方波信号的傅里叶变换 ppt课件

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方波信号的傅里叶变换

方波信号的傅里叶变换
例4―3 求矩形脉冲信号gτ(t)的频谱。
g (t) F()
1
- 2/
2/
-/ 2 0 / 2
(a)
t
0 (b )

图4.6 矩形脉冲信号及其频谱
解 矩形脉冲信号gτ(t)是一个如图4.6(a)所 示的门函数。其定义为
1 g r (t ) 0 gτ(t)的傅里叶变换为 t t
f (t ) 1

t
F ( j ) 1 e jt dt
单位直流信号的频谱
例4―6 求单位直流信号的频谱。 解 幅度为1的单位直流信号可表示为 f(t)=1,-∞<t<∞ (4―44) 它可以看作是双边指数信号在α取极限趋近0时的一个 特例,即
1 lim e
0
t
u (t ), 0 u( t )] lim[ e
0
t
(4―45)
[1] [lim e
0
t
2a u( t )] lim 2 0 a 2
(4―46)
0 0 0
lim

0
2 2 d lim d( ) 2 2 0 1 ( )2
(4―50)
f (t)
F()
1
0 -1 (a )
t
0

(b )
图4.10 符号函数及其频谱
符号函数sgn(t)也可看作是下述函数在α取极限趋近0时的一 个特例: t e t0 (其中α>0) f ( t ) t t0 e
F [ f (t )]
F(j ) 1
f (t )

经典傅里叶变换讲解ppt课件

经典傅里叶变换讲解ppt课件

)dt
t2 t1
t2 t1
f (t) sin(n1t)dt
6

f
(t )
a0 2
(an
n 1
cos n1t
bn
sin n1t)
傅里叶级数的 三角展开式
2
an t2 t1
t2 t1
f (t )cos(n1t )dt
同上式
另一种形式
f
(t )
a0 2
cn
n 1
cos(n1t
n )
t
T 4
,
Fn
T
Sa( n
T
)
1 4
Sa( n
4
)
第一个过零点为n =4 。 Fn 在 2π/ 有 4值1(谱线)
T
f (t)
1
2
o
2
谱线间隔 2π T
1 Fn
4
2
O
T
t
第一个过零点:
Sa(
2
)
0
π 2

23
情况2:
T 8
,
Fn
T
Sa( n
T
)
1 8
Sa( n
8
)
第一个过零点n=8
2
)
21
(2)双边频谱:
1
Fn T
/2
e jn1 tdt
1
e jn1 t
/2
2
sin
n1 2
b
b2 4ac
/ 2
T jn1 / 2 T n1
2a
T
sin
n1 2
n1
2
T
Sa( n1
2

方波信号的傅里叶变换_图文

方波信号的傅里叶变换_图文

(4―45)
(4―46)
(4―47)
(4―48) (4―49)
图4.9 单位直流信号及其频谱
符号函数Sgn(t)的频谱函数
例 3.4-7 求符号函数Sgn(t)的频谱函数。
考察例 3.4-4 所示信号f(t)
当α→0时,其极限为符号函数Sgn(t)。因而可以用求f(t)的频 谱函数F(jω)当α→0的极限的方法来求得Sgn(t)的频谱函数。
图 3.8-2 例 3.8-2 (a) 系统组成; (b) s(t)的波形
先求f(t)的傅里叶变换F(jω),由于
再求s(t)的傅里叶变换S(jω)。由于s(t)为周期信号,T=1ms,则 , 因而有
图 3.8-3 y(t)的求解
图 3.4-4 例 3.4-4 (a) 信号f(t); (b) 频谱
解 图示信号f(t)可表示为
(a>0)
门函数的频谱函数
例 3.4-1 图 3.4-1(a)所示矩形脉冲一般称为门函数。其宽度 为τ, 高度为1,通常用符号gτ(t)来表示。试求其频谱函数。
解 门函数gτ(t)可表示为
Байду номын сангаас
图 3.4-1 (a) 门函数; (b) 门函数的频谱; (c) 幅度谱; (d) 相位谱
矩形脉冲信号gτ(t)的频谱
例4―3 求矩形脉冲信号gτ(t)的频谱。
图4.6 矩形脉冲信号及其频谱
解 矩形脉冲信号gτ(t)是一个如图4.6(a)所 示的门函数。其定义为
gτ(t)的傅里叶变换为
(4―36)
(4―37) (4―38) (4―39)
δ(t)的频谱函数
例 3.4-5 求单位冲激函数δ(t)的频谱函数。
图 3.4-5 信号δ(t) (a) 单位冲激信号δ(t); (b) δ(t)的频谱

