32周期信号的频谱课件

3.2周期信号的频谱3.2周期信号的频谱13.2周期信号的频谱3.2.1周期信号频谱的特点3.2.2双边频谱与信号的带宽3.2.3周期信号的功率3.2周期信号的频谱3.2.1周期信号频谱的特点23.2.1周期信号频谱的特点周期信号的两种展开式：均为的复函数，分别组成f(t)的第n次谐波分量的振幅和相位。频谱图相位频谱振幅频谱以振幅为纵坐标所画出的谱线图以相位为纵坐标所得到的谱线图以ω为横坐标3.2.1周期信号频谱的特点周期信号的两种展开式：均为33.2.1周期信号频谱的特点试画振幅谱和相位谱矩形波可知，其基波频率，分别有一、三、五……奇次谐波分量其余3.2.1周期信号频谱的特点试画振幅谱和相位谱矩形波可知43.2.1周期信号频谱的特点振幅频谱相位频谱3.2.1周期信号频谱的特点振幅频谱相位频谱53.2.1周期信号频谱的特点P98例试画出f(t)的振幅谱和相位谱。解：f(t)为周期信号，题中所给的f(t)表达式可视为f(t)的傅里叶级数展开式。据可知，其基波频率π(rad/s)，基本周期T=2s，ω=2π、3π、6π分别为二、三、六次谐波频率。3.2.1周期信号频谱的特点P98例试画出f(t)6其余其余73.2.2双边频谱与信号的带宽双边频谱振幅谱相位谱3.2.2双边频谱与信号的带宽双边频谱振幅谱相位谱83.2.2双边频谱与信号的带宽周期矩形脉冲信号otT2T2TT2－τ2τ2－－TAf

(t)3.2.2双边频谱与信号的带宽周期矩形脉冲信号otT2T93.2.2双边频谱与信号的带宽复系数3.2.2双边频谱与信号的带宽复系数103.2.2双边频谱与信号的带宽取样函数定义为：偶函数且x→0时，Sa(x)=1当x=kπ时，Sa(kπ)=0看成振幅为的正弦函数，振幅衰减的正弦振荡3.2.2双边频谱与信号的带宽取样函数定义为：偶函113.2.2双边频谱与信号的带宽因此：可将周期矩形脉冲信号的复振幅写成取样函数的形式，即由复振幅的表达式可知，频谱谱线顶点的连线所构成的包络是的形式。3.2.2双边频谱与信号的带宽因此：可将周期矩形脉冲信号123.2.2双边频谱与信号的带宽画周期矩形脉冲的频谱1.找出谐波次数为零的点（即包络与横轴的交点）包络线方程为与横轴的交点由下式决定：离散自变量3.2.2双边频谱与信号的带宽画周期矩形脉冲的频谱1.133.2.2双边频谱与信号的带宽2.确定各谐波分量的幅度当即为最大值基波分量的幅度：二次谐波分量的幅度：3.2.2双边频谱与信号的带宽2.确定各谐波分量的幅度当143.2.2双边频谱与信号的带宽3.相位的确定当时：当时：是的实函数3.2.2双边频谱与信号的带宽3.相位的确定当153.2.2双边频谱与信号的带宽周期矩形脉冲的频谱是的偶函数是的奇函数3.2.2双边频谱与信号的带宽周期矩形脉冲的频谱是163.2.2双边频谱与信号的带宽周期信号频谱的特点：离散性：收敛性：谐波性：由不连续的谱线组成，每一条谱线代表一个正弦分量，所以此频谱称为不连续谱或离散谱；每条谱线间的距离为每一条谱线只能出现在基波频率的整数倍频率上，即含有的各次谐波分量，而决不含有非的谐波分量。各次谐波分量的振幅虽然随

