matlab 数字信号处理教程(3)

2020-06-21 14:28

P.85 图3.1

例3.2 wa(t)的频谱:时域窗口函数

x?t??w?1t?aa?t????0t?a??FT?2sina??

P.87 图3.2

主瓣:高2a,宽2π/a

11

旁瓣:宽π/a 零点:n π/a

窗口宽度与主瓣/旁瓣宽度成反比;

窗口的时移不改变幅频特性,只引入线性相位; 例3.3 模拟理想低通滤波器 :频域窗口函数

x?t??sin?ct??csinc?FT?1???c?t?ct???H??????0其余?

P.89 图3.3

CT周期信号的频谱

ej?0t????FT2??????0?

步骤:将CT周期信号先展开为CTFS,再进行逐项变换; 若干常用信号的频谱(P.91 图3.4) 1??FT?2?????

sin?t??FT0??j??????0??j??????0?

cos?FT0t?????????0????????0?

u?t???FT???????1j?

12

例 3.4 冲激串的CTFT

r?t??k??ejm?0t??FT?2????Tm??????m?0?

???

频谱的性质

x?t????FX?j??

连续有界:若x?t?绝对可积,则X???有界并连续;

奇偶性:x??t????FX???j?? P.94 表3.1

时间实函数----幅频偶、相频奇 时间实偶----频谱实偶 时间实奇----频谱虚奇 时移与频移:

x?t?tFt0????e?j?0X?j??

13

Fej?0tx?t????X?j????0??

时移引入线性相位,频移对应复指数调制 时间尺度变换:

1?j??x?at????X??

a?a?FFx??t????X??j??

时间压缩对应频谱扩展

Parseval’s relation能量的频率分布

E??????1x?t?dt?2?2???X?j??d?

???2能量只与幅频特性有关,时移不影响信号能量分布

周期信号与非周期信号的能量对比 周期信号能量为无限大,平均功率为Pav???m????cm22,非零功率只存在于离散频率点;

??2绝对可积的非周期信号能量为E????1x?t?dt?2????X?j??d?,在任何特

定频率点能量为零,能量分布于频率区间上;

连续时间信号截断对于频谱的影响

只有极少数信号可以求出频谱的解析表达式; 绝大多数实际信号只能采用数值方式求解频谱;

对无限长时间连续信号,在实际计算时必须考虑截断并离散化;

时域截断模型:以窗口函数乘以时间函数 时域乘积对应于频域卷积:

x?t??wa?t?

1X????Wa????2? 其中 Wa???Wa???X?????d?

?

?????2sina?单频率信号的截断效果 (P.104 图3.8)

使单频率展宽,出现主瓣(高L=2a、宽4π/L)和旁瓣(高<0.2L、宽2π/L); 对于有限带宽信号,截断导致带外泄露(能量)和纹波现象; L越小,上述效应越显著;

对于连续信号,增大L可以将上述效应削弱到可以忽略的程度; 例3.5

x?t??e?0.1tu?t?的频谱:采用不同宽度的窗口截断;

14

(P.104 图3.8)

Gibbs现象

用付氏变换表达时间函数时,当频谱信号含有不连续点时,频谱的纹波将会变窄并靠近该点,但纹波不会随L的无限增大而消失,而是趋于一个常量(宽度无限小,高度约为不连续变化量的9%);

(P.105 图3.9)

将频谱变换为时间函数时存在相同的现象; 采用矩形窗口截断信号必然出现Gibbs现象。

DTFT 离散时间信号的付氏变换

定义式

Tx?n??2????0?2?/TXd???ej?nTd?

Xd????

n????j?nT??xne 频谱 ?15


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