目录

  • 1 第1章 绪论
    • 1.1 数字信号处理定义
    • 1.2 数据信号处理的特点
    • 1.3 数字信号处理系统的基本组成
    • 1.4 数字信号处理的应用领域
  • 2 第2章  离散时间信号和离散时间系统
    • 2.1 第2章  离散时间信号和离散时间系统-概述
    • 2.2 离散时间信号-数字序列
    • 2.3 离散时间系统
    • 2.4 离散时间信号和系统的频域描述
    • 2.5 信号的取样
    • 2.6 Z变换
    • 2.7 系统函数
    • 2.8 全通系统与最小相位系统
    • 2.9 Matlab在离散时间信号和系统分析中的应用
  • 3 离散傅里叶变换及其快速算法
    • 3.1 离散傅里叶级数及其性质
    • 3.2 离散傅里叶变换及其性质、利用循环卷积计算线性卷积
    • 3.3 快速傅里叶变换(FFT)、N为合数的FFT算法
    • 3.4 快速傅里叶变换的应用
  • 4 数字滤波器的原理和设计方法
    • 4.1 无限冲击响应(IIR)(FIR)数字滤波器的基本网络结构
    • 4.2 IIR数字滤波器的设计方法
    • 4.3 FIR数字滤波器的设计方法
  • 5 数字信号处理中的有限字长效应分析
    • 5.1 有限字长效应引起的误差
离散时间信号和系统的频域描述

2.4.1离散时间信号的傅里叶变换


众所周知,连续时间信号f(t)的傅里叶变换定义为:


而f(jΩ)的傅里叶反变换定义为


类似地,可以把离散时间信号x(n)的傅里叶变换定义为


X(ejω)的傅里叶反变换定义为


在物理意义上,X(ejω)表示序列x(n)的频谱,ω为数字域频率。X(ejω)一般为复数,可用它的实部和虚部表示为


或用幅度和相位表示为


例2.9求下列信号的傅里叶变换

解:


离散时间信号的傅里叶变换具有以下两个特点:

(1)X(ejω)是以2π为周期的ω的连续函数。

(2)当x(n)为实序列时,X(ejω)的幅值| X(ejω) |在0≤ω≤2π区间内是偶对称函数,相位arg[X(ejω)]是奇对称函数。

值得注意的是,式(2. 34a)中右边的级数并不总是收敛的,或者说并不是任何序列x(n)的傅里叶变换都是存在的。

只有当序列x(n)绝对可和,即

时,式(2. 34a)中的级数才是绝对收敛的,或x(n)的傅里叶变换存在。

2.4.2离散时间信号的傅里叶变换的性质

(1) 序列的傅里叶变换的线性

2.序列的移位

3.序列的调制

4.序列的折叠

5.序列乘以n 

6.序列的复共轭


7.序列的卷积


8.序列相乘



9.傅氏变换的对称性质

(一)共轭对称序列与共轭反对称序列

1.共轭对称序列:xe(n)=xe*(.n)

设序列:


根据定义: ,

结论:共轭对称序列的实部是偶对称序列(偶函数)

而虚部是奇对称序列(奇函数)

2.共轭反对称序列:xo(n)=-xo*(.n)

同样有:

结论:共轭反对称序列的实部是奇对称序列(奇函数)

而虚部是偶对称序列(偶函数)

3.任意序列可表示成xe(n)和xo(n)之和:

序列的傅里叶变换X(ejω)可以被分解成共轭对称与共轭反对称两部分之和,即


其中:



设复序列x(n)的傅里叶变换为X(ejω),x(n)的实部Re[x(n)]和虚部jIm[x(n)]的傅里叶变换分别为


序列x(n)的共轭对称分量xe(n)和共轭反对称分量xo(n)的傅里叶变换为



若x(n)为实序列,则这些对称性质将变得特别简单、有用:




2.4.3离散时间系统的频率响应

一、线性非移变系统的频率响应

系统的频率响应

输入信号为

系统输出


称为单位取样响应为h(n)的系统的频率响应。

二、系统频率响应的特点

(1)H(ejω)是ω的连续函数;

(2) H(ejω)是ω的以2π为周期的函数;

(3) h(n)为实序列时H(ejω)的幅值为偶对称的,相位为奇对称的(在区间)

系统频率响应与单位取样响应的关系:

 H(ejω)是周期性连续函数,可以按傅里叶级数展开


系统的单位取样响应与系统的频率响应互为傅里叶变换对。