什么是实值和复信号,为什么是实值信号 Hermitian 的傅里叶变换?

信息处理 频谱 频率 复杂的
2022-02-11 02:17:42

我对这些概念有混淆:

  1. 什么是实值信号?
  2. 它和复杂信号有什么区别?
  3. 为什么对于实值信号,负频率的频谱是正频率的复共轭?
4个回答

当分析数据时,结果既取决于数据的性质,也取决于数据的处理方式(例如,变换,如傅立叶变换)。可以考虑二进制数据、分类数据、二维数据等。要开发一种理论和相关工具,定义数据所在的位置很有用。

真实信号只是一个取真实值的信号信号可以是离散的或连续的,单维或多维的,观测值是真实的。实数值的集合非常有趣。由于它是一个连续的领域,它允许许多“类似信号”的数学运算:加法、乘积、卷积以及许多与极限相关的属性。是允许此类操作的最简单的数学结构之一。RR

但是研究信号、光谱的自然工具与傅里叶分析有关。傅立叶使用复杂的论点。为什么我们要使用复数变换来研究真实信号?这是一个复杂的故事,但让我们说这是强制性的,以应对线性和时不变系统。参见例如:为什么余弦不是本征信号?

所以也可以使用复值数据。复数域进行相同的操作,而且没有痛苦。实数信号只是复值数据的子集:取一个复数对象,其虚部为零,您就有一个实数信号。CR

对于最后一个问题:真实信号只是复杂信号的一个子集。因此,当您使用完全复杂的转换分析它们(实数)时,您可以预期结果也会受到限制。限制之一是真实信号在傅里叶域中具有某些对称性,而完全复信号则没有

另一种思考方式是所有信号都是复杂的。实值信号只是一个复信号,其中所有复值的所有虚部都严格为零。

实值信号具有一个自由度。复信号常用于表示具有 2 个自由度(幅度和相位,或动能和势能等)的信号或数据。

严格实信号的频谱具有复共轭镜像,因此所有虚部都抵消了 zeo。如果虚频谱没有抵消为零,则信号不可能是严格真实的。

信号在数学上是一个函数(或离散时间中的序列),它是从其域集到其范围集的映射;x(t)x[n]x(t):DxRx

虽然域集决定了信号的参数,但范围集决定了它的

因此,实值信号是一个函数,其范围集是实数。

因此,复值信号是其范围集是复数的信号。

第一个(实值:仅来自实数域的数据点)和第二个(包含来自复数域的点)点已经详细回答,所以我专注于第三个。


每个函数可以写成:f(t)

f(t)=feven(t)+fodd(t)

(即每个函数都可以分解为偶数和奇数部分。)

以下截图的来源是这个

证明:

在此处输入图像描述

实偶函数的傅里叶变换是实数:

在此处输入图像描述

偶函数的傅里叶变换是实数:

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实奇函数的傅里叶变换是虚函数:

在此处输入图像描述

奇函数的傅里叶变换是奇数:

在此处输入图像描述

如果是实值,那么也是如此。所以的 FT是奇数和虚数。的傅里叶变换是 (分解性质)的傅里叶变换之和。f(t)fevenfoddfevenfoddf(t)fevenfodd

把它放在一起:

f(t)FFreal&even+Freal&odd=F(ω)

所以从这里我们看到 F 是赫尔墨斯,即在 OP 的术语中,负频率的频谱是正频率的复共轭:

F(ω)=F(ω)