background image

Signals & Systems                                Lecture Three 

Lecturer: Dr.Manal Khadhim. 

  

 

   

2

         

                                                

 

 

F

F

r

r

e

e

q

q

u

u

e

e

n

n

c

c

y

y

 

 

A

A

n

n

a

a

l

l

y

y

s

s

i

i

s

s

 

 

o

o

f

f

 

 

C

C

o

o

n

n

t

t

i

i

n

n

u

u

o

o

u

u

s

s

 

 

S

S

i

i

g

g

n

n

a

a

l

l

s

s

 

 

Fourier Transform  

The  Fourier  transform  is  a  linear  operator  that  maps  a  functional  space  to  another 

functions  space  and  decomposes  a  function  into  another  function  of  its  frequency 

components. 

Like  periodic  signals,  aperiodic  signals  also  can  be  represented  in  the  frequency 

domain.  However,  unlike  the  discrete  spectrum  of  the  periodic  case,  we  have  a 

continuous  spectrum  for  the  aperiodic  case;  that  is,  the  frequency  components 

constituting a given signal () lie in a continuous range (or ranges), and quite often 

this range could be (−∞, ∞) . 

 The Fourier transform (FT) is a mathematical function that transforms a signal 

from  the  time  domain  x(t),  to  the  frequency  domain,  X(f).  The  time  to  frequency 

domain transformation is given by:  

 

 

 

 

 

Equivalently, the Inverse Fourier Transform may be used to convert a signal from 

the frequency domain to the time domain as follows:  

 

 

 
 

When  the  Fourier  transform  is  to  be  expressed  in  terms  of  the  angular  frequency 

(rad/sec)  rather  than  the  frequency  (Hz)  the  conversion  is  achieved  by  letting 

dw=2

π

df ,Therefore Eqs. (1) and (2) when written in terms of ω take the form  

 

 

(

(

1

1

)

)

 

 

 

 

 

 

 

 

.

.

(

(

2

2

)

)

 

 

 

 

 


background image

Signals & Systems                                Lecture Three 

Lecturer: Dr.Manal Khadhim. 

  

 

   

3

         

                                                

 

 

The  functions  x(t)  and  X(f)  are  said  to  Fourier  transform  pair,  where  X(f)  is  the 

Fourier  transform  of  a  time  function  x(t),  and  x(t)  is  the  Inverse  Fourier  transform 

(IFT) of a frequency-domain function X(f)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                          

 

 

                                                                    Fourier  transform for the signal 

                           

 

 

 

 

 

Example One

 


background image

Signals & Systems                                Lecture Three 

Lecturer: Dr.Manal Khadhim. 

  

 

   

4

         

                                                

 

 

 

 

Consider the signal:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Example Two

 

 

 


background image

Signals & Systems                                Lecture Three 

Lecturer: Dr.Manal Khadhim. 

  

 

   

5

         

                                                

 

 

 

 

 

Find the Fourier Transform of S(f) for the signal shown in Figure. 

Solution

 

  

 

 

  

 

 

 

 

 

 

 

( this means that Fourier Transform S(f) equal zero at frequencies   f= n/tp

 

 

 

 

Example Three

 

A

 

f

 

tp

 

s

(

t

)

 

t

p

 

t

 

0

 

S(t)

 

t

 

0

 

A

 

s

(

t

)

 

t

p

 

t

 

0

 

S(t)

 

t

 

0

 

A

 

S

(
f
)

 

1

/

t

p

 

-

1

/

t

p

 

2

/

t

p

 

f

 

S (f)

 

1/tp

 

2/tp

 

-1/tp

 

A tp

 


background image

Signals & Systems                                Lecture Three 

Lecturer: Dr.Manal Khadhim. 

  

 

   

6

         

                                                

 

 

 

Properties of the Continuous Time Fourier Transform

 

 

1.  Linearity  

The F.T. is linear:  

           

    

 

2.  Scaling Property  

If  

 

Then 

 

3.  Time-Shift Property  

If  

 

Then 

 

In other words, a shift in time corresponds to a change in phase in the F.T.  

 

 

 

`

 

 

 


background image

Signals & Systems                                Lecture Three 

Lecturer: Dr.Manal Khadhim. 

