信号系统讨论课脚本

大家好,今天我想跟大家讨论的是信号系统中的两个概念的联系与区别,一个是傅里叶级数,一个是傅里叶变换。两个都姓傅,我在学习过程中就有些傻傻分不清。相信在座的各位一定也有分不清的,所以今天就想跟大家讨论下这两者的联系和区别。

首先我们先对两个概念建立一个基本的印象:

                    



正如我们所见,两者都有自己的关键词,傅里叶级数的关键词是级数,周期。傅里叶变换的关键词是积分线性组合,在我们这回的讨论还有一个关键词就是非周期。虽然傅里叶变换也有一个对周期函数的定义,但是最后却用类似傅里叶级数的表达式表示了。但是那么同样是将时域信号在频域上分析,为什么一个是级数的线性加和,而另一个是积分的线性组合呢?

首先让我们来看傅里叶级数的频域意义。

这是一个很经典的图片。对傅里叶级数有一定了解的同学应该很容易明白这个图像的意义。其实就是傅里叶级数公式的图像表示,即:周期时域信号可以是无数个成谐波关系的三角函数的加和。

那么记住我们所说的傅里叶级数的另外一个关键词,非周期,既然是非周期的,那么就没有什么谐波的概念,也就是说相当于T无穷大,W无穷小,所以我们最后得到的结果就是所有的三角函数在频域上连成一片,所以也就是变成积分啦。

所以让我们梳理下我们的公式与概念体系:

不过另外一个值得探究的问题是,这里的e^jwt到底是什么东西呢。我们继续来看图:


对于不同的t。那么欧拉公式中的cosx和sinx都会去不同的值,正如大家所见,图片中的横轴是时间轴,对于每个不同的时间,在复数域都对应圆周上的一个点,所以就产生了横轴移动,而点又在空间上做圆周运动的情况。

而在我们的傅里叶级数中,我们的w取的是成谐波关系的值,k范围为负无穷和正无穷,所以是离散的无穷级数。而对于无周期的傅里叶变换,这里的w趋近于零,那么就形成了连续的图像,所以我们的傅里叶变换就是一个积分。

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