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從公式角度解釋傅立葉級數是如何拓展成傅立葉變換的?

謝彥文2年前16瀏覽0評論

大家好,我是通信M班長,一名通信工程師,獲取更多通信技術知識,我。

其實樓主遇到的這個問題,我在大二階段也曾遇到過。的確對于初學者來說,傅里葉級數的物理意義看起來還算清晰,但是怎么突然就冒出來一個傅里葉變換了呢?

傅里葉級數

白色的光通過三棱鏡可以分解成紅橙藍綠......我們的音樂信號,在無線譜上就是一個簡單的符號。這些現象在我們理解傅里葉級數時具有很大的幫助。傅里葉告訴我們,任何周期函數,都可以看作出不同振幅,不同相位正弦波的疊加。

傅里葉變換

很明顯,傅里葉級數對于周期的信號(功率信號)是沒問題的。但是我們經常遇到的非周期信號呢?周期信號都有一個周期T,如果周期T變得無窮大,那么我們可以看作是非周期信號。

下面就考慮一下,如果周期T變為無窮大,那么傅里葉級數的公式會有怎樣的變化。

我們都知道傅里葉級數的頻譜在頻率軸上離散的,每個“柱子”的間隔是一個w,其中w=2*pi/T,可見當T逐漸變為無窮大的時候,w逐步變為零(說成dw是不是更準確),那么頻譜自然就變成連續的啦!

說到這里,如果你多想一步,就會發現問題。傅里葉頻譜F(nw)有一個因子1/T啊,當T逐漸趨向無窮大,F(nw)直接變為0了?

怎么可能,能量不可能因為我們在這里變換幾下,就消失的。

所以,我們想辦法把這個因子T給干掉,我們用F(nw)除以w,即我們定義一個新的頻譜F(nw)/w,準確的是頻譜密度,畢竟是除以頻率w,所以叫做頻譜密度。

你看,由于w=2*pi/T,所以這個時候T被我們干掉了吧。

這樣我們就得到了非周期信號的頻譜,我們把它叫做傅里葉變換。

以上說法不是很精確,如果你想看稍微詳細的推導,可以查閱相關資料,或者查看我的文章。