フーリエ級数表現


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概念的には、たとえばパルス列などのペリロイドシリーズを表現する場合、フーリエ係数を見つけて、時間領域での表現を取得します。

しかし、それを表すために時間シフトされたrect関数の無限の合計を使用することで概念的に何が間違っているのでしょうか?


申し訳ありませんが、フォーマットの問題があったため、これを下部の投稿に追加します...

私の方法はそのようなものです:

我々は周期的なパルス有すると仮定するとなるように用とのために、したがって、の周期はです。x(t)x(t)=10<t<T0T<t<Tpx(t)Tp

次の方法でフーリエ係数Ckを見つける:

Ck=1Tpx(t)ej2πktTp

1周期を超えるため、x(t)を次のように表すことができます。

x(t)=kCkej2πktTp

フーリエ変換を実行すると、次の形式になります。

X(f)=kCkδ(fkfp)

これは離散的です。

ただし、がこの形式であると考える場合:x(t)

x(t)=nrect(tnTpT)

フーリエ変換を適用して(形式で)取得:x(t)

X(f)=sincejW
-(2)

ここで、sinc()はrectのFTによるものであり、e ^(-j * W)はFTのタイムシフトプロパティにより出力されます。

(1)と(2)のX(f)を比較すると、1は離散で、もう1つは連続であることがわかります。

しかし、それらは同じx(t)から来ているので、これは矛盾ではありませんか?

長い投稿でごめんなさい。


6
タイムシフトされたrect関数の使用には何の問題もありません。これらの関数は確かに直交しています。実際には、離散時間の効果で処理する信号は、これらの時間シフトRECT関数の振幅です数字の配列と低域信号を置き換え、さらにあなたが考える場合はサンプル・ホールド効果的に交換する回路振幅が異なる一連の時間シフトされた四角形の連続時間波形であり、もう一方の端では単純な(しかし不完全な)D / A変換です。
Dilip Sarwate、2012年

3
@Johntan Z変換は、基本的には時間シフトされた四角形関数の単なる合計です。
ジム・クレイ

1
無限の数の正弦波を合計して方形波を生成でき、無限の数の矩形波を合計して正弦波を生成できます。
内部石


直交Haarウェーブレット変換を使用して、信号を異なるスケールの方形波に分解できます。
Spacey

回答:


5

しかし、それを表すために時間シフトされたrect関数の無限の合計を使用することで概念的に何が間違っているのでしょうか?

概念的には何も問題はありません。フーリエ変換は信号を複雑な正弦波の和に分解しますが、信号を他の多くのものに分解することもできます。これは、特定のアプリケーションでより役立つ場合があります。たとえば、ハールウェーブレット変換は信号を矩形パルスの合計に分解します。

ここに画像の説明を入力してください ソース

正弦波は多くのアプリケーションで使用されます。これは、これらのアプリケーションで最も意味があるためです。たとえば、オーディオ信号をほとんど常に正弦波に分解するのはなぜですか?私たちの蝸牛も同じことをするので:

ここに画像の説明を入力してください


内耳の非常に素晴らしい図-右側の画像について-特定の波長が共振する場所を示していますか?
Spacey

@Mohammad:右側に何が表示されるかわかりません。ちょうどその低い周波数が蝸牛の奥深くの有毛細胞によって検出されますか?
内部石

4

その主な理由は、一連の余弦と正弦が直交基底を形成することです。次に、それを使用して、他の「空間」(たとえば、周波数「空間」)でそれを表すことができます。

その他、フーリエ級数とトランフォームに関連する他のことを理解するためだけに:

サインまたはコサインは、周波数表現(フーリエ変換)の2つのデルタ関数です。rect関数には、sync関数表現があります(すべてのsprectraを厳密に満たします)。

次に、周波数のフーリエ表現を使用して、信号の周波数成分を簡単に解釈し、それに応じてフィルターすることができます。

フーリエ係数の使用をよりよく理解するためのもう1つのことは、フーリエ変換とそれらの係数の関係を理解することです(説明1説明2)。

周期関数にはフーリエ級数を使用し、すべてにフーリエ変換を使用します。


ご説明をいただき、ありがとうございます。さらに、2つの同様の表現を使用して周波数スペクトルを検討すると、離散周波数スペクトル(デルタ関数を検討する場合)と、連続スペクトル(sinc関数を検討する場合)になります。矛盾していませんか?
John tan

2
フーリエ係数などを十分に理解するまで、連続(フーリエ変換)と離散(DFT)を混在させません。あなたがしているステップを書いてもらえますか?
ルイス・アンドレス・ガルシア

フーリエ級数を使用して、周期的な拡張を作成することにより、非周期関数を局所的に近似できます。
Emre

0

書式設定に問題があったため申し訳ありませんが、これを下部の投稿に追加します。

私の方法はそのようなものです:

周期的なパルスがあると仮定します x(t) そのような x(t)=1 ために 0<t<T そして 0 ために T<t<Tp; したがってx(t) の期間があります Tp

フーリエ係数を見つける Ck 経由:

Ck=1/TpT(x(t)e(j2pikt/Tp))

したがって、 x(t) なので:

x(t)=(Cke(j2pikt/Tp))
すべての整数k

フーリエ変換を行うと、次の形式になります。

X(f)=(Ckδ(fkfp))
すべてのint k-(1)

これは離散的です。

ただし、x(t)がこの形式であると考える場合:

x(t)=(rect[(tnTp)/T])

x(t)のフーリエ変換を適用して(形式で)取得:

X(f)=[since(jW)]
-(2)

ここで、sinc()は、rectのFTと e(jW) FTのタイムシフト特性により出てきます。

比較する X(f) (1)と(2)では、1は離散で、もう1つは連続であることがわかります。

しかし、彼らは同じから来ています x(t)、これは矛盾ではないですか?

長い投稿でごめんなさい。


君の X(f)間違っている; あなたは欠けている要因がありますTp 指数関数の引数だけでなく、単純に次のように書いても sinc。正しく行うと、無限の数の指数関数の合計が得られ、さまざまな大きさのインパルスが得られます。数学者がそれらを呼ぶような一般化された関数または分布、またはエンジニアが言うようなインパルスまたは「デルタ関数」を認めない限り、周期関数のフーリエ変換はありません。あなたが使うF(sum)=sum F合計が無限である場合、正当化が必要です。
Dilip Sarwate、2012年
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