2.5. Спектры неинтегрируемых сигналов

Одним из условий применимости преобразования Фурье функции , описывающей форму сигнала, является ее абсолютная интегрируемость, что означает конечную энергию сигнала. Вместе с тем в ряде случаев спектрально удовлетворяющих этому условию. Это может быть гармоническое колебание, используемое в качестве несущего колебания при осуществлении операции модуляции, сигналы, описываемые единичной функцией и др. Однако, и на эти сигналы может быть распространен аппарат преобразования Фурье.

Рассмотрим сначала сигнал вида

blank.

Очевидно такой сигнал обладает бесконечной энергией. Применим формально к этому сигналу преобразование Фурье (2.27)

blank.

Так как

blank,

то (2.54) можно переписать следующим образом

blank.

Воспользовавшись табличным интегралом

blank,

где blank – рассмотренная выше blank— функция.

Тогда, с учетом этого выражения, получим

blank.

Из (2.55) следует, что спектр гармонического колебания определенного на интервале времени blank, равен нулю на всех частотах, кроме blank и blank. На этих частотах значение спектральных составляющих обращается в бесконечность (рис. 2.8, а)

Рис

Если положить blank, что соответствует постоянному сигналу blank, то из (2.55) следует

blank.

Таким образом, спектр постоянного сигнала отличен от нуля только при blank (рис. 2.8,б). На этой частоте значение спектральной составляющей равно бесконечности.

Можно показать [Л.3], что спектр ступенчатого сигнала

blank,

равен

blank.

Из выше изложенного следует, что спектры неинтегрируемых сигналов можно вычислить, используя преобразование Фурье с привлечением математической абстракции – blank— функции. Тогда возникает вопрос: а что же представляет собой спектр сигнала, форма которого описывается blank— функцией, т.е.

blank.

Применяя (2.27) к этому сигналу и учитывая фильтрующее свойство blank-функции, получим

blank. (2.56)

Следовательно сигнал, представляющий собой произведение blank на blank— функцию (на практике – очень короткий импульс очень большой амплитуды) имеет равномерный спектр по всему диапазону частот. Этот важный для радиотехнических задач вывод будет использован в дальнейшем.

To top