的变化有起伏变化，但总的趋势是随着的增大而逐渐减小。当→∞时，|Fn|→0。3.2.2双边频谱与信号的带宽周期信号频谱的特点：离散性173.2.2双边频谱与信号的带宽T相同，不同τ值时周期矩形信号的频谱3.2.2双边频谱与信号的带宽T相同，不同τ值时周期矩形183.2.2双边频谱与信号的带宽T不变，w1不变：即谱线的疏密不变若：则收敛速度变慢，幅度减小，包络零点间隔增大。不变：即谱线的变密，包络零点间隔不变。若：幅度减小，当时：谱线无限密集，幅度趋于无穷小，周期信号趋于非周期信号。3.2.2双边频谱与信号的带宽T不变，w1不变：即19信号的频带宽度与信号的持续时间成反比3.2.2双边频谱与信号的带宽周期矩形脉冲信号含有无穷多条谱线，即：周期矩形脉冲信号可表示为无穷多个正弦分量之和。实际工作中，要求传输系统将信号中的主要频率分量传输过去周期矩形脉冲信号的主要能量集中在第一个零点之内，因而，常常将这段频率范围称为矩形脉冲信号的频带宽度。记为或信号的频带宽度与信号的持续时间成反比3.2.2双边频谱与203.2.2双边频谱与信号的带宽对于单调衰减的信号：把零频率到谐波幅度降到最大值十分之一的那个频率间频带，称为信号的带宽

3.2.2双边频谱与信号的带宽对于单调衰减的信号：把零频213.2.3周期信号的功率周期信号的能量是无限的，平均功率有界，属于功率信号。将f(t)表示成傅里叶级数并代入上式可得：3.2.3周期信号的功率周期信号的能量是无限的，平均功率223.2.3周期信号的功率例：试求周期矩形脉冲信号在其有效带宽内谐波分量所具有的平均功率占整个信号平均功率的百分比。其中A=1，T=1/4，=1/20。3.2.3周期信号的功率例：试求周期矩形脉冲信号在其有效233.2.3周期信号的功率解：周期矩形脉冲的傅立叶复系数为：

将A=1，T=1/4，=1/20，代入：信号的平均功率为：3.2.3周期信号的功率解：周期矩形脉冲的傅立叶复系数为243.2.3周期信号的功率包含在有效带宽内的各谐波平均功率为：有效带宽为：在带宽范围内有基波、二次、三次、四次谐波分量：3.2.3周期信号的功率包含在有效带宽内的各谐波平均功率25周期信号的功率谱

周期信号的功率谱263.2周期信号的频谱3.2周期信号的频谱273.2周期信号的频谱3.2.1周期信号频谱的特点3.2.2双边频谱与信号的带宽3.2.3周期信号的功率3.2周期信号的频谱3.2.1周期信号频谱的特点283.2.1周期信号频谱的特点周期信号的两种展开式：均为的复函数，分别组成f(t)的第n次谐波分量的振幅和相位。频谱图相位频谱振幅频谱以振幅为纵坐标所画出的谱线图以相位为纵坐标所得到的谱线图以ω为横坐标3.2.1周期信号频谱的特点周期信号的两种展开式：均为293.2.1周期信号频谱的特点试画振幅谱和相位谱矩形波可知，其基波频率，分别有一、三、五……奇次谐波分量其余3.2.1周期信号频谱的特点试画振幅谱和相位谱矩形波可知303.2.1周期信号频谱的特点振幅频谱相位频谱3.2.1周期信号频谱的特点振幅频谱相位频谱313.2.1周期信号频谱的特点P98例试画出f(t)的振幅谱和相位谱。解：f(t)为周期信号，题中所给的f(t)表达式可视为f(t)的傅里叶级数展开式。据可知，其基波频率π(rad/s)，基本周期T=2s，ω=2π、3π、6π分别为二、三、六次谐波频率。3.2.1周期信号频谱的特点P98例试画出f(t)32其余其余333.2.2双边频谱与信号的带宽双边频谱振幅谱相位谱3.2.2双边频谱与信号的带宽双边频谱振幅谱相位谱343.2.2双边频谱与信号的带宽周期矩形脉冲信号otT2T2TT2－τ2τ2－－TAf

