-1})\$	${\frac {1}{r_{2}}}<|z|<{\frac {1}{r_{1}}}\$
共轭（Conjugation）	$x^{*}[n]\$	$X^{*}(z^{*})\$	收敛域
实部（Real part）	$\operatorname {Re} \{x[n]\}\$	${\frac {1}{2}}\left[X(z)+X^{*}(z^{*})\right]$	收敛域
虚部（Imaginary part）	$\operatorname {Im} \{x[n]\}\$	${\frac {1}{2j}}\left[X(z)-X^{*}(z^{*})\right]$	收敛域
微分（Differentiation）	$nx[n]\$	$-z{\frac {\mathrm {d} X(z)}{\mathrm {d} z}}$	收敛域
卷积（Convolution）	$x_{1}[n]*x_{2}[n]\$	$X_{1}(z)X_{2}(z)\$	至少为ROC1和ROC2的交集
相关（Correlation）	$r_{x_{1},x_{2}}(l)=x_{1}[l]*x_{2}[-l]\$	$R_{x_{1},x_{2}}(z)=X_{1}(z)X_{2}(z^{-1})\$	至少为 X1(z) 和 X2($z^{-1}$) 的收敛域（ROC）的交集
乘法（Multiplication）	$x_{1}[n]x_{2}[n]\$	${\frac {1}{j2\pi }}\oint _{C}X_{1}(v)X_{2}({\frac {z}{v}})v^{-1}\mathrm {d} v\$	至少满足 $r_{1l}r_{2l}<|z|<r_{1u}r_{2u}\$
帕塞瓦尔定理 (Parseval's relation)	$\sum ^{\infty }x_{1}[n]x_{2}^{*}[n]\$	${\frac {1}{j2\pi }}\oint _{C}X_{1}(v)X_{2}^{*}({\frac {1}{v^{*}}})v^{-1}\mathrm {d} v\$

• 初始值定理 (Initial value theorem)

$x[0]=\lim _{z\rightarrow \infty }X(z)\$，如果 $x[n]\,$ 为因果信号 (causal)

• 终值定理 (Final value theorem)

$x[\infty ]=\lim _{z\rightarrow 1}(z-1)X(z)\$，仅当 $(z-1)X(z)\$ 的极点位于单位圆内

Z 变换表 (Z Transform Table)

这里

• $u[n]=1$ 当 $n>=0$，$u[n]=0$ 当 $n<0$

• δ[n] = 1，当 n = 0；否则 δ[n] = 0。

	信号，x[n]	Z 变换，X(z)	收敛域
1	δ[n]	1	所有 z
2	δ[n - n0]	z-n0	z ≠ 0
3	u[n]	1 / (1 - z-1)	|z| > 1
4	-u[-n - 1]	1 / (1 - z-1)	|z| < 1
5	nu[n]	z-1 / (1 - z-1)2	|z| > 1
6	$-nu[-n-1]\,$	z-1 / (1 - z-1)2	|z| < 1
7	$n^{2}u[n]\,$	${\frac {z^{-1}(1+z^{-1})}{(1-z^{-1})^{3}}}$	|z| > 1
8	$-n^{2}u[-n-1]\,$	${\frac {z^{-1}(1+z^{-1})}{(1-z^{-1})^{3}}}$	|z| < 1
9	$n^{3}u[n]\,$	${\frac {z^{-1}(1+4z^{-1}+z^{-2})}{(1-z^{-1})^{4}}}$	|z| > 1
10	$-n^{3}u[-n-1]\,$	${\frac {z^{-1}(1+4z^{-1}+z^{-2})}{(1-z^{-1})^{4}}}$	|z| < 1
11	$a^{n}u[n]\,$	${\frac {1}{1-az^{-1}}}$	$|z|>|a|\,$
12	$-a^{n}u[-n-1]\,$	${\frac {1}{1-az^{-1}}}$	$|z|<|a|\,$
13	$na^{n}u[n]\,$	${\frac {az^{-1}}{(1-az^{-1})^{2}}}$	$|z|>|a|\,$
14	$-na^{n}u[-n-1]\,$	${\frac {az^{-1}}{(1-az^{-1})^{2}}}$	$|z|<|a|\,$
15	$n^{2}a^{n}u[n]\,$	${\frac {az^{-1}(1+az^{-1})}{(1-az^{-1})^{3}}}$	$|z|>|a|\,$
16	$-n^{2}a^{n}u[-n-1]\,$	${\frac {az^{-1}(1+az^{-1})}{(1-az^{-1})^{3}}}$	$|z|<|a|\,$
17	$\cos(\omega _{0}n)u[n]\,$	${\frac {1-z^{-1}\cos(\omega _{0})}{1-2z^{-1}\cos(\omega _{0})+z^{-2}}}$	|z| > 1
18	$\sin(\omega _{0}n)u[n]\,$	${\frac {z^{-1}\sin(\omega _{0})}{1-2z^{-1}\cos(\omega _{0})+z^{-2}}}$	|z| > 1
19	$a^{n}\cos(\omega _{0}n)u[n]\,$	${\frac {1-az^{-1}\cos(\omega _{0})}{1-2az^{-1}\cos(\omega _{0})+a^{2}z^{-2}}}$	$|z|>|a|\,$
20	$a^{n}\sin(\omega _{0}n)u[n]\,$	${\frac {az^{-1}\sin(\omega _{0})}{1-2az^{-1}\cos(\omega _{0})+a^{2}z^{-2}}}$	$|z|>|a|\,$