方波信号f(t)展开为傅里叶级数.ppt

方波信号f(t)展开为傅里叶级数.ppt
(j)
01j
1
jarctan
ea
a22
其振幅频谱及相位频谱分别为
F ( ) 1 2 2
( ) arctan
单边指数信号的频谱
例4―4 求单边指数信号的频谱。 解 单边指数信号是指
f (t) eatu(t),a 0
F() f (t)e jtdt eat e jtdt
1
j
2 T
2
f (t)cos(2nft)dt
2 T
0 T
2
(1)cos(2nft)dt 2
T
T 2 0
1 cos(2nft)dt
2 T
1
2 nf
[ sin(2 nft)]
0 T
2
2 T
1
2 nf
[sin(2 nft)]
T
2 0
0
bn
2 T
T
2 T
2
f (t)sin(2nft)dt
2 T
o 2
τ 2
t
(a )
F(j )
2

4

2
o
4
(b )
F( )
( )

4

2
o
2 4

4

2
o 2 4

(c)
(d )
图 3.4-1 (a) 门函数; (b) 门函数的频谱; (c) 幅度谱; (d) 相位谱
矩形脉冲信号gτ(t)的频谱
例4―3 求矩形脉冲信号gτ(t)的频谱。
g(t)
F()
1
- 2/
2/
-/ 2 0 / 2
t

《傅里叶变换经典》PPT课件

《傅里叶变换经典》PPT课件
F 1[AF BG ] AF 1[F ] BF 1[G ]
43
2. 位移性质:
若F [f t ] F ,t0 ,0 为实常数,则
F [f t t0 ] ejt0F , F 1[F 0 ] e j0t f t
或F [e j0t f t ] F 0
证明:F
[f
F f t eitdt(实自变量的复值函数)
称为f t 的Fourier变换,记为F [f t ]。
1 F eitd 称为F 的Fourier逆变换,
2 记为F 1[F ] .
26
若F f t F ,则F 1 F f t ; 若F 1 F f t ,则F f t F f t F :一一对应,称为一组Fourier变换对。 f t 称为原像函数,F 称为像函数。
t
具有性质fT(t+T)=fT(t), 其中T称作周期, 而1/T代表
单位时间振动的次数, 单位时间通常取秒, 即每秒重复 多少次, 单位是赫兹(Herz, 或Hz).
2
最常用的一种周期函数是三角函数。人们发现, 所有 的工程中使用的周期函数都可以用一系列的三角函数的 线性组合来逼近.—— Fourier级数
1
2
1
2
1,
t
0
42
§3 Fourier变换与逆变换的性质
这一讲介绍傅氏变换的几个重要性质, 为了叙述方 便起见, 假定在这些性质中, 凡是需要求傅氏变换的函 数都满足傅氏积分定理中的条件, 在证明这些性质时, 不再重述这些条件.
1.线性性质:
F [af t bg t ] aF [f t ] bF [g t ]
19
1.2 Fourier积分公式与Fourier积分存在定理

