分数阶傅里叶变换FRFT研究-PPT课件

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傅里叶变换经典

傅里叶变换经典

2
2
T
T
{ {
O 1 2 3
n-1n
令 n n1 2 T (与n无关),T 2 0 T ,此时视n为(连续变量)
21
现在是21页\一共有56页\编辑于星期三
f
t
lim
T
1 T
n
T
f2
TT
2
e jn
d
e
jnt
lim 1
2 n 0
n
T
f2
TT
2
e jn
因此
0
cos t 2
sin 2
t
d
0 /
2
et
t 0 t 0 t 0
2.2 单位脉冲函数及其傅氏变换
在物理和工程技术中, 常常会碰到单位脉冲函数. 因为有许多物理现象具有脉冲性质, 如在电学中, 要
研究线性电路受具有脉冲性质的电势作用后产生的电
流; 在力学中, 要研究机械系统受冲击力作用后的运 动情况等. 研究此类问题就会产生我们要介绍的单位
研究周期函数实际上只须研究其中的一个周期内的
情况即可, 通常研究在闭区间[-T/2,T/2]内函数变化的
情况.
fT
t
是以T为周期的函数,在
T2
T ,
2
上满足
Dirichlet条件:
fT t 连续或只有有限个第一类间断点;
fT t 只有有限个极值点;
fT t 可展开成Fourier级数,且在连续点t处成立:
x
12
前面计算出
cn
1 2
sinc
n
n 0, 1, 2,
n
n
n
2
T
n

分数阶傅里叶变换的离散算法PPT教案学习

分数阶傅里叶变换的离散算法PPT教案学习

jtu csc
假定p∈[-1,1],经过量纲归一化ห้องสมุดไป่ตู้信号x(t)的分数阶傅里叶变换, 可以分解为以下三个步骤:
(1)用chirp信号调制信号f(x):
式1
(2)调制信号与另一个chirp信号卷积:
式2
(3)用chirp信号调制卷积后的信号:
式3
1
tan
1
sin
tan(
2
)
第9页/共22页
具体细节:第一步:将函数,f (x) 与线性调频函 数相乘(式1)。
第4页/共22页
ω v
α α
u t
第5页/共22页
三、离散分数阶傅立叶变换的计算
目前DFRFT的四种离散化算法
3
1.利用FFT计离散FRFT的变换核 F p ai ( p)W i j0
2.根据FRFT的定义,将其分解为信号的卷积,再 利用FFT计算。 3.利用矩阵的特征值和特征向量计算。 4.直接离散化计算。
Wx(t, w) 2e2 juv X ( )X*(2u )e2 jv d
由以上可得,等式的右边是 Xp( ) 的Wigner-Ville分布, 左边是 X (t) 的Wigner-Ville分布 也就是说 Xp() 的Wigner-Ville分布, 是由 X (t) 的Wigner-Ville分布旋转а角得到。
圆内。若令
,则与chirp信号乘积后的信号
x(t )e j cot 在频域具有带宽Δx。可以用Shannon插值表示
N
j (cot ) n2
x(t)e j cot
x( )e n 2x
( 2 x )2
sin
c[2x(t
n 2x
)]

《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

分数阶傅立叶变换

分数阶傅立叶变换


其中: p 2
讨论: 变换核的性质:
1.变换核是p的连续函数。
有 lim p2n
Kp

K2n
lim
p2n1
K
p

K 2 n 1
2. K p (t, u) K p (u, t)
3. K p (t, u) K *p (t, u)
4. K p (t, u) K *p (t, u)
sin
2
2
sin
分数阶傅立叶变换的运算性质:
(7).积分特性
F p[
t
s(t)dt](u)
a
sec e ju2 tan u F p[s(t)](u)e ju2 tan du]n a
常见信号的分数阶傅立叶变换
F p[ (t t0 )](u)
1 j tan e u2 j[
02
2
tan
u0
sec
]
其中: k , k Z。
2
常见信号的分数阶傅立叶变换
F p[e jct2 / 2 ](u)
1 j tan
j[ u2 ctan ]
e 2 1c tan
1 c tan
其中: arctan c k , k Z。
j2 u cot 1 j cot s(t) exp( j2 t2 u2 cot j2 tu )dt
2
2
sin
j2 1 ( 1 j cot ts(t) exp( j2 t2 u2 cot j2 tu )dt)
sin

