【常用傅里叶变换对】傅里叶变换是信号处理与系统分析中的重要工具,它能够将时域信号转换为频域表示,从而便于分析和处理。在实际应用中,许多常见的函数及其对应的傅里叶变换对已被广泛研究并总结,这些被称为“常用傅里叶变换对”。掌握这些变换对有助于快速理解信号的频谱特性,并在工程和科研中提高效率。
以下是一些常用的傅里叶变换对,以加表格的形式进行展示,便于查阅与记忆。
一、
傅里叶变换的基本形式有多种,包括连续时间傅里叶变换(CTFT)、离散时间傅里叶变换(DTFT)以及快速傅里叶变换(FFT)。其中,最常见的是连续时间傅里叶变换,其定义如下:
$$
X(f) = \int_{-\infty}^{\infty} x(t) e^{-j2\pi ft} dt
$$
而逆变换则为:
$$
x(t) = \int_{-\infty}^{\infty} X(f) e^{j2\pi ft} df
$$
在实际应用中,很多经典函数的傅里叶变换具有对称性和规律性,例如矩形脉冲、正弦波、指数函数等。掌握这些变换对,有助于快速分析信号的频率成分,是学习通信、控制、图像处理等领域的重要基础。
二、常用傅里叶变换对表
序号 | 时域函数 $ x(t) $ | 频域函数 $ X(f) $ | 备注 | ||
1 | $ \delta(t) $ | $ 1 $ | 冲激函数 | ||
2 | $ 1 $ | $ \delta(f) $ | 恒定信号 | ||
3 | $ e^{-at}u(t) $ (a > 0) | $ \frac{1}{a + j2\pi f} $ | 单边指数衰减 | ||
4 | $ \cos(2\pi f_0 t) $ | $ \frac{1}{2}[\delta(f - f_0) + \delta(f + f_0)] $ | 余弦信号 | ||
5 | $ \sin(2\pi f_0 t) $ | $ \frac{1}{2j}[\delta(f - f_0) - \delta(f + f_0)] $ | 正弦信号 | ||
6 | $ \text{rect}(t) $ | $ \text{sinc}(f) $ | 矩形脉冲 | ||
7 | $ \text{sinc}(t) $ | $ \text{rect}(f) $ | 布莱克曼窗或理想低通滤波器 | ||
8 | $ e^{- | t | } $ | $ \frac{2}{1 + (2\pi f)^2} $ | 双边指数函数 |
9 | $ \text{tri}(t) $ | $ \text{sinc}^2(f) $ | 三角脉冲 | ||
10 | $ \text{sign}(t) $ | $ \frac{1}{j\pi f} $ | 符号函数 |
三、说明
- $ u(t) $:单位阶跃函数
- $ \text{rect}(t) $:矩形函数,定义为 $ \text{rect}(t) = 1 $ 当 $
- $ \text{sinc}(t) $:归一化正弦函数,定义为 $ \text{sinc}(t) = \frac{\sin(\pi t)}{\pi t} $
- $ \text{tri}(t) $:三角函数,定义为 $ \text{tri}(t) = 1 -
通过掌握这些常用傅里叶变换对,可以更高效地进行信号分析与系统设计。在实际工程中,这些变换对常用于滤波器设计、调制解调、频谱分析等领域。建议结合具体应用背景进一步深入理解其物理意义。
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