信號與系統_第三章_典型例題


第三章典型例題

[對稱性]

例一

已知\(\text{sgn}(t)\leftrightarrow \frac{2}{j\omega}\),求\(\mathscr{F}(\frac{1}{t})\).

解:由對稱性可知

\[\frac{2}{jt}\leftrightarrow 2\pi\text{sgn}(-\omega) \]

可得

\[\frac{1}{t}\leftrightarrow -j\pi\text{sgn}(\omega) \]

例二

已知\(EG_\tau(t)\leftrightarrow E\tau\text{Sa}(\frac{\omega\tau}{2})\),求\(\mathscr{F}(\text{Sa}(\omega_0t))\).

解:由對稱性可知

\[\text{Sa}(\omega_0t)\leftrightarrow \frac{\pi}{\omega_0}G_{2\omega_0}(\omega) \]

[時移特性]

例三

圖為三矩形脈沖信號,求其傅氏變換.

M9FFQs.png

解:相當於矩形脈沖信號進行了兩次時移后的疊加,可得

\[\begin{align} F(\omega)&=E\tau\text{Sa}(\frac{\omega\tau}{2})(1+e^{j\omega T}+e^{-j\omega T})\notag\\ &=E\tau\text{Sa}(\frac{\omega\tau}{2})[1+2\cos(\omega T)]\notag \end{align} \]

[頻移特性]

例四

圖為矩形調幅信號的波形,表達式為\(f(t)=EG_\tau(t)\cos(\omega_0t)\),求其傅氏變換.

M9kE1H.png

解:由歐拉公式,可得

\[f(t)=\frac{1}{2}EG_\tau(t)(e^{j\omega_0t}+e^{-j\omega_0t}) \]

根據頻移特性,時域中信號乘以\(e^{j\omega_0t}\)在頻域表現為進行頻移,得

\[F(\omega)=\frac{E\tau}{2}\{\text{Sa}[\frac{(\omega-\omega_0)\tau}{2}]+\text{Sa}[\frac{(\omega+\omega_0)\tau}{2}]\} \]

[頻域微分特性]

例五

已知\(f(t)\leftrightarrow F(\omega)\),求\(\mathscr{F}[(t-2)f(t)]\).

解:

\[\begin{align}\mathscr{F}[(t-2)f(t)]&=\mathscr{F}[tf(t)-2f(t)]\notag\\&=jF^{'}(\omega)-2F(\omega)\notag\end{align} \]

例六

\(\mathscr{F}(t^n)\).

解:

\[t^n=t^n\cdot1\leftrightarrow j^n\frac{d^n(2\pi\delta(\omega))}{d\omega^n} \]

[時域積分特性]

例七

求門函數積分的傅氏變換.

解:\(\omega=0\)時,\(F(0)\ne0\),可得

\[\int_{-\infty}^{\tau}G_\tau(\tau)d\tau\leftrightarrow\pi\tau\delta(\omega)+\frac{\tau}{j\omega}\text{Sa}(\frac{\omega\tau}{2}) \]

[綜合]

例八

據圖寫出\(f(t)\).

M9ZdsJ.png

解:由圖可知

\[F(\omega)=AG_{2\omega_0}(\omega)e^{j\omega t_0}\leftrightarrow \frac{A\omega_0}{\pi}\text{Sa}[\omega_0(t-t_0)] \]

例九

已知\(f(t)=\text{Sa}(t)=\frac{\sin t}{t}\),求其帶寬(\(Hz\)).

解:首先運用對稱性進行傅氏變換,即為

\[\text{Sa}(t)\leftrightarrow \pi G_2(\omega) \]

頻譜是一個門寬為\(2\)的門函數,則其帶寬為\(1(Rad/s)\).因題中所給單位是\(Hz\),通過

\[\omega=2\pi f \]

可得帶寬為

\[f=\frac{1}{2\pi} \]

單位為\(Hz\).

[卷積定理]

例十

求升余弦脈沖的傅氏變換.

解:升余弦脈沖的表達式為

\[f(t)=(1+\cos t)G_{2\pi}(t) \]

根據頻域卷積定理可得

\[\begin{align}F(\omega)&=\frac{1}{2\pi}[2\pi\delta(\omega)+\pi\delta(w-1)+\pi\delta(\omega+1)]*2\pi\text{Sa}(\pi\omega)\notag\\&=-\frac{2\sin\pi\omega}{\omega(\omega^2-1)}\notag\end{align} \]

[周期函數傅氏變換]

例十一

求如圖周期矩形脈沖序列的傅氏變換.

MiUONq.png

解:先看單個脈沖的傅氏變換

\[F_0(\omega)=E\tau\text{Sa}(\frac{\omega\tau}{2}) \]

再根據脈沖變周期的傅氏變換關系得

\[F(n\omega_1)=\frac{1}{T_1}F_0(\omega)|_{\omega=n\omega_1} \]

所以可得該周期函數的傅氏變換為

\[\begin{align} F(\omega)&=2\pi\sum_{n=-\infty}^{\infty}\frac{E\tau}{T_1}\text{Sa}(\frac{n\omega_1\tau}{2})\delta(\omega-n\omega_1)\notag\\ &=E\tau\omega_1\sum_{n=-\infty}^{\infty}\text{Sa}(\frac{n\omega_1\tau}{2})\delta(\omega-n\omega_1)\notag \end{align} \]

也可以利用時域卷積定理求解,將信號寫為

\[f(t)=f_0(t)*\delta_T(t) \]

根據時域卷積定理,得

\[F(\omega)=F_0(\omega)\omega_1\sum_{n=-\infty}^{\infty}\delta(\omega-n\omega_1) \]

利用沖激信號的抽樣性質

\[F(\omega)=\omega_1\sum_{n=-\infty}^{\infty}F_0(n\omega_1)\delta(\omega-n\omega_1) \]

其中

\[F_0(n\omega_1)=E\tau\text{Sa}(\frac{n\omega_1\tau}{2}) \]

帶入上式,得

\[\begin{align} F(\omega)&=\omega_1\sum_{n=-\infty}^{\infty}E\tau\text{Sa}(\frac{n\omega_1\tau}{2})\delta(\omega-n\omega_1)\notag\\ &=E\tau\omega_1\sum_{n=-\infty}^{\infty}\text{Sa}(\frac{n\omega_1\tau}{2})\delta(\omega-n\omega_1)\notag \end{align} \]

結果和之前的相同.


免責聲明!

本站轉載的文章為個人學習借鑒使用,本站對版權不負任何法律責任。如果侵犯了您的隱私權益,請聯系本站郵箱yoyou2525@163.com刪除。



 
粵ICP備18138465號   © 2018-2025 CODEPRJ.COM