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  • 1 # 通訊M班長

    這裡,班長試圖不用公式來解釋這個問題。我先把你的圖片,分成1-2-3-4,然後再單獨說。

    圖3傅立葉級數

    就是對於連續的、週期訊號,我們可以用不同頻率分量的正弦訊號疊加去表示。如果我們已頻率為橫座標軸,正弦函式的強度為縱座標軸,我們畫出的就是頻域影象。很明顯這個頻域影象是離散的、非週期的。

    就像一束白光經過三稜鏡分解了一樣。我們週期函式可以透過一組正交的指數訊號進行表示。

    圖1傅立葉變換

    對於連續的、非週期的訊號,我們可以認為其時間軸上的週期為無窮大,這樣就可以套用“傅立葉級數”的定義了。此時,週期無無窮大,那麼在頻域中,每個頻率間隔會變成無窮小,整個頻域影象變成連續的了。(這裡如果想詳細瞭解,可以看我的文章)

    圖2離散序列傅立葉變變換

    我們在推導取樣定理的時候,如果對於時間訊號進行取樣,相當於是在頻域進行週期延拓。所以整個就是我們看到的圖2的影象。所以此時頻域影象是連續的、週期的。

    到這裡,我們發現,如果時域/頻域是週期的,那麼頻域/時域就是離散的;如果時域/頻域連續的,那麼頻域/時域連續是非週期的。

    圖4離散傅立葉級數

    我們對圖3的頻域進行取樣,那麼必然在時域出現週期延拓。這就是DFS離散傅立葉級數。

    這個時候,時域和領域都是離散訊號,但都是週期無限的。如果我們只取一個區間訊號去考慮,如週期為N,那麼取0到N-1,此時就得到了DFT,離散傅立葉變換。

    很明顯,DFT在時域頻域都是離散的,而且有限的訊號,計算機可以方便的進行處理了。後續很多科學家為了減少計算機的運算量,推出了很多快速DFT演算法,這就是FFT。

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