F ps(u) K p (t,u)s(t)dt
我们得到:

分数阶傅里叶变换的幻灯片

分数阶傅里叶变换的幻灯片

得信号
dx(t) dt
jF 2[ X (u)u](t) 2

tx(t) F 0[ X 0(u)u](t)

j
dx(t) dt

1
2 sin
{F [ X

(u)u](t)

F[X

(u)u](t)}
tx(t)

1
2 cos
{F
[ X

(u)u](t)

F[X

F

2
[
X


2
(u)u](t)


j
dX dt
(t)
(7)
这就把

2
阶的FRFT 域的滤波表示为

FRFT 的微分。
由FRFT 的性质可得:
F [x(u)u](t) (t cos j sin D)F[x(u)](t)(8)
F [x (u)u](t) (t cos j sin D)x(t)
3.分数阶Fourier 变换的优势
1)分数阶Fourier 变换是一种统一的时频变换, 随着阶数从0 连续增长到1,分数阶Fourier 变换展示出信号从时域逐步变 化到频域的所有变化特征, 可以为信号的时频分析提供更大 的选择余地;
2)分数阶Fourier 变换可以理解为chirp 基分解, 因此,它十分 适合处理chirp类信号。
分数阶傅立叶变换
分数阶傅立叶变换
分数阶Fourier 变换是对经典Fourier 变换的推广。 最早由Namias以数学形式提出, 并很快在光学 领域得到了广泛应用。而其在信号处理领域的 潜力直到20世纪90年代中期才逐渐得到发掘。 尽管分数阶Fourier 变换的定义式直观上看仅是 chirp 基分解, 而实质上分数阶Fourier 变换更具 有时频旋转的特性, 它是一种统一的时频变换, 随着变换阶数从0连续增长到1而展示出信号从 时域逐步变化到频域的所有特征,可以为信号 的时频分析提供更大的选择余地。

傅里叶变换专题教育课件

傅里叶变换专题教育课件

Ω
-
2
3双边奇指数信号
et
f
(t )
e t
旳傅里叶变换为 :
t 0 t 0
f (t) 1
0
t
F () f (t)e jt dt
-1
0 et e jt dt et e jt dt
0
1
j
2 2 2
| F() |
其幅度频谱和相位频谱为
|
F
()
|
2
2
||
2
() 2
2
0 0
2.在任何有限区间内,只有有限个最大值和最小值。
3.在任何有限区间内,只有有限个不连续点,而且在 每个不连续点上信号都必须取有限值,这时傅里叶 变换收敛于间断点两边函数值旳平均值。
常见非周期信号旳傅里叶变换
1矩形脉冲信号
f(t)
E
E f (t )
0
| t |
2
| t |
2
-
0
t
2
2
E:脉冲幅度,τ:脉冲宽度。其傅里叶变换为
信号可进行傅里叶变换旳条件: 一般来讲,若信号函数满足绝对可积条件,即:
f (t) dt
则信号可进行傅里叶变换。注:此式只是信号函数进行傅里叶变换 旳充分条件。在引入广义函数后,有些不满足此式旳信号函数也能够 进行傅里叶变换。
周期信号旳傅里叶变换:
设有周期性矩形脉冲信号f(t),
E
f (t )
“非周期信号都能够用正弦信号旳 加权积分来表达”——傅里叶旳第 二个主要论点
§3 傅里叶变换
3.2信号旳傅里叶变换 傅里叶变换有下列积分定义:
: 傅里叶正变换公式
F () F [ f (t )] f (t )e jt dt

