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离散傅里叶变换(DFT)

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发表于 2021-3-8 10:27 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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+ P; P: q" p' z' c1 }. [3 M& Q! ~离散傅里叶变换(DFT)讨论的对象是有限长序列 ,而与有限长序列 相关联的是其周期重复(延拓)(周期为N)而形成的周期序列 ,二者之间的关系是:
3 D) w* U6 T4 }6 M! I) q# j: r5 A; Z5 J% Y2 H: ?) q6 w
                          (1)" b; M7 u, B0 H3 q5 f  J

( [" y. T% M2 j" D4 [& s                                        (2)! r; c" k! z$ n7 J$ [) k

8 s$ b* C$ S2 Z7 c% l* s/ _$ @
8 Z- N% C  t1 E7 y3 s( v
9 g# g$ k4 Q# a& ]% d1 I0 V周期序列 的离散傅里叶级数(DFS)的系数 本身是一个周期为N的周期序列。. i# z% A8 D! |2 a
% j% b/ Q+ L: a6 ~  e
为了保持时域与频域之间的对偶性,将把与有限长序列x[n]相联系的傅里叶级数系数选取为与 的一个周期相对应的有限长序列
! z# Q0 w+ @) L! u5 e- _9 W: C4 G) |- W) h+ `# Y. w- P: z
这个有限长序列 称为离散傅里叶变换(DFT)。
1 u% h+ k/ `2 F
' S- L" ]  S+ O* ~7 H$ i因此DFT, 与DFS系数 有如下的关系:
1 {; b) L, W8 q2 v. s% m  A
0 a" ^' e+ i5 B* Q8 k9 x% B                            (3)
% i- G3 S1 R' q( e+ J: p9 _& U9 r8 j4 d
                                        (4)
9 i2 H% G) @) _1 p7 L
1 c+ u9 g2 g; ]0 v. z我们都知道离散时间序列的傅里叶级数表示以及DFS系数为:
8 N" A# T4 ?  I/ F, s' q* _6 O
4 n: ^) I5 e3 v$ F                                               (5)
6 f1 p. G: S  u0 u1 z+ Z  Z3 Z3 {# \' \
                                       (6)7 ?+ Q& F6 B4 D3 {1 ?* a
& e  U# \( k" a- [2 j1 Z' G
在上式中,                                      (7)
+ w5 I$ z; K; e, ?2 V2 T# v
: g0 R3 B( p2 G由于对于离散傅里叶变换(DFT)只涉及有限长序列,也就是0到N-1这一区间,所以离散傅里叶变换(DFT)可以表示为:) I/ o8 S8 ]: C0 V2 D, z
7 }1 t1 G* t  N# V+ {8 r+ j
分析式:
( ^( {/ o# @2 K% X, L9 j
; f  V+ h* N5 w( M* x  l( ^; T                        (8)9 G+ {8 y& ^2 m
; G4 O4 M# X$ H$ e. Q
合成式:6 @. \2 W8 ?9 F* s
& d6 Z& I8 k- @1 V8 r# P
                (9)
9 g: I1 b4 |) p; Y7 |( [1 }- V" p$ g: [. f1 }$ r
也就是说,这意味着一个事实,对于在区间 之外的k, 等于0。
+ E7 J! _* Z7 ]! y. F) M) t( ?
综上内容,这里有一个简短的总结:2 D0 E3 i; [/ |2 F; d
# S- a8 ^  T& J7 @+ p. ]- _
DFT针对地是有限长序列,是对有限长序列的离散傅里叶变换,它的表示式为一个周期的傅里叶级数系数。
& l. Q1 Q; P9 }) c, g; |- ]  h7 x
这源于有限长序列与周期序列之间的紧密关系,也就造就了周期序列DFS与DFT之间的紧密关系。) z) p+ z0 C, L0 }0 j3 t2 o" i
" v6 N- q0 v9 f9 W

% t8 @) W) y  F6 a& a# k* X1 o3 @3 v7 ~$ V+ S% B5 R" |  L
我们一起来理解下这段话:1 m2 c# ~* O! K* v: y7 z! ^" O( [
  H* T; T, ^) P) a4 J7 l
对于有限长序列用(8)、(9)来改写(5)、(6),并没有消除固有的周期性。
% H9 F, C0 t! G; B+ J  f3 Q" c. p4 r0 q7 f
如同DFS一样,DFT的 等于周期序列的傅里叶变换 的采样,并且若对于在区间 之外的n值来计算(9)式,其结果并不为0,而是x[n]的周期延拓。固有的周期性总是存在的。8 F* Z) f* }' H9 [- e
' X$ }# B5 J/ ~+ ~/ N& Z) x( k
在定义DFT表达式时,仅仅认为,感兴趣的x[n]的值只是在区间内,因为 (9)式只需要这些值。
  S& _9 n0 x; V4 s
3 g# j' s& B  r2 N" `5 M2 f8 Z  o" M- P# J3 C  r7 t/ ^

' Z: K$ O) ~8 u) k3 Q
  • TA的每日心情

    2019-11-29 15:37
  • 签到天数: 1 天

    [LV.1]初来乍到

    2#
    发表于 2021-3-8 11:21 | 只看该作者
    离散傅里叶变换(DFT)

    该用户从未签到

    3#
    发表于 2021-3-9 08:29 | 只看该作者
    大学时对此一脸懵逼

    “来自电巢APP”

    该用户从未签到

    4#
    发表于 2021-3-10 15:30 | 只看该作者
    本帖最后由 15871637698 于 2021-3-10 15:34 编辑
    ' v8 D& H  ~; S9 \; _! w: l7 |4 c  ~
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    ) z, N' \. T5 p4 X  A$ T' R6 J/ W8 k$ k/ o( Z5 W* |" T% V
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