  

 

   

7

         

                                                

 

 

 

4.  Frequency-shift Property 

This property forms a basis for every radio and TV transmitter in the world. It 

simply states that if  

      

 

Then  

 

 

But we can 

multiply by . Using linearity we get 

 

What we get out is two images in the frequency domain, at positive and 

negative frequencies. This is called (amplitude modulation). 

5.  Convolution Property  

If  

 

          Then

 

          

 

    

 

(where  is convolution) and

         

 

           

 

 

6.  Time Differentiation  

                         

   

 


background image

Signals & Systems                                Lecture Three 

Lecturer: Dr.Manal Khadhim. 

  

 

   

8

         

                                                

 

 

 

7.  Time Integration  

       

   

 

 

Table (1): some basic Fourier Transform Pairs

 

 

 

 

 

F(w)

 

f(t)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


background image

Signals & Systems                                Lecture Three 

Lecturer: Dr.Manal Khadhim. 

  

 

   

9

         

                                                

 

 

 

 

Find the spectrum of sinusoid

:

 

 

   

 

Solution

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Prove that the Spectrum of a Rectangular Pulse is Sinc Function

 

 

 

 

 

Example Four

 

Example Five

 


background image

Signals & Systems                                Lecture Three 

Lecturer: Dr.Manal Khadhim. 

  

 

   

01

         

                                                

 

 

Solution

 

The Fourier transform of a rectangular pulse as shown in Fig. of duration T second 

can be obtained as  

 

 

 

 

 

 

 

  

 

 

  

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S(t)

 

S(f)

 


background image

Signals & Systems                                Lecture Three 

Lecturer: Dr.Manal Khadhim. 

  

 

   

00

         

                                                

 

 

Figures bellow illustrate some basic signals and it´s Fourier Transform: 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figure: (a)Rectangular , (b)sin x/x and (c)Triangular signals

 


background image

Signals & Systems                                Lecture Three 

Lecturer: Dr.Manal Khadhim. 

  

 

   

02

         

                                                

 

 

 

 

Find the Fourier transform for the signal shown in Fig.

 

 

 

Solution

 

 

This signal is the signal of example (3) 

 

.

  

shifted by

 

 

Using delay property       

 

 

  

 

 

 

 

 

 

Use the time-shifting property to find the Fourier Transform of the function

 

 

solution

 

 

 

 

Example Six

 

t

 

t0

 

X(t)

 

tp

 

t

 

t0

 

tp

 

x

(

t

)

 

A

 

0

 

t

 

t

p

 

t

0

 

X(t)

 

t

 

t0

 

 

Example Seven

 

A

 


background image

Signals & Systems                                Lecture Three 

Lecturer: Dr.Manal Khadhim. 

  

 

   

03

         

                                                

 

 

g(t) is a pulse of width 2 and can be obtained by shifting the symmetrical rectangular 

pulse by 4 units to the right. 

 

This signal become similar the signal in Example one where Fourier transform equal 

 

By substituting 1 instead of  T1 to satisfy the Eq. of 

    

 

  

      

become

 

Fourier transform

he 

Then t

 

After this using time-shift property  

 

Hence by putting t0=4 in the time shift theorem 

 

shift property

-

time

without using 

 

Solution

 

 

 

 

 

 

 

 


background image

Signals & Systems                                Lecture Three 

Lecturer: Dr.Manal Khadhim. 

  

 

   

04

         

                                                

 

 

 

Parseval's Relation

 

If  x(t) and  X(w) are a Fourier transform pair, then

 

……………………….……………… (3)

 

 

 

 

This expression, referred to as Parseval's Relation , follows from direct application of  

Fourier transform . specifically , 

 

 

Reversing the order of integration gives

 

 

But the bracketed term is simply the Fourier transform of x(t); thus,  

 

The quantity on the left side of eq.(3) is the total energy in the signal  x(t). Parseval's 

Relation, eq.(3), says  that  this  total  energy  may  be  determined  either  by  computing 

nd  integrating over all time, or by computing the 

a

 

the energy by unit time

.  For 

integrating  over  all  frequencies

 

and

   

   

energy  by  unit  frequency

density spectrum of the signal.

-

is often  referred to as the energy

 

 

this reason 

 

 

 




رفعت المحاضرة من قبل: ضرغام العزاوي
المشاهدات: لقد قام 3 أعضاء و 118 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل