以下实例用数值计算方法计算矩形信号f(t)=1(t绝对值小于1)f(t)=0(其他)的傅里叶变换,并验证傅里叶变换的时频展缩特性
时间: 2024-10-15 21:11:32 浏览: 147
矩形信号的傅里叶变换是一个经典的例子,它可以展示离散时间信号的频谱特性和时频展缩特性。这个信号 `f(t)` 的定义如下:
- 如果 `-1 <= t < 1`,则 `f(t) = 1`
- 否则 `f(t) = 0`
该信号是非周期性的,但是可以用数值方法求得其傅里叶变换。在连续傅里叶变换中,这种信号的傅里叶变换会有一个有限的宽度,在频率域表现为两个三角函数,对应于正弦和余弦波。
在MATLAB中,我们可以使用`fft`函数来计算离散傅立叶变换(DFT),并使用`ifft`函数进行逆变换。首先,我们需要将信号展成离散的形式:
```Matlab
% 设定采样率和样本点数量
Fs = 100; % 采样率
N = 1000; % 总点数 (例如选择足够长以捕获完整的2周期)
% 计算离散时间信号
t = -1 + (0:N-1)/Fs; % 时间轴
rectSig = ones(size(t)); % 矩形信号,全1区域
rectSig(abs(t) >= 1) = 0; % 设置边界为0
% 计算DFT
F = fft(rectSig);
% 找到信号的有效频段 (只考虑第一半部分,因为是对称的)
F_half = F(1:N/2+1);
f = Fs*(0:(N/2))/N; % 频率轴
```
然后,你可以观察 `F_half` 在 `f` 上的分布,这代表了原始信号的频谱。如果需要,可以绘制频谱图验证这两个三角峰。
至于时频展缩特性,你可以利用快速傅立叶变换(FFT)的另一个性质,即对实信号进行两次变换,得到的是频率-时间对上的复共轭对。这在`abs(fft(ifft(F_half)))`的比较中体现出来。理论上,两次变换结果应该接近原始信号,显示出时域信息在频域的展开。
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