第五章 快速傅立叶变换(FFT)PPT课件

第五章 快速傅立叶变换(FFT)PPT课件

N /2 1
M 2 1
X (k) x1(l)W N k/2 lW N k x2(l)W N k /2 (2l 1) (5.3.1)
l 0
n 奇数
7
第五章 快速傅立叶变换(FFT)
(5.3.1)式说明,按n的奇偶性将x(n)分解为两个N/2长的 序列x1(l)和x2(l),则N点DFT可分解为两个N/2点DFT来计算。 用X1(k)和X2(k)分别表示
(N 2)22N 2N 2(N1)|N1 N 22
总的复数加法次数为 (N1)N2N2N2 2 22 2
11
第五章 快速傅立叶变换(FFT)
X (0)
x(0 )
1
x(2 )
N/2点 X1(1 )
x(4 )
X1(2 ) DFT
x(6 )
X1(3 )
x(1 )
X2(0 )
W
0 N
x(3 )
N/2点
X2(1 )
N/21
X1(k)DF [x1T (l)N ]/2点 x1(l)W N k/2l
l0
N/21
X2(k)DF [x2T(l)N ]/2点 x2(l)W N k/2l
l0
k0,1,..N .,1 2
k0,1,..N .,1 2
将(5.3.2)式和(5.3.3)式代入(5.3.1)式, 和X1(k)、 X2(k)的隐含周期性可得到:
A(3)
W
2 N
A(4)
A(5)
A(6)
W
0 N
A(7)
W
2 N
A(0)
A(1)
A(2)
A(3)
A(4)
W
0 N
A(5)
W

【国家自然科学基金】_分数阶fourier变换(frft)_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140802

【国家自然科学基金】_分数阶fourier变换(frft)_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140802

科研热词 推荐指数 分数阶傅里叶变换 7 分数阶fourier变换 4 线性调频信号 2 特征提取 2 水声通信 2 双基地mimo雷达 2 参数估计 2 分数阶fourier变换(frft) 2 分数傅里叶变换 2 信噪比 2 frft-music算法 2 频谱切割 1 非bragg散射 1 采样定理 1 酉变换 1 被动时间反转镜 1 线调频小波原子 1 线性调频扩频技术 1 线性调频 1 线性系统 1 笑脸识别 1 空时自适应处理(stap) 1 瞬时频率 1 相近参数多分量lfm信号 1 甚小频偏线性调频信号 1 正交频分复用(ofdm) 1 正交多载波 1 欠采样 1 机载预警雷达 1 机动目标 1 最佳旋转角度 1 最优阶 1 最优滤波 1 时变海面 1 故障诊断 1 提取 1 探地雷达 1 平均散射功率 1 局域二值模式算子 1 子波 1 多普勒频移 1 多普勒频率 1 多普勒系数 1 多普勒效应 1 复合调制 1 地震信号 1 图像加密 1 去噪 1 分数阶功率谱(fps) 1 分数域滤波 1 信道均衡 1 低截获概率雷达 1
2011年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52
2008年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
科研热词 推荐指数 分数阶fourier变换 2 线性调频信号 1 离散分数阶傅立叶变换 1 数字信号处理器 1 均匀圆阵 1 参数估计 1 动目标检测 1 分数阶傅里叶变换(frft) 1 分数阶傅里叶变换 1 分数阶傅立叶变换 1 傅立叶变换 1 二维波达方向估计 1 lfm信号 1 dpca 1 doa估计 1
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11
二.FRFT的基本概念
核概念及性质 设p为任意实数,我们定义广义Fourier变换: p p p 其中核函数为:
2 2
=p/2 1 1 u cot ut csc t cot ) jcot j(1 2 e2 , 若 n 2 K t,u ) ( t u ), 若 2 n p( ( t u ), 若 ( 2 n 1 )

