了解频域

信息处理 连续信号 频域 音频处理
2022-02-05 13:06:00

我试图了解频域是什么。我在网上找到了一般的解释,例如:

  • 频域图显示了在一个频率范围内每个给定频带内有多少信号
  • 傅里叶变换指的是频域表示和将频域表示与时间函数相关联的数学运算。
  • 傅里叶级数将信号从时域变换到频域。

但是我找不到一个例子来说明如何使用信号公式获得频域图。

我发现的图表有时像这样离散: 在此处输入图像描述

有时像这样连续:

在此处输入图像描述

这似乎令人困惑。

假设我有一个信号x:RR由公式定义x(t)=cos(6πt)eπt2.

很清楚如何绘制它的时域图,但是我怎样才能找到它的频域函数或图呢?

我应该对其应用傅立叶变换吗?:

x^(τ)=cos(6πt)eπt2e2πtτidt

绘制这个新函数是否会给出频域图?(但它是复值,如何绘制?)

或者我应该找到傅里叶级数x(t)并离散地绘制系列系数?

所以我唯一的问题是:如何使用以下公式在数学上获得频域函数(然后绘制它以获得频域图)x(t)?

2个回答

在此处输入图像描述

简单来说,此处显示的图像不言自明。

在谈到傅里叶变换黑魔法之前,让我们先了解一下它背后的想法。数学家约瑟夫傅立叶的工作证明了任何任意周期性(这很重要)信号都可以分解为具有相应幅度和相对相位的正弦波束。

本质上,他的意思是构建任何信号的基本组件是正弦波。换句话说,如果您有关于存在多少不同频率、每个正弦波的幅度以及它们的相对相位的信息,您就可以准确地构建任何任意信号。这项工作可以通过傅里叶逆变换来完成。正如现在应该清楚的那样,傅立叶变换反向给它组合的时域信号,它会告诉你相应频率的正弦波幅度和相对相位。因此,输出是一个复数。这在极坐标中是有意义的,它为您提供幅度和相位。

EG 当您弹奏吉他弦时,它会以不同幅度的多个频率振动,从而构成美妙的声音,否则您就会知道单频听起来如何(观看此视频:https ://www.youtube.com/watch?v=qNf9nzvnd1k )。振幅最大的称为音调。

因此,正如您在此处所附的图中所见,傅里叶变换告诉您完全相同的信息。

假设我有一个信号x:RR由公式定义 x(t)=cos(6πx)eπx2.

为了获得您指定的函数的傅里叶变换,它应该是时间 (t) 的函数。因此,我将重新编写上面的函数,稍微不同地将 x 替换为 t,因为 x(t)。

x(t)=cos(6πt)eπt2.

另外,看看这个, http://www.thefouriertransform.com/pairs/rightSidedSinusoids.php

希望这可以帮助。

如何绘制?

通常,仅绘制复数 FT 结果的幅度(​​或在两个单独的图中绘制幅度和相位)。