在信号处理中,存在时频对偶性。带限信号具有无限的持续时间,而限时信号具有无限的带宽。
我在哪里可以找到这方面的证据,对此是否有一些直观的解释?
我不确定它是否与傅立叶不确定性原理有关?
在信号处理中,存在时频对偶性。带限信号具有无限的持续时间,而限时信号具有无限的带宽。
我在哪里可以找到这方面的证据,对此是否有一些直观的解释?
我不确定它是否与傅立叶不确定性原理有关?
这个重要的属性有几个证明,例如,在这个 wikipedia page on band-limiting和这个 dsp blog page 上。我没有详细检查它们,因此由您决定这些证明是否足够严格。
如果您接受Paley-Wiener 条件的真实性,我想展示另一个非常简单的证明:
平方可积函数是因果函数的傅里叶变换的幅度当且仅当
假使,假设是一个有时间限制的函数,即为了, 和是它的傅里叶变换。然后是因果的,它的傅里叶变换是. 根据因果函数的 Paley-Wiener 条件,不能为零,无论选择, 因为否则积分不是有限的。最后,不能有频带限制。
请注意,这个证明表明时限函数不能是带限的,但它也表明带限函数不能是时间限制的,因为如果带限函数的傅里叶逆变换是有时间限制的,它可以通过时域中的适当移动来产生因果关系,这不会改变其幅度谱。所以它需要满足 Paley-Wiener 条件,我们已经证明这对于带限函数是不可能的。
这是一个不需要不确定性原理的论点。
认为是一个不等于零的信号,通过傅里叶变换. 让一个持续时间的矩形脉冲和傅里叶变换.
然后,是具有傅里叶变换的时限信号. 自从有无限的支持,也有.
由于任何限时信号可以用这种方式定义一个合适的选择和(以及不影响结果的可能时移),那么我们可以说所有这些信号都具有无限带宽。
相同的论点可以应用于傅里叶逆变换:对信号进行频带限制涉及乘以频域中的矩形脉冲,或与时域中的正弦波进行卷积,从而产生无限持续时间的信号。