background image

Signals & Systems                                Lecture Ten 

Lecturer: Dr.Manal Khadhim. 

  

 

   

2

         

                                                

 

 

Z

Z

-

-

t

t

r

r

a

a

n

n

s

s

f

f

o

o

r

r

m

Definitions 

Z-transform  converts  a  discrete-time  signal  into  a  complex  frequency-domain 

representation. It is similar to the Laplace transform for continuous signals. 

The  difference  between  the  DTFT  and  the  z-transform  lies  in  the  choice  of  the 

independent 

variable 

used 

in 

the 

transformed 

domain. 

The 

DTFT 

 

of 

DT 

sequence 

x[k] 

uses 

the 

complex 

exponentials 

 

 

as 

its 

basis 

function 

and 

maps 

x[k] 

in 

terms 

of 

 

.  The  z-transform  X(z)  expresses  x[k]  in  terms  of 

  ,  where  the  independent 

variable is given by 

. The z-transform is, therefore, a generalization of 

the DTFT, just as the Laplace transform is a generalization of the CTFT. 

using  the  z-transform  simplifies  the  algebraic  manipulations  and  leads  to  flow 

diagram representations of the DT systems. 

The z-Plane and The Unit Circle 

The  frequency  variables  of  the  Laplace  transform  s=σ  +jω,  and  the  z-tranform 

 are complex variables with real and imaginary parts and can be visualised 

in  a  two  dimensional  plane.  Figs.  1a  and  1.b  shows  the  s-plane  of  the  Laplace 

transform and the z-plane of z-transform. 

 

 

 

 

 

 

 

                         

Figure 1  (a)                                              (b)

 

 


background image

Signals & Systems                                Lecture Ten 

Lecturer: Dr.Manal Khadhim. 

  

 

   

3

         

                                                

 

 

Derive  Z-Transform from the Laplace Transform of Discrete-Time Signal 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 The relationship between x[n] and its z-transform is indicated as

 

 

 

Two-Sided 

or 

Bilateral z-transform

 

 

 

One-Sided 

or 

Unilateral z-transform

 

 

 

 

 


background image

Signals & Systems                                Lecture Ten 

Lecturer: Dr.Manal Khadhim. 

  

 

   

4

         

                                                

 

 

 

(1)

 

Example

 

Find the z-

transform of the unit pulse or impulse sequence

 

 

 

 

 

Solution 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(2)

 

Example

 

Find the z-

transform of the unit step sequence

 

 

 

 

 

 

 

 

 

condition 

 

 

 


background image

Signals & Systems                                Lecture Ten 

Lecturer: Dr.Manal Khadhim. 

  

 

   

5

         

                                                

 

 

 

(3)

 

Example

 

transform of the sequence    

 

-

The z

 

Solution 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

The Region of Convergence (ROC) 

Since the z-transform is an infinite power series, it exists only for those values of the 

variable for which the series converges to a finite sum. The Region of convergence 

(ROC)  is  the  set  of  points  z  in  the  complex  plane,  for  which  the  summation  is 

bounded (converges). 

 

 

 

 

 


background image

Signals & Systems                                Lecture Ten 

Lecturer: Dr.Manal Khadhim. 

  

 

   

6

         

                                                

 

 

Examples of ROCs shown in Figure (2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figure (2): Examples of Region of Convergence 

 

 

(4)

 

Example

 

Calculate the bilateral z-transform of the exponential sequence 

 

Solution 

 

(3)

 


background image

Signals & Systems                                Lecture Ten 

Lecturer: Dr.Manal Khadhim. 

  

 

   

7

         

                                                

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Example (5)  

Determine  the  z-transform  and    the  region  of  convergence  of  the  following 

signal 

 

 

 

 

 

 

Solution 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


background image

Signals & Systems                                Lecture Ten 

Lecturer: Dr.Manal Khadhim. 

  

 

   

8

         

                                                

 

 

 

Example (6)  

Determine  the  z-transform  and    the  region  of  convergence  of  the  following 

signal 

 

 

 

 

 

 

 

 

Solution 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Example (7)  

Determine  the  z-transform  and    the  region  of  convergence  of  the  following 

signal 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


background image

Signals & Systems                                Lecture Ten 

Lecturer: Dr.Manal Khadhim. 

  

 

   

9

         

                                                

 

 

 

Solution 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Example (8)  

Determine  the  z-transform  and    the  region  of  convergence  of  the  following 

signal 

 

 

 

 

 

 

 

 

Solution 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


background image

Signals & Systems                                Lecture Ten 

Lecturer: Dr.Manal Khadhim. 

  

 

   

01

         

                                                

 

 

 

Example (9)  

 

Determine the z-transform and region of convergence of the left-sided sequence 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Example (10)  

Determine the z-transform and  the region of convergence

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


background image

Signals & Systems                                Lecture Ten 

Lecturer: Dr.Manal Khadhim. 

  

 

   

00

         

                                                

 

 

Solution 

 

 

Table (1). Unilateral z-transform pairs for several causal DT sequences 

 

 

 

 

 

 

 

Table (1):z-transform for transform pairs x[k]←→X(z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


background image

Signals & Systems                                Lecture Ten 

Lecturer: Dr.Manal Khadhim. 

  

 

   

02

         

                                                

 

 

Properties of the z-Transform 

As  z-transform is a generalisation of  the Fourier transform of a sampled signal it has 

similar properties to the Fourier Transform as described in the following. 

  Linearity Given two signals

 

 

 

 

 

then  the  linearity  implies  that  for  any  linear  combination  of  x1(m)  and  x2(m)  we 

have 

 

 

Example (11)  

Given the following two signals determine the z transform  

 

 

 

 

Determine the z-transform of 

Solution 

 

 
 
 
 
 
 

It  is  clear  in  the  second  line  of  the  above  solution  that  the  z-transform  of  the 

combination  of  two  time  domain  signals  x(m)=x1(m)+x2(m)  can  be  written  as  the 

sum  of  the  z-transforms  of  the  individual  signals  x1(m)  and  x2(m).  (multiply  z-

transform results of Ex (7) by a ,b respectively). 


background image

Signals & Systems                                Lecture Ten 

Lecturer: Dr.Manal Khadhim. 

  

 

   

03

         

                                                

 

 

  Time Shifting 

The variable has a useful interpretation in terms of time delay. If  

 

 
 
 

then 

This property can be proved by taking the z-transform of x(mk)

 

 

Example (12)  

Determine the z-transform and region of convergence of a time-delayed version 

of example (8) given as 

 

 

 

 

 

 

 

 

Convolution

 

For two signals x1(m) and x2(m) 

 

 

the convolutional property states that 

 

 




رفعت المحاضرة من قبل: ضرغام العزاوي
المشاهدات: لقد قام عضوان و 180 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل