连续时间信号的频域分析--傅立叶变换

  • 1 周期信号的傅立叶级数
    • 1.1 傅立叶级数的三角形和指数形式
    • 1.2 周期信号的频谱图
    • 1.3 周期信号的频谱分析
  • 2 非周期信号的傅立叶变换
    • 2.1 傅立叶变换导出
    • 2.2 傅立叶变换的性质

知识点:

  • 周期信号的傅立叶级数
  • 非周期信号的傅立叶变换
  • 周期信号的傅立叶变换
  • 时域抽样

1 周期信号的傅立叶级数

1.1 傅立叶级数的三角形和指数形式

  • 求傅立叶级数的比列系数

  • 指数形式的傅立叶级数

1.2 周期信号的频谱图

  • 余弦形式的频谱和复指数形式的频谱:单边谱和双边谱

    例题

    复指数形式的双边谱

    三角形式VS复指数形式

    例子:求三角形式的FS和指数形式的FS

    继续化简Ck

    画图 三角形式 单边谱:

    求复指数形式的FS:

    画图 复指数形式的双边谱:

    对比:

1.3 周期信号的频谱分析

周期信号频谱特点:离散性和谐波性–频谱只出现在0,w0,2w0…离散频率点上。

  1. 复指数形式的双边谱与三角形式的单边谱之间的关系:
  • 本质上是相同的;
  • 单边谱:每条蒲县代表一个频率分量幅度。
  • 双边谱:每个频谱分量的幅度一分为二,在正负频率对应位置上各一半,合起来代表一个频率分量的幅度。
  • 双边谱 实现号的幅度谱对称,相位谱奇对称。
  1. 信号波形对称性与在傅立叶级数的关系
    来简化求傅立叶级数比例系数
  • 偶信号:x(t)=x(-t)
    bk=0,级数中只有直流分量和余弦分量
  • 奇信号:x(t)=-x(t)
    a0=0,ak=0,级数中只有正弦分量。
  • 半波对象对称信号:x(t) = -x(t± T/2)
    k为偶数时,ak,bk都为0;
  1. 信号频谱与时域特性的关系
    T–>∞,时域上,周期信号–>非周期信号;
    频域上,离散谱—>连续谱;

2 非周期信号的傅立叶变换

知识点:

  • 傅立叶变换的导出
  • 傅立叶变换的性质
  • 傅立叶变换

2.1 傅立叶变换导出


推导结果:

时域描述<—>频域描述
傅立叶变换存在的充分条件:x(t)绝对值可积。

例子:门函数–脉冲

对比非周期信号VS周期信号

四个最常用的、最最基础的傅立叶变换对

2.2 傅立叶变换的性质

时域描述《====》频域描述关系

  • 一个域中的某种运算在另外一个域中发生什么变化?
    展缩、平移 微分 积分 卷积
  • 一个域中的某种特性在另外一个域中对应什么特性
    奇偶对称性 虚实性
  1. 线性特性

  2. 展缩特性

  3. 时移特性

  4. 频移特性

  5. 时域微分特性


6. 频域微分特性

7. 时域卷积特性

  1. 频域卷积特性
  2. 对偶性
  3. 奇偶虚实性

    若x(t)为实信号,则X(w)=X*(-w),即实信号的频谱是共轭对称函数。
    实信号的幅度谱为偶函数,相位谱为奇函数。

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