傅里叶变换(周期和非周期信号).ppt

傅里叶 Fourier 变换 周期信号的傅里叶变换 傅里叶级数 非周期信号的傅里叶变换 傅里叶变换性质 1 三角函数式傅里叶级数 周期信号的傅里叶变换 傅里叶级数 2 指数形式的傅里叶级数 或 1 三角函数式傅里叶级数 1 在任意周期内存在有限个第一类间断点 2 在任意周期内存在有限个的极值点 3 在任意周期上是绝对可积的 即 周期信号的傅里叶变换 傅里叶级数 可以展开为三角形式的傅里叶级数 为 式中 式中 0 2 T 利用三角函数的边角关系 还可以将一般三角形式化为标准的三角形式 式中 1 三角函数式傅里叶级数 周期信号的傅里叶变换 傅里叶级数 或 任何满足狄里赫利条件的周期为T的函数f t 可以展开成如下两种形式的三角级数 正 余弦级数形式 谐波形式 0是基谐波角频率 简称基波频率 例1已知周期信号f t 如下 画出其频谱图 解 将f t 整理为标准形式 振幅谱与相位谱如下图所示 例1的频谱图 2 指数形式的傅里叶级数 周期信号的傅里叶变换 傅里叶级数 式中 证明 傅里叶复系数 2 指数形式的傅里叶级数 周期信号的傅里叶变换 傅里叶级数 式中 证明 Next 傅里叶复系数 Fn还可以表示成模和幅角的形式 式中 或 三角形式与指数形式系数之间的关系 例1的指数形式频谱图如下图所示 三角函数形式的频谱图 双边频谱 DoubleSideBand 单边频谱 SingleSideBand Next 傅里叶级数指数形式推导 利用欧拉公式 可以将正 余弦形式的傅里叶级数进一步写成 由三角形式的傅里叶系数定义式 当n换为 n时 有a n an b n bn 从而 即 n 1 2 3 返回 n 1 2 3 例 周期矩形脉冲 三角函数形式的傅里叶级数 2 指数形式的傅里叶级数 3 频谱特点 1 三角函数形式的傅里叶级数周期矩形脉冲 1 三角函数形式的傅里叶级数周期矩形脉冲 2 指数形式的傅里叶级数周期矩形脉冲 3 频谱及其特点周期矩形脉冲 1 包络线形状 Sa x 曲线 频谱只取曲线上离散的点 2 频谱包络线过零点的横坐标是 每条谱线只出现在处 3 频谱及其特点周期矩形脉冲 1 包络线形状 Sa x 曲线 频谱只取曲线上离散的点 2 频谱包络线过零点的横坐标是 每条谱线只出现在处 3 各谐波分量的振幅 绝对值 随着n的增大而逐渐减小 3 频谱及其特点周期矩形脉冲 周期信号频谱的特点 离散性 谐波性 收敛性 有效频带 有效频带 在实际工作中常将自某一频率以上的高次谐波忽略不计 而只考虑某一低频范围内谐波的作用 这一低频范围 即称为有效频带 有效频带的带宽 规定为由坐标原点至频谱包络第一个零点之间的频带 有效频带 信号的周期 持续时间与频谱的关系 1 不变 T增大 则频谱的幅度将减小 同时谱线变密 但包络过零点坐标并不改变 T不变 减小 则频谱的幅度也将减小 谱线密度保持不变 但包络过零点的间隔将增大 Back 非周期信号的傅立里叶变换 两个重要公式 傅里叶变换关系对常简记为 例 求矩形脉冲f t 的频谱 非周期信号频谱的特点 是连续频谱 脉宽与频宽成反比 Back 周期冲激序列频谱 例求周期冲激序列信号的指数形式傅立叶级数表示式 n 0 1 2 T t 周期冲激序列频谱 系数 周期冲激序列频谱 1 线性性质 傅里叶变换的几个重要性质 式中 a1 a2为任意常数 例 求符号函数sgn t 的频谱函数F W 2 尺度压 扩性质 式中 a为正实常数 例 3 时延特性 4 频移