(一)现实生活中的信号可以分为两种:周期信号和非周期信号。
(二)周期信号:x(t)=x(t+T) 其中T为最小周期。 根据傅立叶变换的定义,只要x(t)满足
(A)x(t)在任何一个周期内绝对可积。(保证了变换后系数C的存在性,否则C为∞)
(B)x(t)在任何一个周期内的最值(Max与Min)均是有限的。
(C)x(t)在任何一个周期内不连续的点为有限个。 那么,x(t)就存在傅立叶级数表示。
即:x(t)可以拆分为一系列的互不相关的正弦周期信号之和。 利用欧拉变换,可以得到另外一种表达形式。 或者,用传统的 傅立叶级数表示形式:(T=2l)。 从上式中可以看到,组成该周期函数的这些互不相关的正弦函数之间,频率是离散的,为2l/n.。 最后,我们可以作出这样的总结,工程中所遇到的周期信号一般均可以分解为一系列频率离散的互不 相关的正弦周期信号之和。
(三)非周期信号:(可以看成T=∞的周期信号) 扩充周期函数的傅立叶级数变换,可以得出: 非周期信号可分解为一系列频率相隔2l/T的互不相关的正弦周期信号之和。因为T=∞,所以2l/T趋近于 0,即:非周期信号是由频域连续的互不相关的正弦周期信号组成的.通过傅立叶变换 可以看出频率f=w/2π是覆盖-∞到+∞的。
(四)离散信号 目前几乎所有的信号都是交由计算机进行处理和计算的。而在计算机领域,我们只能和离散的数字打交 道。所以需要先对模拟信号进行数字化处理,转换为数字信号,这其中采用的手段就是采样.利用周期T对模拟 信号x(t)进行采样后,得到数字信号x[nT]。为了能够在计算机中对信号进行傅 叶变换,引进了离散信号的傅立 叶变换形式。,设Ω=wT,有 可以看出上式为周期函数,周 期为2π。 我们知道一个Time-limited的信号不可能是Band-limited的,即工程中的信号都是unband-limited的信号。 而采样系统实际上就是一个低通滤波系统,高于f/2频率的高频信号都会被滤掉,所以采样得到的数字信号都是 残缺的,不完整的,故也是无法完整复原的。这也是为什么采样定理要求采样频率必须大于模拟信号最大频率2 倍的道理。由采样定理可以得到,T<=π/w,故Ω=wT<=π,所以我们只专注0~π的部分。
(五)离散傅立叶 时域模拟信号x(t)离散化得到x[nT],x[n+T]的傅立叶变换仍然为一连续的函数,要想 计算机在频域上进 行处理,需要对傅立叶变换进行离散化。 假设x[nT]是length-limited的,length为N。则:--(1),而此时,有 --(2)。可见(1)式成功地对(2)进行了离散。采样的周期为 2kπ/N。