前言

        虽然在上学期的“信号与系统”中就学习过该性质,但是一直没有熟练掌握,对奇、偶、虚、实、共轭一直存在混淆。今天在DFT的性质中再次遇到,推导了一遍,决定记录下来。

信号的分解

1.共轭性      

         x(t)为一复数信号,F为某种变换(FT,ZT,DTFT,DFT...),X(f)为变换后的频谱函数

        x(t)\overset{F}{\rightarrow}X(f)                  x^{*}(t)\overset{F}{\rightarrow}X^{*}(-f)

        X(f)\overset{F^{-1}}{\rightarrow}x(t)                X^{*}(f)\overset{F^{-1}}{\rightarrow}x^{*}(-t)

2.虚实分解(以时域为例)

        x(t)=Re[x(t)]+Im[x(t)]

        Re[x(t)]=\frac{1}{2}[x(t)+x^{*}(t)]

        Im[x(t)]=\frac{1}{2j}[x(t)-x^{*}(t)]

3.奇偶分解(以时域为例)

        x_{e}(t)=x_{e}^{*}(-t)                                

        x_{o}(t)=-x_{o}^{*}(-t)

        x(t)=x_{e}(t)+x_{o}(t)

        x_{e}(t)=\frac{1}{2}[x(t)+x^{*}(-t)]

        x_{o}(t)=\frac{1}{2}[x(t)-x^{*}(-t)]

        特别注意,xe(t)与Xe(f)并不是变换对的关系,xe(t)是信号的偶分量,而Xe(f)是频谱的偶分量,二者不可混为一谈!

4.奇偶虚实性

        奇偶虚实性是综合运用上面三种性质得出的。

        注意:共轭奇/偶对称部分仍为复数,不要忘记 j

        Re[x(t)]\leftrightharpoons X_{e}(f)                                

        jIm[x(t)]\leftrightharpoons X_{o}(f)       

        x_{e}(t)\leftrightharpoons Re[X(f)]

        x_{o}(t)\leftrightharpoons jIm[X(f)]

        实/虚<——>“偶”/“奇”

        以第一条为例:x(t)的实分量,对应Xe(f)的“偶”(共轭对称)分量,即Xe(f)实偶奇虚。

        证明:

                x(t)=a(t)+jb(t)

                X(f)=\int_{-\infty }^{+\infty }x(t)e^{-jwt}dt

                           =\int_{-\infty }^{+\infty }[a(t)+jb(t)]*[coswt-jsinwt]dt

                           =\int_{-\infty }^{+\infty }[a(t)coswt+b(t)sinwt]dt+j\int_{-\infty }^{+\infty }[b(t)coswt-a(t)sinwt]dt

                X_{a}(f)=\int_{-\infty }^{+\infty }a(t)coswtdt-j\int_{-\infty }^{+\infty }a(t)sinwtdt

                由于对t积分,积分结果只含f(w),因为积分的线性,所以Xa(f)的实部是f的偶函数,虚部是f的奇函数。

             

5.若x(t)为实信号

        x(t)\rightleftharpoons X(f)=X^{*}(-f)        X_{e}(f)=X(f)        X_{o}(f)=0

        x_{e}(t)\rightleftharpoons Re[X(f)]=Re[X(-f)]\rightleftharpoons x_{e}(-t)

        x_{o}(t)\rightleftharpoons jIm[X(f)]=-jIm[X(-f)]\rightleftharpoons -x_{o}(-t)

6.1***再谈奇偶虚实***

虚奇/0实偶/0
实奇/0虚偶/0

(1)线性变换

        变换不改变函数的奇偶性,但对虚实性有影响:

                偶函数的傅里叶变换不引入系数,虚实性保持不变;

                奇函数的傅里叶变换将引入系数 j,从而改变虚实性。

        其原因是变换是线性变换。

(2)复信号

        实 偶 虚 偶 ---> 实 偶 虚 偶

        实 奇 虚 奇 ---> 实 奇 虚 奇

        实 偶 虚 奇 ---> 实 偶 虚 0

        实 奇 虚 偶 ---> 实 0 虚 奇

(3)实信号

        实 偶 ---> 实 偶

        实 奇 ---> 虚 奇

6.3总结

        由于几乎用不到例如“实部奇虚部偶”的信号,所以完全没有必要记住6中的表格,只需记住 “奇偶虚实”特性 变换前后不改变奇偶性 即可。

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