如果方波是奇次谐波脉冲的总和,为什么它在频域中是连续的?

信息处理 傅里叶变换 频域
2022-02-07 09:54:11

方波是正弦曲线的总和,所以它肯定应该表示为频域中的单个离散脉冲,其中所有其他频率均为 0。为什么那些中频分量不是 0,而是形成连续的 sinc 形状?我知道的连续傅里叶变换,但是当你从第一个角度考虑?Arect(tτ)=Aτsinc(fπτ)

3个回答

正如@Hilmar 提到的,我认为您对方波和矩形函数感到困惑。

关于方波的维基百科中

方波是一种非正弦周期波形,其中幅度在固定的最小值和最大值之间以稳定的频率交替变化,最小值和最大值的持续时间相同。

其傅里叶变换仅在谐波频率处,其值等于傅里叶级数系数​​。

矩形函数

矩形函数定义为:

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看起来像这样:

它的傅里叶变换是一个 sinc 函数,如下所示:

取决于您所说的“方波”是什么意思。

单个矩形脉冲确实具有正弦谱

无限重复的一系列矩形脉冲具有离散频率的线谱

方波不是频域中的 Sinc 函数,而是采样的 Sinc 函数(即使作为连续函数,非零值也是频率中 Sinc 函数的样本)。单个矩形脉冲是一个连续的 Sinc 函数。不同之处在于前者在时间上重复。一个域中的重复与另一个域中的采样有关。

此属性适用于任何重复模式。包络将是基本形状的傅立叶变换,然后在重复时,非零频率值将仅以重复率的整数倍存在。这通过以下重复脉冲的两种变体进行了演示,第一种具有 50% 的占空比,第二种具有 25% 的占空比。脉冲具有作为 Sinc 函数的傅立叶变换,第一个零点位于1/T其中 T 是脉冲宽度(在本例中为 0.05 秒和 0.025 秒),而脉冲在两种情况下都以 10 Hz 的速率重复。红色轨迹是脉冲的傅立叶变换(Sinc),而显示的脉冲是非零频率分量。

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