傅里叶变换的本质的一点认识

1,CSDN的博客中,有一篇博文《傅里叶变换的实质--正交之美》,中对傅里叶变换的实质做了精辟的解答,当然,如下图所示,我们也可以看到其实所谓时域和频域,只是我们对信号观察的角度的不同而已。当我们的采样频率高过其中的频率最高的那个谐波分量的时候,我们知道,即便取的时间很短暂,我们都可以通过FFT得到原始信号的频谱,当然,点数的多寡决定了你的频谱的分辨率。

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2,我们很容易理解,在连续傅里叶变换时,模拟角频率在公式中的物理意义。但是,当数字角频率w这个变量出现时,并且其还堂而皇之地进入离散傅里叶的公式中,就让我很费解了。其实,这种不理解是很正常的,因为你想啊,根据定义:w=大欧米伽*T(T就是采样周期),,说白了,这个w其实计算的是一个相位啊,就这样代进离散傅里叶变换的公式中,合理吗?(傅里叶变换公式:X(w)=求和(x(n)*e^(-jwn)))。


后来,我终于想通了,这离散傅里叶变换必须由连续傅里叶变换推过来的嘛,他们之间一定有不可告人的秘密,现在需要把这个联系找出来就可以了。其实很容易找,我们直接把w的计算公式代进去,发现,-jwn=-j(大欧米伽)*T*n,发现没有,这个n*T就是时间t嘛,这样,而x(n)其实,就是x(n*T)嘛,全部代进去就发现,当采样点n无限多的时候,原来这个东西就变成连续傅里叶变换啦!!!其实,就是为了方便,用w替换了原来的T*大欧米伽。  在某一个系统中,采样频率一旦确定,那么采样周期T也就确定了,那么w和原来的大欧米伽的关系也就确定了,这也就是为什么,我们可以用w来分析原始信号的频谱了。当然,这是一种映射关系。那么这个w又有什么特别的性质呢?


简单代换,我们可以得到 : w=2*pi*f / fs.    根据fs ≤ fmax可以得出,w ≤ pi 的。不过,大家都知道的,傅里叶变换会有负频率存在的。另外,由于H(w)计算公式,本身以2*pi为周期的,所以,出现计算出的H(w)是以2*pi为周期的延拓的。当然,我们只需要关心0到pi内的频谱就可以了。


其实,上面所谓“离散傅里叶变换”并不准确,真正的离散傅里叶变换,是其频谱也需要离散的,这个时候,其实,就是对做出来的连续谱进行抽样了。这里,w的范围为-pi到pi,所以,根据所做DFT的点数,把2p平均分为N个点,然后,就没有然后了。。。。。。

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