复杂的经验。傅里叶级数,发现x ( t )x(t)当作为幅度和相位图给出时X( j ω )X(jω)

信息处理 频谱 傅立叶 傅里叶级数
2022-02-18 01:14:06

我正在观看有关信号和系统的 Neso Academy 系列,在其中一个视频中,问题是在给出幅度和相位图时情节如下所示:x(t)

幅度和相位图

当他完成计算时,他得到:

4+4cos(3ωt+π2)+8cos(4ωtπ2)

我了解获得此所需的步骤,但我不明白为什么它是余弦?当您查看幅度图时,您只有 3 个分量:DC 偏移 = 4 和 2 个谐波。

据我所知,幅度图上的值代表正弦值,相位图仅代表该正弦波的相移。什么都不做,只看情节,我会写如下:

4+4sin(3ωt+π2)+8sin(4wtπ2)

这是完全错误的,为什么会这样?

顺便说一句,链接到视频。

3个回答

正弦波和余弦波的幅度响应是相同的。不同之处在于相位响应。正弦波 FT 定义中的额外 j 项在相位响应中引入了,并且由于正弦波 FT 的两个 delta 函数之间存在负号 (,相位是反对称的。他计算后得到的答案只是,但用表示为 .π/2jpi(δ(ω+ω0)δ(ωω0))sinωcoscos(ω+π/2)

视频本可以在答案处停止:

x(t)=4+2ej(3ωt+π/2)+4ej(4ωtπ/2)+2ej(3ωt+π/2)+4ej(4ωtπ/2)

这个答案可以直接从图中读取。这个想法是总和中的项等于你可以从傅里叶级数方程得到这个,它是,其中可能是一个复数系数,意味着它有一个幅度和一个相位。重写,插入傅里叶级数方程,你就会得到我上面写的内容。nth|Cn|ej(nωt+Cn)x(t)=nCnejnωtCn CnCn=|Cn|ejCn

视频所做的额外步骤只是使用欧拉公式将复指数表达式转换为 cos/sin 函数。欧拉公式的一个结果是,这就是为什么最终结果是余弦而不是正弦。2cos(θ)=ejθ+ejθ

您所做的假设是 2 个具有相反相位的复指数的总和始终为sin. 那不是真的。 x(t)=4+4ejω04t+π/2+4ejω04tπ/2+2ejω03t+π/2+2ejω03t+π/2=4+8cos(4ω0t+π/2)+4cos(3ω0tπ/2).