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Page 1: 2.4 傅里叶变换的基本性质

1. 线性特性 2. 共轭对称特性 3. 对称互易特性

4. 展缩特性 5. 时移特性 6. 频移特性

7. 时域卷积特性

8. 频域卷积特性 9. 时域微分特性 10. 积分特性 11. 频域微分特性 12. 能量定理

2.4 傅里叶变换的基本性质

Page 2: 2.4 傅里叶变换的基本性质

,;若 )()( )()( 2211 jXtxjXtx FF

)()()()( 2121 bXaXtbxtax 则

其中 a和 b均为常数。

1. 线性特性

Page 3: 2.4 傅里叶变换的基本性质

2.奇偶虚实性

x(t) 的付氏变换式 X(f) 可由实部虚部组成:

如果 x(t) 是实偶函数 ,则 X(f) 为实偶函数。如果 x(t) 是实奇函数 ,则 X(f) 为虚奇函数。

同理 :如 x(t) 是虚偶函数, X(f) 也为虚偶函数;

如 x(t) 是虚奇函数, X(f) 为实奇函 .

Page 4: 2.4 傅里叶变换的基本性质

)()( jXtx 若 0t-j0 )()( ejXttx 则

式中 t0 为任意实数

证明: dtettxttxF tj-00 )()]([

令 u= t-t0 ,则 du=dt ,代入上式可得

dueuxttxF )ut(j-0

0)()]([

0t-j)( ejX

信号在时域中的时移,对应频谱函数在频域 中产生的附加相移,而幅度频谱保持不变。

3 . 时移特性

Page 5: 2.4 傅里叶变换的基本性质

0

A

2

t

2

)(tf

0

A

t

)(1 tf

T

[ 解 ] 无延时且宽度为的矩形脉冲信号 f(t) 如右图,

)2

()( SaAjX

Tj1 )()( -ejXjX

)()(1 Ttxtx

Tj-)2

( eSaA

因为 故,由延时特性可得

其对应的频谱函数为

[例 1] 试求图示延时矩形脉冲信号 x1(t) 的频谱函数 X1(jw) 。

Page 6: 2.4 傅里叶变换的基本性质

)()( jXtx

)]([)( 0j 0 jXetx t

dteetxetxF ttt j-jj 00 )(])([

式中ω0 为任意实数

证明:由傅立叶变换定义有

dtetx t)-j(- 0)(

)]([ 0 jX

4. 频移特性(调制定理)

Page 7: 2.4 傅里叶变换的基本性质

证明:

)()( jXtx 若 )(1

)(ajX

aatx

dteatxatxF tj-)()]([

)(1

)(1

)]([u

aj-

ajX

adueux

aatxF

令 u=at ,则 du=adt ,代入上式可得

时域压缩,则频域展宽;展宽时域,则频域压缩。

5. 展缩特性

Page 8: 2.4 傅里叶变换的基本性质

0

A2

)2(2 F

0

A

)(F

2

2

)2( tf

t

A

4

4

)(2

1 tf

t 0

)(tf

t

2

2

0

A2

1

)2

1(

2

1 F

4

4

Page 9: 2.4 傅里叶变换的基本性质

)(tf

2

2

0

A

t

E

)(F

2

4

2

4

6

t

2)(tF

2

0A

)(f

20

2

00

A

)()( jXtx 若 )(2)( xtX则

6. 互易对称特性

Page 10: 2.4 傅里叶变换的基本性质

]cos)([ 0ttxF ] )([2

1])([

2

100 j-j tt etxFetxF

信号 x(t) 与余弦信号 cosw0 t 相乘后,其频谱是将原来信号频谱向左右搬移 w0 ,幅度减半。

]sin)([ 0ttxF

)]([2

1)]([

2

100 jXjX

)]([2

)]([2 00 jX

jjX

j

同理] )([

2

1])([

2

100 j-j tt etxF

jetxF

j

Page 11: 2.4 傅里叶变换的基本性质

)2

()( SaAjX

]cos)([ 0ttxF )]([2

1)]([

2

100 jXjX

应用频移特性可得

[解 ] 已知宽度为的矩形脉冲信号对应的频谱函数为

]}2

([]

2

([{

2

1 )0)0

SaASaA

[ 例 2] 试求矩形脉冲信号 x(t) 与余弦信号 cosw0 t 相乘后信号的频谱函数。

Page 12: 2.4 傅里叶变换的基本性质

0

)( jF

0 00

)( jF

0

A

2/t

2/

)(tf

2/

A

t2/

ttf 0cos)(

Page 13: 2.4 傅里叶变换的基本性质

若 则

)()( jXtx

)()( jXjdt

dx

)()( jXjdt

xd nn

n

7. 时域微分特性

Page 14: 2.4 傅里叶变换的基本性质

[ 解 ]

)2

()2

()(' tAtAtx

2j

2j

)]('[ -

AeAetxF

)()()]('[ jXjtxF

)2

()2

sin(2

)(

SaA

AjX

由上式利用时域微分特性,得

)2

sin(2jA

因此有

)2

sin(2jA

0

(A )

2/t

2/

)(' tf

( A )

)(tf

2

2

0

A

t

[ 例 3] 试利用微分特性求矩形脉冲信号的频谱函数。

Page 15: 2.4 傅里叶变换的基本性质

若信号不存在直流分量即 X(0)=0

)()( jXtx 若

)()0()(1

)(

XjXj

dxt

)(1

)(

jXj

dxt

8. 积分特性

Page 16: 2.4 傅里叶变换的基本性质

若 )()( jXtx

n

nnn

d

jdXjtxt

)(

)(

dtetxjX t j-)()(

dtetxjtdted

dtx

d

jdX tt

j-j- )]()[()(

)(

dtetxtd

jdXj t

j-)]([

)(

将上式两边同乘以 j得

证明:

d

jdXjtxt

)()( 则

9. 频域微分特性

Page 17: 2.4 傅里叶变换的基本性质

)()( )()( 2211 jXtxjXtx 若

)()()()( 2121 jXjXtxtx 则

dtedtxxtxtxF tj2121 ])()([)]()([

ddtetxx ])()[( tj21

)()( 21 jXjX

证明:

dejXx j-

21 )()(

10. 时域卷积特性

Page 18: 2.4 傅里叶变换的基本性质

证明:

)()( )()( 2211 jXtxjXtx 若

)]()([2

1)()( 2121

jXjXtxtx 则

dtetxtxtxtxF

tj-

2121 )]()([)]()([

dtdejXetx ])(2

1[)( tj

1tj

2

])([)(2

1 t)-j(-21 dtetxdjX

])]([)(

2

121 djXjX

)]()([

2

121

jXjX

11. 频域卷积特性 (调制特性 )

Page 19: 2.4 傅里叶变换的基本性质

1. 线性特性 2. 对称互易特性 3. 展缩特性 4. 时移特性 5. 频移特性 6. 时域卷积特性 7. 频域卷积特性

8. 时域微分特性 9. 积分特性 10. 频域微分特性

)(2)( fjtF

)(1

)(ajX

aatx

0t-j0 )()( ejXttx

)]([)( 0j 0 jFetx t

)()()()( 2121 jXjXtxtx

)]()([2

1)()( 2121

jXjXtxtx

)()( jXjdt

xd nn

n

)()0()(1

)(

XjXj

dxt

n

nnn

d

jdXjtxt

)(

)(

)()()()( 2121 bXaXtbxtax

傅立叶变换性质一览表


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