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非周期信号的傅里叶变换

发布时间:2020-07-21 18:34:50 阅读: 来源:快装活动房厂家

前面已讨论了周期非正弦信号的傅里叶级数展开,下面来分析非周期信号的傅里叶变换。当周期信号的重复周期T无限增大时,周期信号就转化为非周期信号(单个不重复信号),如对于周期矩形脉冲波,当周期T趋于无穷大时,周期信号就转化为单个非周期脉冲。从例6-1-2的结果可知,此时信号频谱间隔趋于零,即谱线从离散转向连续,而其振幅值则趋于零,信号中各分量都变为无穷小。尽管各频率分量从绝对值来看都趋于无穷小,但其相对大小却是不相同的。为区别这种相对大小,在周期T趋于无穷大时,求的极限,并定义此极限值为非周期函数的频谱函数,即:

当时,,转化为,即离散的频谱转为连续频谱,上式可改为:

(6-4-1)

对于一个非周期信号,可由上式求出其频谱函数,同理若已知非周期信号频谱函数,则也可求出其时域表达式。其计算式为:

(6-4-2)

式(6-4-1)与式(6-4-2)是一对傅里叶积分变换式,式6-4-1把时域信号转换为频域的频谱函数信号,称为傅里叶正变换。而式6-4-2是把频域信号变换为时域信号,称为傅里叶逆变换。进行傅里叶变换的函数需满足狄里赫里条件和绝对可积条件。

例6-4-1 求图6-4-1a所示的单个矩形波的频谱函数,并作振幅频谱与相位频谱图。

图 6-4-1

解:单个矩形波的频谱函数为:

它的幅度频谱与相位频谱如图6-4-1b、c所示。

从振幅频谱图上可见,矩形脉冲信号所包含的频率分量随频率增大而很快减小,信号主要成份集中于之间,即频率宽度为。如果脉冲宽度变窄,即值变小,则信号主要频率分量所占的频率范围就变大。反之当脉冲变宽,值变大,则其主要频率分量范围就变小。对于一个较窄的脉冲信号,如果电路要使它通过,则电路的特性必须能使较大频率范围的所有信号都能通过。傅里叶变换在信号分析与处理中有重要意义。

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