滤波器中极点和零点的概念是在我们的实验室(我们的实验室与我们的讲座不同步)期间通过MATLAB中的滤波器零极点图生成向我介绍的。直到在我们的讲座中提到极点使方程变为无穷大(或其分母为零)而零使分子的根为零时,我才意识到它的重要性。我仍然不太了解什么是极点和零点。有人可以对什么是零极点给出一个直观而简单的解释吗?非常感谢。

评论

看一下与electronic.SE相关问题的答案(以及其他答案)。此外,在此网站上搜索“零点”和“零点”,您会发现很多信息。

@MattL。是的,我确实已经在这里查找了先前的问题,并尝试了谷歌搜索(现在阅读了链接中的问题),但是我想要一个更简单的解释(并且更容易理解)。

请解释一下投票。我不明白为什么这里不鼓励这样的问题,而其他SE网站(例如,数学)却让用户要求对概念进行直观的解释,而不会被拒绝。
我没有看到否决票,但也许是被“否决”了。我认为这个问题很好。

#1 楼

取b不为零的方程b /(x-c)。当x接近c时,比率变为无穷大。因此,c是极点的位置(在图中高大且呈尖头)。

将方程(x-b)/ c设为c非零。 x接近b时,比率变为零。所以b是通常称为“零”的位置。

如果比率表示有关滤波器响应的某种信息,则可能表示当输入等于或接近响应时,滤波器的输出等于或接近零。零”。而且,当x接近极点时,可能会开始发生坏事(当要求提供无限安培时,电源开始冒烟,数学运算会产生NaN或定点溢出等)。

#2 楼

为了增加其他好的答案,我发现以下图形有助于更好地直观理解,尤其是传递函数的零点和零点。

(更新:我也碰到了另一种@Endolith的类似文章非常好:极点与频率响应之间的关系)

下面是低通滤波器的传递函数,该滤波器的左半平面有两个极点,由拉普拉斯给出滤波器脉冲响应的变换。这是一个模拟系统,但是可以在z域而不是s域中对数字系统进行等效描述。显示它们在s平面上的位置,请注意极点是s的值,使方程X(s)变为无穷大,而零是s的值使方程X(s)变为零。所以是的,这个特殊的系统在无穷大处也有两个零,因为s的那些值确实使方程变为零。

右边是3D图,显示了复平面上所有s值的X(s)的大小。有趣的是,这是由如此多项式的比率得出的唯一图,因此我们仅从极点和零位置完全描述了它!因此,在这种情况下,该表面上的每个点都仅从给定的两个极点位置进行通信。



值得注意的是,我们通常对滤波器或系统的频率响应感兴趣。 s是在复平面上允许具有实部和虚部的输入。具体来说,当s是a时,虚值只有一个常数,我们将描述一个恒定的频率。因此,如上图右上角所示,在3D图中沿$ j \ omega $轴显示的所有幅值的切片将显示滤波器的幅值响应(等效于傅立叶变换的幅值)滤波器的脉冲响应)。



在上面的3D图形中未显示的是“会聚区域”,该区域显示s的所有值,其中拉普拉斯变换会收敛到一个有限值,具体取决于是否该系统是因果关系或反因果关系的。

评论


$ \ begingroup $
我认为这不是公认的答案,这是犯罪行为。
$ \ endgroup $
– Fred Frey
20/12/29在22:14

$ \ begingroup $
@FredFrey哈,谢谢!注意日期,我来参加聚会很晚了,所以刚添加到以前的好答案中
$ \ endgroup $
–丹·博申(Dan Boschen)
20/12/30在15:59

$ \ begingroup $
啊,我想我明白了。反正加油。
$ \ endgroup $
– Fred Frey
20/12/30在16:06

#3 楼

网络(黑匣子)的传递函数通常是具有分子和分母多项式的有理函数。根据高斯的代数基本定理,多项式也可以写成多项式零的乘积。因此,分母多项式的零会创建传递函数的极点(1 /零=无穷大->极点)。分子多项式的零是传递函数的零。

另请参见:http://www.rfcurrent.com/poles-and-zeroes

#4 楼

首先,您应该将z平面视为一组复杂的指数信号。如果$ z = z_0 $,则对应的离散信号$ Re(z ^ n)= Re(z_0 ^ 0),\ Re(z_0 ^ 1),\ Re(z_0 ^ 2),\ ... $。如果$ | z_0 | <1 $,则为衰减信号。

其次,极点和零点用于描述IIR系统,即具有反馈的系统。

零点很容易:如果系统在$ z_0 $处有零,则意味着在z平面上由$ z_0 $定义的信号将通过反馈环路并与自己严格异相求和,从而得出零输出。波兰人有点棘手:如果系统在$ z_0 $处有一个极点,则意味着系统将生成此信号,而不是使其受到干扰并自由移动。显然,如果系统有一个增加信号的极点($ | z_0 |> 1 $),则它是不稳定的。设计滤波器时,应置零以抑制不希望的频率。放置极点,使它们


可以消除零对要通过的频率的影响
滤波器保持稳定