信号与系统412 双边拉普拉斯变换ppt课件

1、4.12 4.12 双边拉普拉斯变换双边拉普拉斯变换在某些情况下，有时还要考虑双边时间函数，如周期信号、平稳随机过程等，或是不符合因在某些情况下，有时还要考虑双边时间函数，如周期信号、平稳随机过程等，或是不符合因果律的理想系统，这时就需要用双边拉普拉斯变换来分析。果律的理想系统，这时就需要用双边拉普拉斯变换来分析。1 1、双边拉普拉斯变换的定义、双边拉普拉斯变换的定义 stddFsLf tf t edt f t是一个双边函数，可将其分解为右边函数和左边函数之和是一个双边函数，可将其分解为右边函数和左边函数之和 abf tft u tft ut则有则有 00ststddbaFsLftft edt

2、ft edt baFsFs 1;. aFs bFs f t若若、同时存在，且二者有公共收敛域，则同时存在，且二者有公共收敛域，则的双边拉氏变换为的双边拉氏变换为 aft aFs bft bFs右边函数右边函数的拉氏变换的拉氏变换和左边函数和左边函数拉氏变换拉氏变换之和。之和。 baFsFs)(sFd aFs bFs f t如如与与没有公共收敛域，则没有公共收敛域，则的双边拉氏变换就不存在。的双边拉氏变换就不存在。2 2、如何求左边函数的拉氏变换、如何求左边函数的拉氏变换 bFs 0stbbFsft edt令令 t，则上式成为，则上式成为 0sbbFsfe d再令再令 sP，则上式成为，则上式成

3、为 0PbbFpfed2;.综上所述，求取左边函数的拉氏变换综上所述，求取左边函数的拉氏变换 bFs可按下列三个步骤进行：可按下列三个步骤进行： t bf（1 1）令）令，构成右边函数，构成右边函数；bf bFp（2 2）对）对求单边拉氏变换得求单边拉氏变换得；pps bFs（3 3）对复变量）对复变量取反，即取反，即，就求得，就求得。 ttf tetet0例例1 1 求双边指数函数求双边指数函数，的双边拉普拉斯变换。的双边拉普拉斯变换。解：首先求右边函数的拉氏变换解：首先求右边函数的拉氏变换 aFs 1,aaFss左边函数的拉氏变换左边函数的拉氏变换 bFs求取如下：求取如下：（1 1） 0

4、,bbtffte；（2 2） 1bbFpLfL ep 1 ,psbbbFsFps（3） 3;.0 aFs bFs 因为，所以和有公共收敛域， 故 dFs存在并为 22112,dabFsFsFssss 4;.二二. . 双边拉普拉斯反变换双边拉普拉斯反变换例例2 2 求求 246dFsss，的时间原函数。收敛域分别为，的时间原函数。收敛域分别为46（1 1）6（2 2）4（3 3）14p26p解：（解：（1 1）由极点分布和给定收敛域作下图。可见，左侧极点为）由极点分布和给定收敛域作下图。可见，左侧极点为，右侧极点为，右侧极点为。0t aft左侧的极点对应于左侧的极点对应于的右边函数的右边函数将

5、将 dFs展开成部分分式有展开成部分分式有 1146dFsss 1414taftLeu ts0t bft右侧的极点对应于右侧的极点对应于的左边函数的左边函数5;. 16s bft bft对应于对应于的是左边函数的是左边函数，的求取如下的求取如下 sp1166 ( )sPF psp 令令，得，得； 对对( )F p求单边拉氏反变换，得求单边拉氏反变换，得 16( )bfLF peu 令令= =- -t t，即，即 6tbbtftfe ut最后得其解为最后得其解为 46ttfteuteut6;.三三. . 双边信号作用下线性系统的响应双边信号作用下线性系统的响应 3ttf teu te ut 2t

6、h teu t例例3 3 已知激励信号已知激励信号，系统冲激响应为，系统冲激响应为，求系统的响应。，求系统的响应。解：由双边拉氏变换有解：由双边拉氏变换有 113131 ,ddabFsLf tFsFsss 1,22H sL h ts 而而 dFs H s21 可见，可见，与与有公共收敛域有公共收敛域， 故故 R s存在，则有存在，则有 2123dR sFs H ssss121,21s1s2s3 1s 由收敛域可知，由收敛域可知，为右侧极点，对应的左边时间函数为为右侧极点，对应的左边时间函数为 111tbdr tLets7;.23s,s 12321223ttadrtLeeu tss 均为右侧极点

7、，对应的右边时间函数为均为右侧极点，对应的右边时间函数为故系统的响应故系统的响应 1232tttdabr tLR srtrteeu te ut 8;.R C )(tvc )(te)()(tEute 12RE C )(tvc例例9;.R CS1 )(sVc )(sE)()(tEute sEsE )(0 RCsEsERscscsEsVc111)()( 01 RC)()()(1tuEetEutvtRCc 0t)(tvcE10;.4.13 4.13 拉普拉斯变换与傅里叶变换的关系拉普拉斯变换与傅里叶变换的关系若信号是有始信号，可从已知的单边拉氏变换求傅氏变换若信号是有始信号，可从已知的单边拉氏变换求傅

8、氏变换双边拉氏变换双边拉氏变换 tjs 单边拉氏变换单边拉氏变换 tjs0 傅氏变换傅氏变换 tjs 0 0)(, 0 tft jsetutfFtfLt )()()(?11;.0. 10 收敛边界落于收敛边界落于s平面右半边平面右半边0 单边拉氏变换收敛域单边拉氏变换收敛域对应增长函数的情况对应增长函数的情况)()(tuetfat 0 aassF 1)(a 不存在傅氏变换不存在傅氏变换12;.0. 20 收敛边界落于收敛边界落于s平面左半边平面左半边对应衰减函数的情况对应衰减函数的情况)()(tuetfat 0 aassF 1)(a 存在傅氏变换存在傅氏变换ajF 1)( jssFF | )(

9、)(13;.0. 30 收敛边界位于虚轴收敛边界位于虚轴对应阶跃函数或等幅振荡函数的情况对应阶跃函数或等幅振荡函数的情况)()(tutf ssF1)( 存在傅氏变换存在傅氏变换)(1)( jF)(| )()( jssFF14;.若收敛边界位于虚轴，则极点均在左半平面和虚轴上若收敛边界位于虚轴，则极点均在左半平面和虚轴上1.若虚轴只有单极点若虚轴只有单极点)()()(sFsFsFia NnnnajsKsFsF1)()( NntjnatueKtftfn1)()()( NnnnjsKsFF1)(| )()( 15;.)()sin()(0tuttf )(sF)( F?)(2/)(2/)()(000002020 jsjjsjjsjsssF )()(2)(| )()(0020201 jksFFNn