DFS

離散傅里葉級數

徠DFS也即離散傅里葉級數,又稱離散時間傅里葉級數即DTFS,T代表時間。

簡介


連續周期信號的連續傅徠里葉級數有著無窮多的離散頻率分量,相鄰分量的間距由信號的周期決定,等於1/T(角度,弧度乘2π)。
和連續周期信號相比,離散周期信號的離散傅里葉級數的頻譜是周期性的,因為時域的連續對應於頻率的非周期,時域的離散對應於頻率的周期。所以我們只需要在(0,2π)的頻域區間上取N個點就可以完整表示出來了。這是連續周期信號和離散周期信號傅里葉級數的最根本區別。

級數公式


DFS[離散傅里葉級數]
DFS[離散傅里葉級數]
DFT即是Discrete Fouriers Transform
周期為N的周期序列x[k],其離散傅里葉級數為:
其中,DFS的逆變換序列:
(k=表示對一個周期N內的值求和)

進一分析


連續周期信號的離散化(下面的討論中, ):
首先,在傅里葉級數一文中,我們知道函數 是對於任意的T是周期為T的函數,然而其對應的離散信號則不一定是周期的,可以證明,只有當 是有理數時,離散信號f[n]才是周期函數。
其次,在滿足條件1的前提下,連續周期信號f_k(t)對應的離散信號 對k也具有周期性,其周期為N,即 中只有N個不同的序列。
從離散時間傅里葉變換的係數公式我們可以看出,也是對k周期為N的函數。
DFS[離散傅里葉級數]
DFS[離散傅里葉級數]
離散傅里葉變換實際上是離散時間傅里葉級數在主值區間上的取值。我們注意到,離散傅里葉變換是對非周期函數f[n]進行的,如果我們對f[n]的定義拓廣為周期函數f'[n]: 。並且當 時,f'[n]實際上就是f[n],那麼我們現在可以求出f'[n]的傅里葉級數。同樣,當 時無窮級數變成了積分,得到的結果是一個連續的周期函數(正如離散傅里葉變換一文中所述),這就是f[n]的離散時間傅里葉變換。這時,只需在它的主值區間上採樣,就可以得到離散傅里葉變換的變換序列。