方波信号的傅里叶变换课件

方波信号的傅里叶变换课件
通过计算信号与三角函数系中各个函数的内积,得到傅里叶系数,从而确定各 个分量的幅值和相位。
奇偶函数展开特点
奇函数展开
奇函数展开后只包含正弦项,不包含余弦项和直流分量。
偶函数展开
偶函数展开后只包含余弦项和直流分量,不包含正弦项。
04
方波信号的傅里叶级数展开
奇偶方波信号展开过程
奇偶性判断
首先要判断方波信号是奇函数还是偶函数,或者是非奇非偶函数。奇函数和偶函数具有不 同的傅里叶级数展开形式。
周期
方波信号的周期是指信号重复出现的最小时间间隔,用T 表示,单位为秒(s)。
频率
方波信号的频率是指单位时间内信号重复出现的次数,用 f表示,单位为赫兹(Hz),与周期互为倒数关系,即 f=1/T。
占空比
方波信号的占空比是指在一个周期内高电平持续时间与周 期之比,通常用百分比表示。占空比越大,高电平持续时 间越长,反之则越短。
方波信号分类
单极性方波
单极性方波信号的高电平为正值,低 电平为零。这种信号通常用于数字电 路中,表示二进制数的“0”和 “1”。
双极性方波
双极性方波信号的高电平和低电平分 别为正负两个值,且绝对值相等。这 种信号通常用于模拟电路中,可以表 示交流信号的正负变化。
03
傅里叶级数展开原理
三角函数系正交性
号在各个频率上的分量。
线性性质
若信号在时域中满足线性叠加 原理,则其傅里叶变换在频域
中也满足线性叠加原理。
时移性质
信号在时域中的时移对应于其 傅里叶变换在频域中的相移。
频移性质
信号在时域中的频率变化对应 于其傅里叶变换在频域中的位
置变化。
常见函数傅里叶变换对
正弦函数与余弦函数

傅里叶变换__经典ppt

傅里叶变换__经典ppt

1
§1 Fourier积分公式 积分公式
1.1 Recall: 在工程计算中, 无论是电学还是力学, 在工程计算中, 无论是电学还是力学, 经常要和随时间 变化的周期函数f 打交道. 例如: 变化的周期函数 T(t)打交道. 例如:
t 具有性质f 称作周期, 具有性质 T(t+T)=fT(t), 其中T称作周期, 而1/T代表 代表 单位时间振动的次数, 单位时间通常取秒, 单位时间振动的次数, 单位时间通常取秒, 即每秒重复 多少次, 单位是赫兹( 多少次, 单位是赫兹(Herz, 或Hz). , ).
sinc(x)
x
12
前面计算出
1 cn = sinc(ωn ) (n = 0, ±1, ±2,L) 2 2π nπ ωn = nω = n , 可将cn以竖线标在频率图上 = T 2
ω
13
现在将周期扩大一倍, 现在将周期扩大一倍 令T=8, 以f (t)为基础构造 为基础构造 一周期为8的周期函数 的周期函数f 一周期为 的周期函数 8(t)
6
1 合并为: 合并为: cn = T
+∞

fT (t )e −T 2
T 2
−in ωt
dt (n = 0, ±1, ±2,L)
级数化为: 级数化为:
n =−∞
cne in ωt ∑
T 2 1 +∞ = ∑ ∫ fT (τ )e −in ωτ dτ e in ωt T n =−∞ −T 2
19
积分公式与Fourier积分存在定理 1.2 Fourier积分公式与 积分公式与 积分存在定理
− T , T 上满足Dirichlet条件, 设fT (t ) 为T − 周期函数,在 2 2 则 fT (t ) 可展开为Fourier级数: fT (t ) =

方波信号的傅里叶变换课件

方波信号的傅里叶变换课件

傅里叶变换定义
将时间域的信号转换为频域的表示,通过将信号拆分为不同频率 的正弦波和余弦波的叠加。
方波信号的频谱计算
通过对方波信号进行傅里叶变换,可以得到其频谱,即各个频率分 量的幅度和相位。
频谱分析
通过分析方波信号的频谱,可以了解该信号在不同频率下的表现和 特征。
方波信号的频域分析
频域分析方法
在频域中,通过观察信号的频谱,可以分析信号的频率成分、能 量分布以及频率变化规律等信息。
方波信号的频域特性
方波信号在频域中表现出较为突出的离散性,即主要集中在某些 特定的频率分量上。
频域分析的应用
通过频域分析,可以对方波信号进行滤波、调制和解调等操作, 实现信号处理和通信系统的应用。
方波信号的逆变换结果
01
02
03
逆变换的概念
将经过傅里叶变换得到的 频域表示重新变换回时间 域,恢复原始信号的过程 。
时移性质
若f(t)是函数,则f(t+a)的 傅里叶变换为F(ω)e^(iωa)。
频移性质
若f(t)是函数,则f(at)的傅 里叶变换为|a|F(|a|ω)。
对偶性
若f(-t)=f*(t),则 F(ω)=F*(-ω)。
帕斯瓦尔定理
f(t)的能量等于其傅里叶变 换在无穷大频率域上的积 分。
离散傅里叶变换(DFT)与快速傅里叶变换(FFT)
方波信号的傅里叶变 换课件
目录
• 方波信号简介 • 傅里叶变换基础 • 方波信号的傅里叶变换 • 方波信号的傅里叶逆变换 • 方波信号的傅里叶变换实例
01
方波信号简介
方波信号的定义
方波信号是一种常见的周期信号,其在一个周期内取值 为+1或-1,且在半个周期内从+1跳变到-1或从-1跳变 到+1。
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F()
1
12
- 0
(a)
argF()
2 4
- 0

