訊號與系統/傅立葉轉換的範例
範例5.1
試求y(t)= ,之傅立葉轉換,並繪出y(t)的頻譜。
© G. E. Carlson, Signal and Linear System Analysis, 2nd ed., John Wiley & Sons, 1998.
【解】
=
=
=
=
範例5.1(續)
© G. E. Carlson, Signal and Linear System Analysis, 2nd ed., John Wiley & Sons, 1998.
範例5.2
試求,a>0之傅立葉轉換
【解】 ={} =
= + = + =
假設a=2
©余兆棠、李志鵬,信號與系統, 滄海書局,2007。
範例5.3
試求的傅立葉轉換。
【解】
© B. P. Lathi, Signal Processing and Linear Systems, Berkeley-Cambridge Press, 1998.
(1)用頻率f:={} =
= = =
=()
==
sinc(x)=
範例5.3(續)
(2)用角頻率:
=
=()
=
=
範例5.3(續)
定義:
範例5.3(續)
© B. P. Lathi, Signal Processing and Linear Systems, Berkeley-Cambridge Press, 1998.
範例5.4
試求的傅立葉轉換
【解】
=[]
=()
=
=[]
=
=
=
=
© Rodger E. Ziemer, William H. Tranter, D. Ronald Fannin, Signals & Systems: Continuous and Discrete, 4th ed., Prentice Hall International, 1998.
範例5.4(續)
© Rodger E. Ziemer, William H. Tranter, D. Ronald Fannin, Signals & Systems: Continuous and Discrete, 4th ed., Prentice Hall International, 1998.
說明:
=[]
=
範例5.5
試求直流訊號,的傅立葉轉換
【解】=
=
=
=[]
=
因為不存在,故 的傅立葉轉換不收斂。 由此範例可知,直流訊號的傅立葉轉換不存在。很多常用的訊號 模型 如等其傅立葉轉換均不存在! 下節將介紹廣義的傅立葉轉換(generalized Fourier transform)來解決此一問題
廣義的傅立葉轉換
為了讓一些常用的訊號模型如複指數訊號可作傅立葉轉換,將其擴展為包含極限的定義,也就是廣義的傅立葉轉換。
例如:
(1) {} = {} ,
= {}
(2) {}= {} =1
(3) {A} = {}=A
範例5.6
試求函數的傅立葉轉換。
【解】 { }=
= ==1
所以:
©余兆棠、李志鵬,信號與系統, 滄海書局,2007。
由上圖知,單位脈衝訊號包含所有頻率且不同頻率之振幅均相等。
範例5.7
試求的傅立葉逆轉換
【解】 { }= ==
所以: 物理意義:大小為1的常數訊號為一直流訊號,故其頻譜只在f=0處存在
一單位脈衝函數
©余兆棠、李志鵬,信號與系統, 滄海書局,2007。
注意:根據上述關係可知。 {}=
積分公式:
範例5.8
試求的傅立葉逆轉換。
【解】 {}= 所以:
注意 :根據上述關係可知 {1} =
積分公式:
© B. P. Lathi, Signal Processing and Linear Systems, Berkeley-Cambridge Press, 1998.
【證明】 (1)假設k>0
令y=
dy=
=
=
=
=
故 k>0
(續)
(2)假設k<0
令y=
dy=
因為k<0
=
=-
=-
=
故 k<0
結論: (1)
(2)k=-1
即為一偶函數。
範例5.9
試求之傅立葉轉換,其中為一固定頻率。
【解】
=
=
根據積分公式
=
=
由(或 )可知,為僅具有單一頻率的訊號
範例5.10
試求符號函數(sign function)y(t)=的傅立葉轉換。
【解】 符號函數
1 t>0 ; -1 t<0
[] a>0
Y(f)= {}= []
© Charls L. Phillips, John M. Parr, Eve A. Riskin, Signals, Systems, and Transforms, 3rd ed., Pearson Education, 2003.
範例5.10(續)
[e^{-at}u(t)-e^{-a(-t)}u(-t)]
= { }
=-
=-
=-
=
範例5.10(續)
Y(f)= { sgn(t) }===
所以sgn(t)
© G. E. Carlson, Signal and Linear System Analysis, 2nd ed., John Wiley & Sons, 1998.