题目
试求以下各序列的时间傅里叶变换(1)_(1)(n)=delta (n-3)(2)_(1)(n)=delta (n-3)(3)_(1)(n)=delta (n-3)(4)_(1)(n)=delta (n-3)
试求以下各序列的时间傅里叶变换
(1)

(2)

(3)

(4)

题目解答
答案
试求以下各序列的时间傅里叶变换
(1)

解:

(2)

解:

(3)

解:

(4)

解:

解析
步骤 1:求解 ${x}_{1}(n)=\delta (n-3)$ 的时间傅里叶变换
根据傅里叶变换的定义,对于离散时间信号 $x(n)$,其傅里叶变换 $X(e^{j\omega})$ 定义为:
$$X(e^{j\omega}) = \sum_{n=-\infty}^{\infty} x(n) e^{-j\omega n}$$
对于 ${x}_{1}(n)=\delta (n-3)$,只有当 $n=3$ 时,$\delta (n-3)$ 才不为零,因此:
$$X_{1}(e^{j\omega}) = \sum_{n=-\infty}^{\infty} \delta (n-3) e^{-j\omega n} = e^{-j\omega \cdot 3}$$
步骤 2:求解 ${x}_{2}(n)=\dfrac {1}{2}g(n+1)+\delta (n)+\dfrac {1}{2}g(n-1)$ 的时间傅里叶变换
首先,需要知道 $g(n)$ 的傅里叶变换。假设 $g(n)$ 的傅里叶变换为 $G(e^{j\omega})$,则:
$$X_{2}(e^{j\omega}) = \dfrac {1}{2}G(e^{j\omega})e^{j\omega} + 1 + \dfrac {1}{2}G(e^{j\omega})e^{-j\omega}$$
若 $g(n)$ 为单位脉冲函数 $\delta(n)$,则 $G(e^{j\omega}) = 1$,因此:
$$X_{2}(e^{j\omega}) = \dfrac {1}{2}e^{j\omega} + 1 + \dfrac {1}{2}e^{-j\omega} = 1 + \cos \omega$$
步骤 3:求解 ${x}_{3}(n)={a}^{n}u(n)$ 的时间傅里叶变换
根据傅里叶变换的定义,对于 ${x}_{3}(n)={a}^{n}u(n)$,其傅里叶变换为:
$$X_{3}(e^{j\omega}) = \sum_{n=0}^{\infty} a^{n} e^{-j\omega n} = \sum_{n=0}^{\infty} (ae^{-j\omega})^{n}$$
这是一个几何级数,其和为:
$$X_{3}(e^{j\omega}) = \dfrac {1}{1 - ae^{-j\omega}}$$
步骤 4:求解 ${x}_{4}(n)=u(n+3)-u(n-4)$ 的时间傅里叶变换
根据傅里叶变换的定义,对于 ${x}_{4}(n)=u(n+3)-u(n-4)$,其傅里叶变换为:
$$X_{4}(e^{j\omega}) = \sum_{n=-\infty}^{\infty} [u(n+3)-u(n-4)] e^{-j\omega n}$$
由于 $u(n)$ 的傅里叶变换为 $\dfrac {1}{1-e^{-j\omega}}$,则:
$$X_{4}(e^{j\omega}) = \dfrac {1}{1-e^{-j\omega}}e^{j3\omega} - \dfrac {1}{1-e^{-j\omega}}e^{-j4\omega}$$
$$X_{4}(e^{j\omega}) = \dfrac {e^{j3\omega} - e^{-j4\omega}}{1-e^{-j\omega}}$$
根据傅里叶变换的定义,对于离散时间信号 $x(n)$,其傅里叶变换 $X(e^{j\omega})$ 定义为:
$$X(e^{j\omega}) = \sum_{n=-\infty}^{\infty} x(n) e^{-j\omega n}$$
对于 ${x}_{1}(n)=\delta (n-3)$,只有当 $n=3$ 时,$\delta (n-3)$ 才不为零,因此:
$$X_{1}(e^{j\omega}) = \sum_{n=-\infty}^{\infty} \delta (n-3) e^{-j\omega n} = e^{-j\omega \cdot 3}$$
步骤 2:求解 ${x}_{2}(n)=\dfrac {1}{2}g(n+1)+\delta (n)+\dfrac {1}{2}g(n-1)$ 的时间傅里叶变换
首先,需要知道 $g(n)$ 的傅里叶变换。假设 $g(n)$ 的傅里叶变换为 $G(e^{j\omega})$,则:
$$X_{2}(e^{j\omega}) = \dfrac {1}{2}G(e^{j\omega})e^{j\omega} + 1 + \dfrac {1}{2}G(e^{j\omega})e^{-j\omega}$$
若 $g(n)$ 为单位脉冲函数 $\delta(n)$,则 $G(e^{j\omega}) = 1$,因此:
$$X_{2}(e^{j\omega}) = \dfrac {1}{2}e^{j\omega} + 1 + \dfrac {1}{2}e^{-j\omega} = 1 + \cos \omega$$
步骤 3:求解 ${x}_{3}(n)={a}^{n}u(n)$ 的时间傅里叶变换
根据傅里叶变换的定义,对于 ${x}_{3}(n)={a}^{n}u(n)$,其傅里叶变换为:
$$X_{3}(e^{j\omega}) = \sum_{n=0}^{\infty} a^{n} e^{-j\omega n} = \sum_{n=0}^{\infty} (ae^{-j\omega})^{n}$$
这是一个几何级数,其和为:
$$X_{3}(e^{j\omega}) = \dfrac {1}{1 - ae^{-j\omega}}$$
步骤 4:求解 ${x}_{4}(n)=u(n+3)-u(n-4)$ 的时间傅里叶变换
根据傅里叶变换的定义,对于 ${x}_{4}(n)=u(n+3)-u(n-4)$,其傅里叶变换为:
$$X_{4}(e^{j\omega}) = \sum_{n=-\infty}^{\infty} [u(n+3)-u(n-4)] e^{-j\omega n}$$
由于 $u(n)$ 的傅里叶变换为 $\dfrac {1}{1-e^{-j\omega}}$,则:
$$X_{4}(e^{j\omega}) = \dfrac {1}{1-e^{-j\omega}}e^{j3\omega} - \dfrac {1}{1-e^{-j\omega}}e^{-j4\omega}$$
$$X_{4}(e^{j\omega}) = \dfrac {e^{j3\omega} - e^{-j4\omega}}{1-e^{-j\omega}}$$