4

2
(b)
图4.7 单边指数信号及其频谱
偶对称双边指数函数的频谱函数
例 3.4-3 求图 3.4-3(a)所示双边指数函数的频谱函数。
f (t)
1
et
e-t >0)
o
t
(a)
F(j)
2
o
(b)
图 3.4-3 (a) 双边指数函数; (b) 频谱
f (t) 1
F(j)
τ 2
-τ
o
τ
t
2
2
-0 o
0
-1
(a)
(b)
图 3.5-2
(a) f(t)的波形; (b) 频谱
解 图3.5-2(a)所示高频脉冲信号f(t)可以表述为门函数gτ(t) 与cos ω0t相乘,即
高频脉冲信号的频谱函数
例4―13 求高频脉冲信号 p(t)=gτ(t)·cosω0t 的频谱函数
F() (t)ejtdt 1
(t) 1
(4―34) (4―35)
(t)
(1)
0 (a)
F()
1
t
0
(b)
图4.5 冲激信号及其频谱
移位冲激函数δ(t-t0)的频谱函数
例4―12求移位冲激函数δ(t-t0)的频谱函数。
解 由于已知冲激函数δ(t)的频谱函数为1, 求移位冲激函数δ(t-t0)的频谱函数,此时可利 用傅里叶变换的时移特性式(4―74)。
f(t)展开为傅里叶级数
例4―1 试将图4.2所示的方波信号f(t)展开 为傅里叶级数。
f (t)
1
-T T
0T T
2T
t
2
-1 2
图4.2 方波信号的傅里叶级数
解 我们将信号按式(4―6)分解成傅里叶级数,
并按式(4 及c。

7)、(4―8)、(4―9)分别计算an,
bn
an
2 T
T
2 T
2
fo (t)
e a t
e
a
t
t0 t0
Fe()
et gejt
0
e(j)tdt
0
e(j)tdt 222
Fo()
0
e(j)tdt
0
e(j)tdt
1 1
j j
j222
F()Fe()Fo()222 j222
2(2 j2)
2
j
高频脉冲信号f(t) 的频谱
例 3.5-2 求高频脉冲信号f(t)(图 3.5-2(a))的频谱。
1
jarctan
ea
a22
其振幅频谱及相位频谱分别为
F ( ) 1 2 2
( ) arctan
单边指数信号的频谱
例4―4 求单边指数信号的频谱。 解 单边指数信号是指
f (t) eatu(t),a 0
F() f (t)e jtdt eatge jtdt
1
0
j
(4―40) (4―41)
符号函数Sgn(t)的频谱函数
例 3.4-7 求符号函数Sgn(t)的频谱函数。
Sgn(
t)
1
t 0
1 t 0
考察例 3.4-4 所示信号f(t)
f
(t)
e at
t 0
(0)
e at t 0
当α→0时,其极限为符号函数Sgn(t)。因而可以用求f(t)的频
谱函数F(jω)当α→0的极限的方法来求得Sgn(t)的频谱函数。
奇对称双边指数函数的频谱函数
例 3.4-4 求图 3.4-4(a)所示信号f(t)的频谱函数。
f(t) 1
e-t >0)
X( )
1
o
t
- et
o
-1 (a)
图 3.4-4 例 3.4-4 (a) 信号f(t); (b) 频谱

