[通信原理]确知信号1:傅里叶分析
傅里叶分析
周期函数可以用直流分量、正弦函数和余弦函数构成的无穷级数来表示,这些函数是正交的,意味着它们之间没有任何相关性。
必须指出,并非任意周期信号都能进行傅里叶级数展开,函数需满足狄利赫里条件才能被展开。通常我们遇到的周期信号均满足狄利赫里条件,一般不再考虑这一条件。
1、傅里叶级数(三角1)
假设一个周期信号f(t),其周期为,角频率为,则可将其分解为如下的无穷多的三角函数之和的形式:
对于系数a、b有:
【注意】an是关于n的偶函数,bn是关于n的奇函数。 在推导复指数形式的傅里叶级数时会使用到。
2、傅里叶级数(三角2)
对于上述的f(t),将其角频率相同的cos和sin放在一起(和差化积),可得到如下三角形式的傅里叶级数:
对于幅值C,有:
对于相位φ,有如下公式,其相位范围为[-π,π]:
通过此形式的傅里叶级数,可以直观的看出各分量的幅度与相位,从而得到单边幅度谱和单边相位谱,且均为离散谱。
3、傅里叶级数(复指数)
我们已经知道,对于满足狄利赫里条件的周期信号,可将其分解为无穷多的三角函数和。通过欧拉公式,又可将三角函数转换为复指数,即:对于该周期信号,也可将其分解为无穷多的复指数之和。
其推导如下:
对于其系数Fn,有:
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