(t)3.2.2双边频谱与信号的带宽周期矩形脉冲信号otT2T353.2.2双边频谱与信号的带宽复系数3.2.2双边频谱与信号的带宽复系数363.2.2双边频谱与信号的带宽取样函数定义为：偶函数且x→0时，Sa(x)=1当x=kπ时，Sa(kπ)=0看成振幅为的正弦函数，振幅衰减的正弦振荡3.2.2双边频谱与信号的带宽取样函数定义为：偶函373.2.2双边频谱与信号的带宽因此：可将周期矩形脉冲信号的复振幅写成取样函数的形式，即由复振幅的表达式可知，频谱谱线顶点的连线所构成的包络是的形式。3.2.2双边频谱与信号的带宽因此：可将周期矩形脉冲信号383.2.2双边频谱与信号的带宽画周期矩形脉冲的频谱1.找出谐波次数为零的点（即包络与横轴的交点）包络线方程为与横轴的交点由下式决定：离散自变量3.2.2双边频谱与信号的带宽画周期矩形脉冲的频谱1.393.2.2双边频谱与信号的带宽2.确定各谐波分量的幅度当即为最大值基波分量的幅度：二次谐波分量的幅度：3.2.2双边频谱与信号的带宽2.确定各谐波分量的幅度当403.2.2双边频谱与信号的带宽3.相位的确定当时：当时：是的实函数3.2.2双边频谱与信号的带宽3.相位的确定当413.2.2双边频谱与信号的带宽周期矩形脉冲的频谱是的偶函数是的奇函数3.2.2双边频谱与信号的带宽周期矩形脉冲的频谱是423.2.2双边频谱与信号的带宽周期信号频谱的特点：离散性：收敛性：谐波性：由不连续的谱线组成，每一条谱线代表一个正弦分量，所以此频谱称为不连续谱或离散谱；每条谱线间的距离为每一条谱线只能出现在基波频率的整数倍频率上，即含有的各次谐波分量，而决不含有非的谐波分量。各次谐波分量的振幅虽然随

的变化有起伏变化，但总的趋势是随着的增大而逐渐减小。当→∞时，|Fn|→0。3.2.2双边频谱与信号的带宽周期信号频谱的特点：离散性433.2.2双边频谱与信号的带宽T相同，不同τ值时周期矩形信号的频谱3.2.2双边频谱与信号的带宽T相同，不同τ值时周期矩形443.2.2双边频谱与信号的带宽T不变，w1不变：即谱线的疏密不变若：则收敛速度变慢，幅度减小，包络零点间隔增大。不变：即谱线的变密，包络零点间隔不变。若：幅度减小，当时：谱线无限密集，幅度趋于无穷小，周期信号趋于非周期信号。3.2.2双边频谱与信号的带宽T不变，w1不变：即45信号的频带宽度与信号的持续时间成反比3.2.2双边频谱与信号的带宽周期矩形脉冲信号含有无穷多条谱线，即：周期矩形脉冲信号可表示为无穷多个正弦分量之和。实际工作中，要求传输系统将信号中的主要频率分量传输过去周期矩形脉冲信号的主要能量集中在第一个零点之内，因而，常常将这段频率范围称为矩形脉冲信号的频带宽度。记为或信号的频带宽度与信号的持续时间成反比3.2.2双边频谱与463.2.2双边频谱与信号的带宽对于单调衰减的信号：把零频率到谐波幅度降到最大值十分之一的那个频率间频带，称为信号的带宽

3.2.2双边频谱与信号的带宽对于单调衰减的信号：把零频473.2.3周期信号的功率周期信号的能量是无限的，平均功率有界，属于功率信号。将f(t)表示成傅里叶级数并代入上式可得：3.2.3周期信号的功率周期信号的能量是无限的，平均功率483.2.3周期信号的功率例：试求周期矩形脉冲信号在其有效带宽内谐波分量所具有的平均功率占整个信号平均功率的