单位脉冲序列的DTFT是什么意思?

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2022-02-24 16:55:18

在一个练习中,我被要求绘制离散时间傅里叶变换 (DTFT),定义为: Ximp(ω)ximp(n)

ximp(n)={1if n=00otherwise

感谢另一个问题,我想我理解 DFT 和 DTFT 之间的区别

所以,给定,我最终得到因为求和的所有项都是,除了,其中X(ω)=x(n)ejωnXimp(ω)=10n=0x(n)ejωn=1

如果我的回答是正确的,这是否意味着单位脉冲序列对于所有频率(包括音频、无线电频率 X 射线、光或其他任何东西)都具有相同数量的“能量”(← 这是正确的词吗?)。这对我来说似乎有些不切实际。那么,我推理的缺陷在哪里?

2个回答

你的计算是正确的。

您的信号的能量在所有频率上均等地分布。

但请注意,在离散时间中,“所有频率”是指从存在超出该范围的频率,但会产生与频率在该范围内的信号相同的信号。ω=πω=+π

例如,类似地,依此类推。cos(0×n)=cos(2π×n)cos(0.1π×n)=cos(2.1π×n)

的范围内积分计算的2π

正式的结果被称为 Parseval 定理,它指出时域测量的能量等于频域测量的能量:

n|x[n]|2=12πππ|X(ejω)|2dω

注意:这是 Parseval 的特定版本。更一般的版本指出,一个向量到另一个向量的投影(认为叉积)在时域或频域计算是相同的,这是合理的,因为傅里叶可以看作是基数的变化,而基数的变化不应该改变预测。

你是对的,单位脉冲的 DTFT 是恒定的:

DTFT{δ[n]}=n=δ[n]ejnω=1

这意味着单位脉冲可以用所有频率的积分来表示fs/2fs/2, 在哪里fs是采样频率。所以你推理的问题是你认为频率轴从. 对于离散时间信号,它没有。离散时间信号的频谱是周期性的fs.

很容易证明δ[n]可以通过常数谱的逆 DTFT 得到:

IDTFT{1}=12πππejnωdω={1,n=012πjn[ejnπejnπ]=0,n0

注意ω是以弧度为单位的归一化频率:

ω=2πffs

所以积分限制±π对应频率±fs/2.