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入门傅里叶变换(二)(傅里叶变换详解)

cac55 2024-10-09 08:20 29 浏览 0 评论

所有公式不推导,大家可以在网上或者教材中找到很多的推导过程。

这一节主要是傅里叶级数和积分的数学知识,我尽量用简单的语言描述它。在我开始讲述之前我有必要重申一句,傅里叶变换所做的是实际就是信号的合成与分解。

先来看看傅里叶变换的定义式,f(t)是周期函数,周期为(-T,T),满足狄里克雷条件。

.我们来看为什么傅里叶变换是长这个样子?

1.前面的a0/2实际是可以看做“直流成分”,后面的求和式可以看做是“交流部分”。

2.我们在高中学过辅助角公式

通过a,b的组合可以产生任意幅度的正弦波,如果我们还给了一个ω,那么就可以表示任意频率,任意幅度的正弦波。

所以这么拆开来看,傅里叶公式=直流+交流信号1+交流信号2+……

很简单对不对。

3.周期问题

这里我们有:

这告诉我们,频率为 w 的正弦波在时间 ( -T , T )内振动了 n 次。

3.什么叫狄里克雷条件?

(1 )在一周期内,如果有间断点存在,则间断点的数目应是有限个;

(2)在一周期内,极大值和极小值的数目应是有限个;

(3)在一周期内,信号是绝对可积的

其实,你可以忽略这个条件,如果题目要你求傅里叶变换,肯定是满足条件的,而且这个条件只是存在傅里叶变换的充分不必要条件。

好了,现在我们的问题是如果知道了f(t),该如何求出a0,an,bn呢?网上有许多推导的过程,这里略过,给出结果。

上面的将(-T , T)视为一个周期,如果你将周期写成(-T/2,T/2)就是下面的形式。

间断点这里我就不详细解释了,可以很简单的记住。

二.指数形式的傅里叶变换

有人将这里的t换成为另外的字母,以区分原函数中的t,并且表示Cn与t无关另外要注意的是这里的n是从负无穷大到正无穷大,表现形式上更简单,这里没什么好讲的,自己推过一遍的话,会觉得不难的。

三.傅里叶积分

1.求和是离散的,当n取得越大时,求和式就越逼近真实值。

2.存在意义

对于周期函数,我们可以用离散傅里叶变换来求,但是对于非周期函数(即周期无穷大)的函数我们用傅里叶积分来求。

形式:为简单起见,我就直接截图了。。。

那么问题来了

  1. 这里为什么是对dw的积分,不是对dn的?

我们说n在离散时是表示第一条波,第二条波....,但是在连续情况下n,本身没有了意义,因为你无法指出第多少条波,但是它可以通过

来找到对应的w频率。

2.为什么这里存在两次积分。1/2 pi是怎么来的?

我给出一个手写的推导。字丑莫怪^O^

好了,关于傅里叶级数和积分说完了,剩下的变换问题, 以后再说。

下次我会讲一些模拟电路的问题,如果你对物理,数学,计算机这方面的知识感兴趣可以关注我哦(∩_∩)

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