訊號與系統

拉普拉斯變換(Laplace transform)

拉普拉斯變換是傅立葉變換更強大的表親:它把描述電路、力學與控制迴路的微分方程——那些難纏的微積分——化成你能徒手求解的普通代數。它不只用穩定的正弦波(頻率 jω)測試系統,還用會增長或衰減的正弦波來測,這些以複數頻率 s = σ + jω 表示。工程師拿起它,就像木匠拿起電動工具:同樣的活,省力得多。

它的超能力在於:微積分運算到了 s 域變成算術——微分變成乘以 s、積分變成除以 s,而一個帶初始條件、亂糟糟的 RLC 電路常微分方程,會塌縮成一個整潔的代數分式。先解代數,再變換回來。這正是控制工程師用轉移函數 H(s) 描述系統、並研究它在複數 s 平面上極點與零點位置的原因——那些位置立刻告訴你系統是穩定、快速,還是容易振鈴。

X(s) = ∫₀^∞ x(t)·e^(−s·t) dt, with s = σ + jω

令 σ = 0(即 s = jω),拉普拉斯變換就化簡為傅立葉變換——傅立葉就住在 s 平面的虛軸上。在數位訊號處理中,對應的離散時間版本是 z 變換。

又称
拉氏變換s-domain