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214第9章傅里叶分析与重合成
过对大量样点求平均来完成这一操作;但由于信号每N个样点就重复一次,因此对大量样点求平均与对最前面N个样点求平均是一样的。简而言之,为了测量出一个周期信号中的一个正弦分量,需要将该分量向下调制到直流处,然后在一个周期上进行平均。
令o=2x/N为周期N的基频,并令U是这个模为1辐角为o的复数U=cos(o)+isin(ao)
信号X【】的第k次分音的形式为:
A【n】=d.【U*"
其中A为该分音的复幅度,该分音的频率为:
<(U*)=k∠(U)=ko
我们暂时假设信号X【n】确实可以被写成n个分音的和的形式,换句话说:
X【n】=A4【U0】"+A4【U1】"+...+AvtUN-p根据前文中关于外差滤波的讨论,我们期望能测出每个Ak,方法是乘以频率为-ko的正弦并在一个周期上进行平均:
A4=1-(【U-*x【0】+【U-*】X】+...+【U-*jW-1X【N-1】)
这个公式非常有用,以至于它有属于自己的表示符号。一个信号X【n】在N个样点上的傅里叶变换(Fourier Transform)被定义为:
FT{X【n】(k)}=V0X【0】+lX】+...+vW-1X【N-1】
其中V=U-*。傅里叶变换是变量k的一个函数,它等于输入的第k次分音的幅度的N倍。
目前为止k都是取的整数值,但这个公式可以对于任意的k值都有意义,只要将V更一般地定义为:
V=cos(-kao)+isin(-ko)
与先前一样,其中的o=2m/N是与周期N相关联的基频(角频率。
9.1.1傅里叶变换的周期性
如上文一样,若X【n】是一个每N个样点就重复一次的信号,则X【n】的傅里叶变换也会每N个频率单位就重复一次,即对于任意实值的k,有:FT{XIn】}(k+N)=FT{XIn】}(k)
这是直接从傅里叶变换的定义得出的,因为在把N(或是N的任意倍数)加到k上时,因子
V=cos(-ko)+isin(-kao)
是保持不变的。