background image

Signals & Systems                                Lecture Eight 

Lecturer: Dr.Manal Khadhim. 

  

 

   

2

         

                                                

 

 

 

 

D

D

i

i

s

s

c

c

r

r

e

e

t

t

e

e

 

 

F

F

o

o

u

u

r

r

i

i

e

e

r

r

 

 

T

T

r

r

a

a

n

n

s

s

f

f

o

o

r

r

m

m

 

 

 

 

 
The Discrete Fourier Transform (DFT) is the equivalent of the continuous Fourier 

Transform for signals known only at N instants separated by sample times T  (i.e. 

a finite sequence of data). The transformation of discrete data between the time and 

frequency domain is quite useful in extracting information from the signal.  

The DFT is denoted by X(k) and given as, 

    

……………………   (1) 

 

Here X(k) is the DFT and it is computed at k=0,1,2,…. N-1. "N" discrete points. Thus 

DFT  X(k)  is  the  sequence  of  N  samples.  The  sequence  x(n)  can  be  obtained  back 

from X(k) by taking Inverse Discrete Fourier Transform, i.e. IDFT is given as,   

………………….

   (2) 

 

Here x(n) is sequence of N samples . thus X(k) and x(n) both contains N number of 

samples. 

   Let us define, 

This is called twiddle factor. Hence DFT and IDFT equation can be written as,  

………………… (3) 

 

And  

…………………… (4) 

 
 
 
 

 


background image

Signals & Systems                                Lecture Eight 

Lecturer: Dr.Manal Khadhim. 

  

 

   

3

         

                                                

 

 

Example One 

Calculate the four-point DFT of the aperiodic sequence x[k] of length = 4, 

which is defined as follows:

 

 

 

 

Solution 

 

 


background image

Signals & Systems                                Lecture Eight 

Lecturer: Dr.Manal Khadhim. 

  

 

   

4

         

                                                

 

 

 
 

Fig. 1. (a) DT sequence x[k];(b) magnitude spectrum and 

(c) phase spectrum for example one

 

Example Two 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  

  

 

 

 


background image

Signals & Systems                                Lecture Eight 

Lecturer: Dr.Manal Khadhim. 

  

 

   

5

         

                                                

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ث

 

 

 

 

 

 

 


background image

Signals & Systems                                Lecture Eight 

Lecturer: Dr.Manal Khadhim. 

  

 

   

6

         

                                                

 

 

Example Three 

Calculate the IDFT of 

Solution 

 

 


background image

Signals & Systems                                Lecture Eight 

Lecturer: Dr.Manal Khadhim. 

  

 

   

7

         

                                                

 

 

Matrix Multiplication 

An alternative representation for computing the DFT is matrix multiplication. 

The above DFT and IDFT are obtained by putting      

in          equation  (1) 

and equation (2). Let us represents sequence x(n) as 

vector of  N samples 

 

 

 

And X(k) can be represented as a vector 

of 

N samples 

  

 

 

The values of can be represented as a matrix of size 

× N as follows: 

 

 

…………………. (5) 

 

 

Here  the  individual  elements  are written as  with  "k" rows  and  "n"  columns.  Then N 

– 

point DFT of equation (3) can be represented as 

 

…………………. (6) 

                                                      

Similarly IDFT of equation (4) can be expressed in matrix form as,   


background image

Signals & Systems                                Lecture Eight 

Lecturer: Dr.Manal Khadhim. 

  

 

   

8

         

                                                

 

 

 

 

 

Or in other expression matrix vector  format are given by:  

 

Similary,  the 

expression for IDFT given by: 

 

Periodicity property of  

Let us see the values of    

for N=8. 

We  know  that                               

is given as, 

 

 

With N=8 above equation becomes 

 

 

Table below shows values of  


background image

Signals & Systems                                Lecture Eight 

Lecturer: Dr.Manal Khadhim. 

  

 

   

9

         

                                                

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


background image

Signals & Systems                                Lecture Eight 

Lecturer: Dr.Manal Khadhim. 

  

 

   

01

         

                                                

 

 

 

 

The values of these phasors are observe that, 

 

 

 

Example Four 

Calculate the four-point DFT of the aperiodic signal x[k] considered in Example one. 

Solution 

 

 

 

 

 

 

 


background image

Signals & Systems                                Lecture Eight 

Lecturer: Dr.Manal Khadhim. 

  

 

   

00

         

                                                

 

 

 

 

 

Example Five 

Calculate the inverse DFT of X[r] considered in Example two. 

 

Solution 

Arranging the values of the DFT coefficients in the DFT vector X, we obtain 

= [5 3 − j2 −3  3+ j2].

 

 

The above values for the DT sequence x[k] are the same as the ones obtained 

in Example two. 

 

Properties of the DFT

 

  Linearity 

If x1[k] and x2[k] are two DT sequences with the following M-point DFT pairs: 

 X1[] and x2[k]

 X2[], 

x1[k]

 

then the linearity property states that 

a1x1[k] + a2x2[k]

a1X1[] + a2X2[

for any arbitrary constants a1 and a2. 

  Time shifting 


background image

Signals & Systems                                Lecture Eight 

Lecturer: Dr.Manal Khadhim. 

  

 

   

02

         

                                                

 

 

 

If  x[k]    

X[], then 

 

 

X[r]  

x[kk0]    

 

for an M-point DFT and any arbitrary integer k0. 

 

Circular convolution 

If x1[k] and x2[k] are two DT sequences with the following M-point DFT pairs: 

x1[k]   

 X1[] and x2[k]

 X2[], 

then 

the circular convolution property states that 

x1[k]  x2[k]     

  X1[]X2[] (12.27) 

and 

x1[k]x2[k]     

        [X1[r

X2[]], 

where  

denotes the circular convolution operation. Note that the two sequences 

must have the same length in order to compute the circular convolution. 

Find the circular convolution between  

x[n]=[1,2,3,4]       

x[n]=[4,3,2,1]

 

 

 

 

 

 

 

 


background image

Signals & Systems                                Lecture Eight 

Lecturer: Dr.Manal Khadhim. 

  

 

   

03

         

                                                

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


background image

Signals & Systems                                Lecture Eight 

Lecturer: Dr.Manal Khadhim. 

  

 

   

04

         

                                                

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 




رفعت المحاضرة من قبل: ضرغام العزاوي
المشاهدات: لقد قام عضوان و 135 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