1
(b)
解 图示信号f(t)可表示为
f
(t)
e at
e at
t 0
f (t) 2
0
t
(a)
fe(t)
1
0
t
(b)
fo(t) 1
0
t
-1
(c)
图4.11 单边指数信号及其频谱
解 从波形图(a)上可见,单边指数信号 f(t)是非偶非奇函数,但可分解为如图(b), (c)所示的偶函数和奇函数两部分,见下式。
其中
f(t)=2e-αt u(t)=fe(t)+fo(t)
fe(t) e t
li m0 a2
2a
2
0
0 0
(4―45) (4―46)
lim
0
2
d lim
2 2
0
1
2
(
)2
d
(
)
lim 2 arctan
0
2
[1] 2 ( )
1 2 ( )
(4―47)
(4―48) (4―49)
f (t) 1
0
t
(a)
F()
2
0
(b)
图4.9 单位直流信号及其频谱
(a>0)
t 0
F(j) 0eaet jtdt etejtdt
0
1 1
j j
j
2 a2 2
门函数的频谱函数
例 3.4-1 图 3.4-1(a)所示矩形脉冲一般称为门函数。其宽度 为τ, 高度为1,通常用符号gτ(t)来表示。试求其频谱函数。
解 门函数gτ(t)可表示为
g (t ) 1
-τ
1
t0
(4―50)
f (t)
1
0
t
-1
(a)
F()
0
(b)
图4.10 符号函数及其频谱
符号函数sgn(t)也可看作是下述函数在α取极限趋近0时的一 个特例:
f
(t)
et et
t0 t0
(其中α>0)
F [ f (t)]
e t e j t d t
1 1 j j
e t e j t d t
j
2 2
2
2
lim
0
j
2 2
2
j
0
0 0
F [sgn(t)] 2 j
(4-51)
阶跃函数ε(t)的频谱函数
例 3.4-8 求阶跃函数ε(t)的频谱函数。 解 由阶跃函数ε(t)的波形容易得到
(t)11Sg(nt)
22
从而就可更为方便地求出ε(t)的频谱函数, 即
(t)
1
o
(a)
X() R()
2 3 4 5 6
(a )
n 45°
45°
30° 30°
20°
15° 10°
- 6- 5 - 4- 3 - 2 - o
2 3 4 5 6
- 10° - 15°
- 30°
- 20°
- 30°
- 45°
- 45° (b )
图 3.3-2 例 3.3-1 信号的 (a) 振幅谱; (b) 相位谱
单边指数函数f(t)的频谱函数
(1)sin(2nft)dt 2
T
T 2 0
1gsin(2 nft)dt
2 T
1 [cos(2nft)] 2 nft
0 T
2
2 T
1
2 nf
[ cos(2 nft)]
T
2 0
2 (1 n ) n
0,
4
n
n 2,4,6, n 1,3,5,
c2 T
T
2 T
2
f(t)dt0
f(t)4[sin2ft13sin6ft15sin10f
o 2
τ 2
t
(a )
F(j )
2

4

2
o
4
(b )
F( )
( )

4

2
o
2 4

4

2
o 2 4

(c)
(d )
图 3.4-1 (a) 门函数; (b) 门函数的频谱; (c) 幅度谱; (d) 相位谱
矩形脉冲信号gτ(t)的频谱
例4―3 求矩形脉冲信号gτ(t)的频谱。
t
F(j) 1ejtdt
单位直流信号的频谱
例4―6 求单位直流信号的频谱。
解 幅度为1的单位直流信号可表示为
f(t)=1,-∞<t<∞
(4―44)
它可以看作是双边指数信号在α取极限趋近0时的一个 特例,即
1limet u(t), 0 0
[1]
[lime 0
t
u(t)]
lim[e
0
t
u(t)]
例 3.4-4
所示信号的频谱函数为
j
2 2 2
,从而有
Sgn(t) 1
X()
o
t
o
-1
(a) (b)
图 3.4-7 符号函数Sgn(t) (a)Sgn(t)的波形; (b) 频谱
符号函数的频谱
例4―7求符号函数的频谱。 解 符号函数简记为sgn(t),它的定义为
1 t 0
sgn(t) 0 t 0
g(t)
F()
1
- 2/
2/
-/ 2 0 / 2
t
(a)
0
(b)
图4.6 矩形脉冲信号及其频谱
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