演示文稿傅里叶变换及反变换

（优选）傅里叶变换及反变换第一页，共三十六页。§4.4非周期信号的傅里叶变换CTFT一傅里叶变换的引出二傅里叶变换的物理意义三傅里叶变换的求解ContinualTimeFourierTransform第二页，共三十六页。§4.4非周期信号的傅里叶变换一傅里叶变换的引出傅里叶正变换傅里叶反变换记为：F[f(t)]记为：F-1[F(jw)]周期信号非周期信号第三页，共三十六页。二傅里叶变换的物理意义①：非周期信号可以分解成无穷多个的连续和；②：发生在一切频率上，是连续变化的；③：各频率分量的系数，本身是无穷小量，但F(jw)描述了各频率分量的相对关系，即描述了f(t)的频率特性；④：F(jw)称为“频谱密度函数”，简称“频谱函数”或“频谱”；CTFS：CTFT：第四页，共三十六页。傅立叶变换的收敛②在任何有限区间内，f(t)的极大、极小值数目有限；③在任何有限区间内，f(t)的间断点数目有限.Dirichlet条件——傅里叶变换存在的充分条件第五页，共三十六页。三傅里叶变换的求解数学运算物理含义例1：单位冲激信号(t)的频谱:t(t)(1)0wF[(t)]10分析：(t)的频谱包含了所有频率分量，且各个频率分量的幅度、相位完全相同。称为白色谱。第六页，共三十六页。例2求单边指数衰减信号的频谱tf(t)第七页，共三十六页。例3：门信号的频谱:tG(t)1周期矩形脉冲的傅里叶级数：非周期门信号的傅立叶变换周期矩形脉冲的傅立叶级数周期信号的频谱是对应的非周期信号频谱的离散抽样；而非周期信号的频谱是对应的周期信号频谱的包络。第八页，共三十六页。分析：①包络相同；②T→∞时，周期信号的离散谱→非周期信号的连续谱；③信号在时域和频域之间有一种相反的关系。即信号在时域脉冲越窄，则其频谱主瓣越宽，反之亦然。，时域：非零值的时间范围频域：F(jw)更集中在频率原点附近。④→0，(1/)G(t)(t),相应的，频谱1。第九页，共三十六页。例4：求矩形频谱的逆傅立叶变换。第十页，共三十六页。常用的傅里叶变换对第十一页，共三十六页。14信号能量与频谱的关系12频域卷积定理：13时域积分定理：9时域微分特性：10频域微分特性：11时域卷积定理：8频移特性：7时移特性：6时域展缩特性：5对称特性：4共轭特性：3奇偶特性：2线性特性：1唯一性：§4.5连续时间傅里叶变换的性质时域描述频域描述第十二页，共三十六页。1Fourier变换的唯一性即：频谱函数与时间信号一一对应。2线性特性第十三页，共三十六页。3奇偶特性偶信号的频谱是偶函数，奇信号的频谱是奇函数。——时域波形的对称性与频谱函数的关系关于t关于w第十四页，共三十六页。即实信号的频谱是共轭对称函数推论：若f(t)为实信号，则4共轭特性或者说，频谱的实部为偶函数，虚部为奇函数；或者说，|F(jw)|为偶函数，(w)为奇函数。第十五页，共三十六页。即实信号的频谱是共轭对称函数或者说，频谱的实部为偶函数，虚部为奇函数；或者说，|F(jw)|为偶函数，(w)为奇函数。推论：若f(t)为实信号，则4共轭特性第十六页，共三十六页。5对称特性（互易对称性）t(t)(1)0wF[(t)]10wF[f(t)](2)0tf(t)=110第十七页，共三十六页。一傅里叶变换的引出二傅里叶变换的物理含义三常用的傅里叶变换对复习§4.4非周期信号的傅里叶变换CTFT第十八页，共三十六页。§4.5连续时间傅里叶变换的性质时域描述频域描述复习第十九页，共三十六页。6时域展缩特性：时域压缩，频域扩展|a|>1|a|<1时域扩展，频域压缩解：第二十页，共三十六页。6展缩特性：tG(t)1例如：第二十一页，共三十六页。磁带放音的例子。这就从理论上证明了时域与频域的相反关系，也证明了信号的脉宽带宽积等于常数的结论。通信中，若要压缩信号的持续时间，则信号的带宽就要展宽。要压缩信号的有效频带，就不得不增加信号的持续时间。一般而言，时域有限，频谱无限，反之亦然。第二十二页，共三十六页。7时移特性：物理意义：时域平移，对应频域相移，而幅频特性不变。平移w|F(jw)10t(t-t0)(1)0t0wφ(w)0第二十三页，共三十六页。8频移特性：平移7时移特性：时域平移，对应频域相移，幅频特性不变。调制解调变频在w＝0附近（低频信号）移至w＝w0处在w＝w0附近（高频信号）移至w＝0处f(t)的频谱的频谱在w＝w1附近移至w＝w1+w0处F(jw)F[j(w-w0)]第二十四页，共三十六页。8频移特性：平移-w0w0()(2)通过引入函数，周期信号也可以进行傅立叶变换。§4.6周期信号的傅里叶变换第二十五页，共三十六页。9时域微分特性：微分特性，在系统的频域分析中很重要。第二十六页，共三十六页。10时域卷积定理意义：(1)为卷积计算提供了另一种思路；(2)为计算傅里叶变换提供了一种方法(4)为系统的频域分析提供了方法；例：求的频谱。系统函数,或频率响应（频响）时域卷积频域相乘-tf(t)(3)可以推导出时移定理第二十七页，共三十六页。11频域卷积定理：物理意义：①为频谱的计算提供了另一种思路。例：求的频谱。10时域卷积定理②可以推导出频移定理。第二十八页，共三十六页。14信号能量与频谱的关系12频域卷积定理：13时域积分定理：9时域微分特性：10频域微分特性：11时域卷积定理：8频移特性：7时移特性：6时域展缩特性：5对称特性：4共轭特性：3奇偶特性：2线性特性：1唯一性：§4.5连续时间傅里叶变换的性质复习第二十九页，共三十六页。载波调制信号正弦幅度调制相乘特性则是通信和信号传输领域各种调制解调技术的理论基础。两个信号在时域相乘，可以看成是由一个信号控制另一个信号的幅度，这就是幅度调制。其中一个信号称为载波，另一个是调制信号。第三十页，共三十六页。卷积相乘时域频域第三十一页，共三十六页。第三十二页，共三十六页。§4.7傅里叶反变换1利用傅里叶变换的互易对称性要解决的问题：由F(jw)求f(t)2部分分式展开3利用傅里叶变换性质和常见的傅里叶变换对第三十三页，共三十六页。1利用傅里叶变换的互易对称性求F(jw)反变换的问题，转变为求F(jt)正变换的问题。——适合于F(jt)的频谱已知或很容易求解。FF第三十四页，共三十六页。2部分分式展开