信号与系统 – 傅里叶变换的时间反转特性


对于连续时间函数𝑥(𝑡),其傅里叶变换定义为:

$$\mathrm{X\left ( \omega \right )=\int_{-\infty }^{\infty }x\left ( t \right )e^{-j\omega t}\: dt}$$

傅里叶变换的时间反转特性

说明 – 傅里叶变换的时间反转特性指出,如果一个函数𝑥(𝑡)在时域中反转,则其频域中的频谱也会反转,即如果

$$\mathrm{x\left ( t \right )\overset{FT}{\leftrightarrow}X\left ( \omega \right )}$$

那么,根据傅里叶变换的时间反转特性,

$$\mathrm{x\left ( -t \right )\overset{FT}{\leftrightarrow}X\left ( -\omega \right )}$$

证明

根据傅里叶变换的定义,我们有:

$$\mathrm{F\left [ x\left ( t \right ) \right ]= X\left ( \omega \right )=\int_{-\infty }^{\infty }x\left ( t \right )e^{-j\omega t}\: dt}$$

$$\mathrm{\therefore F\left [ x\left ( -t \right ) \right ]=\int_{-\infty }^{\infty }x\left ( -t \right )e^{-j\omega t}\: dt}$$

在上式右边用(−𝑡)替换𝑡,我们得到:

$$\mathrm{F\left [ x\left ( -t \right ) \right ]=\int_{-\infty }^{\infty }x\left ( t \right )e^{j\omega t}\: dt}$$

$$\mathrm{\Rightarrow F\left [ x\left ( -t \right ) \right ]=\int_{-\infty }^{\infty }x\left ( t \right )e^{-j\left ( -\omega \right ) t}\: dt=X\left ( -\omega \right )}$$

$$\mathrm{\therefore F\left [ x\left ( -t \right ) \right ]=X\left ( -\omega \right )}$$

或者,它可以表示为:

$$\mathrm{x\left ( -t \right )\overset{FT}{\leftrightarrow}X\left ( -\omega \right )}$$

数值示例

利用傅里叶变换的时间反转特性,求函数[𝑢(−𝑡)]的傅里叶变换。

解答

𝑥(𝑡) = 𝑢(−𝑡)

单位阶跃函数的傅里叶变换定义为:

$$\mathrm{F\left [ u\left (t \right ) \right ]=\pi \delta \left ( \omega \right )+\frac{1}{j\omega }}$$

现在,利用傅里叶变换的时间反转特性$\mathrm{\left [ i.e.\: \: \: x\left ( -t \right )\overset{FT}{\leftrightarrow}X\left ( -\omega \right ) \right ]}$,我们得到:

$$\mathrm{F\left [ u\left (-t \right ) \right ]=\left \{ F\left [ u\left ( t \right ) \right ] \right \}_{\omega =\left ( -\omega \right )}}$$

$$\mathrm{\Rightarrow F\left [ u\left (-t \right ) \right ]= \left ( \pi \delta \left ( \omega \right )+\frac{1}{j\omega } \right )_{\omega =\left ( -\omega \right )}=\pi \delta \left ( -\omega \right )-\frac{1}{j\omega }}$$

$$\mathrm{\therefore F\left [ u\left (-t \right ) \right ]= \pi \delta \left ( \omega \right )-\frac{1}{j\omega }}$$

或者,

$$\mathrm{u\left ( -t \right )\overset{FT}{\leftrightarrow}\left [ \pi \delta \left ( \omega \right )-\frac{1}{j\omega } \right ]}$$

更新于:2021年12月14日

浏览量:9000+

启动您的职业生涯

完成课程获得认证

开始学习
广告
© . All rights reserved.