拉普拉斯变换,傅里叶变换;Z变换,离散时间傅里叶变换(DTFT);离散傅里叶变换(DFT)之间的关系及理解

频域与时域之间的关系是:
时域离散——频域周期;
时域周期——频域离散;
对于连续时间信号
1.拉普拉斯变换: X ( s ) = x ( t ) e s t   d t X(s)=\int_{-\infty}^{\infty} {x(t)e^{st}} \,{\rm d}t
对应的是s平面

2.傅里叶变换: X ( j w ) = x ( t ) e j w t   d t X({jw})=\int_{-\infty}^{\infty} {x(t)e^{jwt}} \,{\rm d}t
对应的是连续时间信号的频谱,因为 X ( j w ) = X ( s ) s = j w X(jw)=X(s)|_{s=jw} 所以频谱与s平面的虚轴相对应
对于离散时间信号
3.z变换 X ( z ) = i = 1 N 1 x ( n ) z n X(z)=\sum_{i=1}^{N-1}x(n)z^{-n}
对应的是z平面
4.离散时间傅里叶变换(DTFT) X ( e j w ) = i = 1 N 1 x ( n ) e j w n X(e^{jw})=\sum_{i=1}^{N-1}x(n)e^{-jwn}
是离散时间信号频谱因为 X ( e j w ) = X ( z ) z = e j w X(e^{jw})=X(z)|_{z=e^{jw}} 对应的是z平面的单位圆
5离散傅里叶变换(DFT) X ( k ) = i = 1 N 1 x ( n ) W N k n X({k})=\sum_{i=1}^{N-1}x(n)W{^{kn}_N}
时域上是将离散信号进行周期延拓,周期延拓后进行离散时间傅里叶变换
频域上是对频谱进行采样,将连续频谱离散化 X ( k ) = X ( z ) z = W N k = e j 2 π N = X ( e j w ) w = 2 π N k X(k)=X(z)|_{z=W{^{-k}_N}=e^{-j\frac{2\pi}{N}}}=X(e^{jw})|_{w=\frac{2\pi}{N}k}
对应的是z平面单位圆上等N分点
对应的是在频谱上做间隔为 w N = 2 π N w_N=\frac{2\pi}{N} 的采样

z变换和拉普拉斯变换的关系:
z = e s t z=e^st
s = σ + j Ω s=\sigma +j\Omega
z表达为 z = r e j w z=re^{jw}
r = e σ t r=e^{\sigma t}
w = Ω t w=\Omega t
可见,s平面左半平面对应z平面的单位圆内,s平面虚轴对应z平面的单位圆上。
以上是我对这些变化的理解,欢迎来交流。

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