傅里叶变换及其性质

口才训练 2023-03-18 20:05 编辑:admin 79阅读

傅里叶变换及其性质

对函数x(t)进行如下积分,并记为X(ω):

地球物理数据处理基础

其中 这称为傅里叶正变换,X(ω)是x(t)的傅里叶变换。利用X(ω)可以重构信号函数x(t),即

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称为傅里叶反变换。两式组成一个傅里叶变换对。若t代表空间坐标变量,则ω就代表空间频率域的频率变量,因此称X(ω)为x(t)的频谱函数。

傅里叶变换的性质:设f(x),g(x)的傅里叶变换分别是F(ξ),G(ξ),那么

(1)线性 af(x)+bg(x)的傅里叶变换是aF(ξ)+bG(ξ)(a,b是常数);

(2)褶积(或卷积)f(x)*g(x)=∫∞-∞f(u)g(x-u)du的傅里叶变换是F(ξ)・G(ξ);

(3)翻转 f(-x)的傅里叶变换是F(-ξ);

(4)共轭 的傅里叶变换是

(5)时移(延迟) f(x-x0)的傅里叶变换是eix0ξF(ξ);

(6)频移(调频) F(ξ-ξ0)是f(x)e-iξ0x的傅里叶变换(ξ0是常数)。

上面的定义都是连续型傅里叶变换,然而在地球物理实际计算中都是离散型数据,因此我们感兴趣的是数据是离散的情况,需要将上述傅里叶变换化为有限离散傅里叶变换对:

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其中N是数据点数。两个公式除了系数和指数的符号不同外,结构基本相同,式(8-3)为离散傅里叶变换(DFT),式(8-4)为离散傅里叶反变换(IDFT)。

阐述信号与系统中三大变换(即傅里叶变换、拉普拉斯变换、Z变换)的关系! 请高手解答 !!

先说一下三个变换的定义,写一下公式(包括逆变换)

然后说关系:

傅立叶变换是最基本得变换,由傅里叶级数推导出。傅立叶级数只适用于周期信号,把非周期信号看成周期T趋于无穷的周期信号,就推导出傅里叶变换,能很好的处理非周期信号的频谱。但是傅立叶变换的弱点是必须原信号必须绝对可积,因此适用范围不广。

拉普拉斯变换是傅立叶变换的推广,傅立叶变换不适用于指数级增长的函数,而拉氏变换相当于是带有一个指数收敛因子的傅立叶变换,把频域推广到复频域,能分析的信号更广。然而缺点是从拉普拉斯变换的式子中,只能看到变量s,没有频率f的概念,要看幅频响应和相频响应,还得令s=j2πf

Z变换的本质是离散时间傅里叶变换(DTFT),如果说拉普拉斯变换专门分析模拟信号,那Z变换就是专门分析数字信号,Z变换可以把离散卷积变成多项式乘法,对离散数字系统能发挥很好的作用。Z变换看系统频率响应,就是令Z在复频域的单位圆上跑一圈,即Z=e^(j2πf),即可得到频率响应。由于傅里叶变换的特性“时域离散,则频域周期”,因此离散信号的频谱必定是周期的,就是以这个单位圆为周期,Z在单位圆上不停的绕圈,就是周期重复。单位圆0°位置是实际频率0HZ,单位圆180度的实际频率就是采样频率的一般,fs/2.

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考试题目看分数多少,压轴大题的话,就多写点,自己再展开细化一下,我上面也只是点到为止,但内容基本上就是这些。

拉普拉斯变换是傅里叶变换的扩展,傅里叶变换是拉普拉斯变换的特例,z变换是离散的傅里叶变换在复平面上的扩展。

傅立叶变换是最基本得变换,由傅里叶级数推导出。傅立叶级数只适用于周期信号,把非周期信号看成周期T趋于无穷的周期信号,就推导出傅里叶变换,能很好的处理非周期信号的频谱。但是傅立叶变换的弱点是必须原信号必须绝对可积,因此适用范围不广。

拉普拉斯变换是傅立叶变换的推广,傅立叶变换不适用于指数级增长的函数,而拉氏变换相当于是带有一个指数收敛因子的傅立叶变换,把频域推广到复频域,能分析的信号更广。然而缺点是从拉普拉斯变换的式子中,只能看到变量s,没有频率f的概念。

如果说拉普拉斯变换专门分析模拟信号,那Z变换就是专门分析数字信号,Z变换可以把离散卷积变成多项式乘法,对离散数字系统能发挥很好的作用。

Z变换看系统频率响应,就是令Z在复频域的单位圆上跑一圈,即Z=e^(j2πf),即可得到频率响应。由于傅里叶变换的特性“时域离散,则频域周期”,因此离散信号的频谱必定是周期的,就是以这个单位圆为周期,Z在单位圆上不停的绕圈,就是周期重复。

扩展资料

某些情形下一个实变量函数在实数域中进行一些运算并不容易,但若将实变量函数作拉普拉斯变换,并在复数域中作各种运算,再将运算结果作拉普拉斯反变换来求得实数域中的相应结果,

在经典控制理论中,对控制系统的分析和综合,都是建立在拉普拉斯变换的基础上的。引入拉普拉斯变换的一个主要优点,是可采用传递函数代替常系数微分方程来描述系统的特性。

这就为采用直观和简便的图解方法来确定控制系统的整个特性、分析控制系统的运动过程,以及提供控制系统调整的可能性。

应用拉普拉斯变换解常变量齐次微分方程,可以将微分方程化为代数方程,使问题得以解决。在工程学上,拉普拉斯变换的重大意义在于:将一个信号从时域上,转换为复频域(s域)上来表示;在线性系统,控制自动化上都有广泛的应用。

参考资料来源:搜狗百科-拉普拉斯变换

参考资料来源:搜狗百科-傅里叶变换

参考资料来源:搜狗百科-Z变换