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X ( u ) { F [ x ( t )]} ( u ) K ( t , u ) x ( t ) dt
二.FRFT的基本概念
核函数具有以下性质:
1.互换性 2. 3.
K ( t , u ) K ( u , t ) p p * K ( t , u ) K ( t , u ) p p
若 n 若 2n 若 x (2n1 )
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15
二.FRFT的基本概念
方波的几种分数阶Fourier变换. 实线: 实部
虚线: 虚部
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16
二.FRFT的基本概念
图(a): 三角函数rect(x/2)* rect(x/2)的幅值(实线) 和p=0.5的FRFT的幅值 (虚线) 图(b):图(a)的相位,三角函数 (实线),FRFT(虚线) 图(c):有限长正旋函数 e j2x rect(x/20)的实部 图(d):图(c):有限长正旋函数的 FRFT(p=0.5)的实部 图(e):线性调频函数e -j2x2的 实部 图(f):图(e)的FRFT (p=2arctan(-2)/ +1)
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3
相关术语
FRFT:Fractional Fourier Transform 广义Fourier变换: Fractional Fourier Transform STFT:Short-Time Fourier Transform MSTFT:Modified Short-Time Fourier Transform WD: Wigner Distribution LFM: 线调频信号
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14
二.FRFT的基本概念
p
X ( u ) { F x }( u ) x ( t ) K ( t , u ) dt p p
1 2 12 j u cot j t cot 1 j cot 2 jutcsc 2 e x ( t ) e e dt , 2 x(t), x(t),
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6
一.问题的提出
有用信号为 2 (t-4) 高斯信号e
干扰为 2 -j t 线性调频信号e .
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7
一.问题的提出
信号:高斯包络的线调频信号(LFM) 干扰为加性实值白噪声.
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8
一.问题的提出
LFM信号可广泛应用于各种信息系统 通信 雷达 声纳 地质勘探
4.积分相加性(完备性)
p
K ( t , u ) K ( t , u ) p p
q p q
( t , z ) K ( z , u ) dz K ( t , u ) K
5.正交性
( t , u ) K ( t , u ' ) dt ( u u ' ) K来自电信工程学院9
二.FRFT的基本概念
传统Fourier变换的定义及性质
两个函数g(t)与G(w)为Fourier变换对 G(w)= g(t) e-jwtdt /√2 g(t)= G(w) ejwtdw /√2
G(w)=F(g(t)) F2(g(t))=F[F(g(t)] =g(-t) F3(g(t))=G(-w) F4(g(t))=F[F3(g(t)] =g(t)
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二.FRFT的基本概念
分数阶的Fourier变换的定义 Fourier变换可以看成时域与频域的关系,在时频平面上为 旋转/2,我们定义一个实数=p/2,其中p为任意实数,那么是 否存在旋转角度为的Fourier变换? 旋转角度不为/2的整数倍的情况下,存在什么样的变换呢? 如果存在,则我们称之为分数阶的Fourier变换. 它应具有的基本性质: 1. 零旋转 R0=I 2. 与Fourier变换等价 R /2=F 3. 旋转相加性 RR=R + 4. 恒等变换 R2 =I
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4
主要内容
1 2 3 4 5 6 7 8 9 问题的提出 FRFT的基本概念 FRFT的基本性质 一些常见信号的FRFT FRFT的计算方法 FRFT的二维表示 FRFT的应用 FRFT域内的算子 我的想法
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5
一.问题的提出
信号的时频滤波 时域滤波 频域滤波 时频域滤波
p * p
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13
二.FRFT的基本概念
广义Fourier变换的两个特例 1.以传统的Fourier变换为例,我们可 以看出,传统的Fourier变换为广义 Fourier变换的一个特例, 在广义 Fourier变换中,令p=1即为传统的 Fourier变换. 此时广义Fourier变换的核函数即为传 统的Fourier变换中的标准正弦正交基函数 2.在广义Fourier变换中,令p=0即为输入的时间函数 x(t),p=0 =0核函数为(t-u) 3.传统的Fourier变换为广义Fourier变换的一个特例 4.核函数为p的连续函数
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17
二.FRFT的基本概念
信号重构:可逆无损失的变换,仅仅改变信号的形式, 并不改变信号的内容,因而信号通过正变换由一个域 变换到另一个域,而通过反变换又回到原始域。 有的信号重构不需要条件,有的信号重构有时需要一 定的条件。 比如, (1)FFT与IFFT(无条件)
分数阶FROURIER变换
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1
本小组人员
李耀民
张咏梅
张陆勇 张风山 王春光 邓天乐
朱雪田 孙华明
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2
分数阶FROURIER变换
目标: FRFT 的本质特征之一:旋转不变性 FRFT 的本质特征之二:FRFT的内涵 FRFT特别适用于LFM信号的分析与处理 FFT为FRFT的一个特例
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