根据欧拉公式,cosω0t=[exp(jω0t)+exp(-jω0t)]/2。
直流信号的傅里叶变换是2πδ(ω)。
根据频移性质可得exp(jω0t)的傅里叶变换是2πδ(ω-ω0)。
再根据线性性质,可得
cosω0t=[exp(jω0t)+exp(-jω0t)]/2的傅里叶变换是πδ(ω-ω0)+πδ(ω+ω0)。
扩展资料
计算离散傅里叶变换的快速方法,有按时间抽取的FFT算法和按频率抽取的FFT算法。前者是将时域信号序列按偶奇分排,后者是将频域信号序列按偶奇分排。
它们都借助于的两个特点:一是周期性;二是对称性,这里符号*代表其共轭。这样,便可以把离散傅里叶变换的计算分成若干步进行,计算效率大为提高。
时间抽取算法 令信号序列的长度为N=2,其中M是正整数,可以将时域信号序列x(n)分解成两部分,一是偶数部分x(2n),另一是奇数部分x(2n+1),于是信号序列x(n)的离散傅里叶变换可以用两个N/2抽样点的离散傅里叶变换来表示和计算。考虑到和离散傅里叶变换的周期性,式⑴可以写成
⑶其中(4a)(4b)由此可见,式⑷是两个只含有N/2个点的离散傅里叶变换,G(k)仅包括原信号序列中的偶数点序列,H(k)则仅包括它的奇数点序列。虽然k=0,1,2,…,N-1,但是G(k)和H(k)的周期都是N/2,它们的数值以N/2周期重复。
1.有些信号在时域上是很难看出什么特征的,但是如果变换到频域之后,就很容易看出特征(频率,幅值,初相位);2.FFT可以将一个信号的频谱提取出来,进行频谱分析,为后续滤波准备;
3.通过对一个系统的输入信号和输出信号进行快速傅里叶变换后,两者进行对比,对系统可以有一个初步认识。
假设采样频率Fs,信号频率F,信号长度L,采样点数N。那么FFT之后结果就是一个为N点的复数。每一个点就对应着一个频率点。这个点的模值,就是该频率值下的幅度特性。
具体跟原始信号的幅度有什么关系呢?
1.
假设原始信号的峰值为A,那么FFT的结果的每个点(除了第一个点直流分量之外)的模值就是A的N/2倍,而第一个点就是直流分量(即0Hz),它的模值是直流分量的N倍;
2.
每个点的相位呢,就是在该频率下的信号的相位。第一个点表示直流分量,它的相位是该频率的初相位,matlab以cos为底的,若信号时正弦形式sin(t),则变成cos(t-pi/2)即可。
采样频率Fs,被N-1个点平均分成N等份,每个点的频率依次增加。为了方便进行FFT运算,通常N取大于信号长度L的2的整数次方。
例如某点n所表示的频率为:Fn=(n-1)*Fs/N。由上面的公式可以看出,Fn所能分辨到频率为为Fs/N。如果采样频率Fs为1024Hz,采样点数为1024点,则可以分辨到1Hz。
1024Hz的采样率采样1024点,刚好是1秒,也就是说,采样1秒时间的信号并做FFT,则结果可以分析到1Hz。如果采样2秒时间的信号,则N为2048,并做FFT,则结果可以分析到0.5Hz。
如果要提高频率分辨力,则必须增加采样点数,也即采样时间。频率分辨率和采样时间是倒数关系。
假设FFT之后某点n用复数a+bi表示,该复数的模就是An=sqrt(a*a+b*b),相位就是Pn=atan2(b,a)。根据以上的结果,就可以计算出n点(n≠1,且n<=N/2)对应的信号的表达式为:An/(N/2)*cos(2*pi*Fn*t+Pn),即2*An/N*cos(2*pi*Fn*t+Pn);对于n=1点的信号,是直流分量,幅度即为A1/N。
由于FFT结果的对称性,通常我们只使用前半部分的结果,即小于采样频率一半的结果。
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