《信号与系统学习笔记》—离散时间博里叶变换(二)

注:本博客是基于奥本海姆《信号与系统》第二版编写,主要是为了自己学习的复习与加深。



一、离散时间博里叶变换性质

1、在以下讨论中,采用如下符号来表明一个信号及其博里叶变换的一对关系,即



一)、离散时间博里叶变换的周期性

1、离散时间博里叶变换对w来说总是周期,其周期为2π,即



二)、线性性质

1、若





三)、时移和频移性质

1、若





四)、共轭与共轭对称性

1、若



同时,若x[n]是实值序列,那么气变换时共轭对称,即


据此可知,RE{X(ejw)}是w的偶函数,而IM{X(ejw)}是w的奇函数。同理,X(ejw)的模式w的偶函数,相角是w的奇函数。另外,进一步可得



这里Ev和Od分别表示x[n]的欧布和奇部。


五)、差分与累加

1、一次差分的博里叶变换

设x[n]的博里叶变换为X(ejw)。那么根据1线性和时移性质,一次差分信号x[n]-x[n-1]的博里叶变换是


2、除次之外,还会涉及到更多的项,其紧缺关系是


其中,右边的冲激串反映了累加过程中可能出现的直流或平均值。


六)、时间反转

设信号x[n]的频谱为X(ejw),开来y[n]=x[-n]的变换Y(ejw)。可得



七)、时域扩展

1、若令k是一个正整数,并且定义




八)、频域微分

1、设


对上式两边微分,可得



九)、帕斯瓦尔定理

1、若x[n]和X(ejw)是一对博里叶变换,则


上式的左边的量就是信号x[n]的总能量,怕搜娃儿定理表明这个总能量可以在离散时间频率的2π区间上用积分每单位频率上的能量|X(ejw)|2/2π来回的。|X(ejw)|2称为信号x[n]的能量密度谱。



二、卷积性质

1、若x[n],h[n]和y[n]分别是某一线性时不变系统的输入、单位脉冲响应和输出,而有


那么


其中,X(ejw),H(ejw)和Y(ejw)分别是x[n],h[n]和y[n]的博里叶变换。

2、不是每一个线性时不变系统都有一个频率响应。然而,若一个线性时不变系统是稳定的,那么它的单位脉冲响应是对决可和的,即


因此,对稳定系统而言,频率响应总是收敛的。



三、相乘性质

1、考虑y[n]等于x1[n]和x2[n]的乘积,它们的博里叶变换分别是Y(ejw),X1(ejw)和X2(ejw)那么


推理可得


上式就相应于X1(ejw)和X2(ejw)的周期卷积,并且在这个式子中的积分可以再任意2π长度的区间内进行。卷积的一般形式(积分区间从-∞到+)常称为非周期卷积,以与周期军妓相区分。



四、博里叶变换性质和基本博里叶变换对列表

1、博里叶变换性质



2、基本博里叶变换对






五、对偶性

1、连续时间博里叶变换对之间有某种对称性或对偶性存在,但是离散时间博里叶变换对却不存在相应的对偶性。但是离散时间博里叶博里叶级数拱墅之间却存在一种对偶关系。

一)、离散时间博里叶级数的对欧性

1、离散时间博里叶级数的每个性质都有对应的一个对偶关系存在。


二)、离散时间博里叶变换和连续时间博里叶级数之间的对偶性

1、处理离散时间博里叶级数的对偶性之间,在离散时间博里叶变换和连续时间博里叶级数之间也存在对偶关系


可以注意到,式(5.73)和式(5.76)很相像,式(5.74)和式(5.75)叶很类似。实际上,可以将式(5.73)和式(5.74)看成周期性频率响应X(ejw)的博里叶级数表示。

2、博里叶级数与博里叶变换综合



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