三角脉冲的傅里叶变换
傅里叶变换
连续时间函数x(t)的傅里叶变换定义为:
X(ω)=∫∞−∞x(t)e−jωtdt
三角脉冲的傅里叶变换
图1所示为三角信号:
其定义为:
\mathrm{\Delta \left(\frac{t}{τ}\right)=\begin{cases}\left( 1+\frac{2t}{τ}\right); & for\:\left(-\frac{τ}{2}\right) <t<0\\left( 1-\frac{2t}{τ}\right); & for\:0<t<\left(\frac{τ}{2}\right)\0 \:;& otherwise\end{cases}}
也可以写成:
Δ(tτ)={(1−2|t|τ);for|t|<(τ2)\0;otherwise
令
x(t)=Δ(tτ)
则根据傅里叶变换的定义,我们有:
F[Δ(tτ)]=X(ω)=∫∞−∞x(t)e−jωtdt=∫∞−∞Δ(tτ)e−jωtdt
⇒X(ω)=∫0−(τ/2)(1+2tτ)e−jωtdt+∫(τ/2)0(1−2tτ)e−jωtdt
⇒X(ω)=∫(τ/2)0(1−2tτ)ejωtdt+∫(τ/2)0(1−2tτ)e−jωtdt
⇒X(ω)=∫(τ/2)0ejωtdt−∫(τ/2)02tτejωtdt+∫(τ/2)0e−jωtdt−∫(τ/2)02tτe−jωtdt
⇒X(ω)=∫(τ/2)0[ejωt+e−jωt]dt−2τ∫(τ/2)0t⋅[ejωt+e−jωt]dt
利用三角恒等式,我们得到:
⇒X(ω)=∫(τ/2)02cosωtdt−2τ∫(τ/2)02tcosωtdt
⇒X(ω)=2[sinωtω](τ/2)0−4τ{[tsinωtω](τ/2)0−∫(τ/2)0(sinωtω)dt}
⇒X(ω)=2[sinωtω](τ/2)0−4τ{[tsinωtω](τ/2)0+[cosωtω2](τ/2)0}
⇒X(ω)=2ω[sin(ωτ2)]−4ωτ[τ2sin(ωτ2)]−4ω2τ[cos(ωτ2)−1]
⇒X(ω)=4ω2τ[1−cosωτ2]
(∵2sin2θ=1−cos2θ2)
∴X(ω)=4ω2τ[2sin2(ωτ4)]=8ω2τ[sin2(ωτ4)]
⇒X(ω)=8ω2τ[sin2(ωτ4)(ωτ4)2](ωτ4)2
由于**sinc函数**定义为:
sinc(t)=sintt
∴X(ω)=8ω2τ⋅sinc2(ωτ4)(ωτ4)2=τ2⋅sinc2(ωτ4)
因此,三角脉冲的傅里叶变换为:
F[Δ(tτ)]=X(ω)=τ2⋅sinc2(ωτ4)
或者,也可以表示为:
Δ(tτ)FT↔[τ2⋅sinc2(ωτ4)]
图2显示了三角脉冲幅度谱的图形表示。