函数公式网 正弦函数 正弦函数傅立叶变换的意义及频谱泄漏原因的理论分析

正弦函数傅立叶变换的意义及频谱泄漏原因的理论分析

从激波函数的定义说起:

我们注意到激波函数的这些性质有一个前提,即时域是从负无穷大到正无穷大。

看冲激函数的频谱:

同理,冲激函数的频谱等于1,也是建立在时域从负无穷大到正无穷大的前提下 .

看看正弦和余弦函数的频谱:

图 1

我们可以看出,正余弦函数的频谱是在整个时域的前提下进行积分后的影响函数。 这就是为什么我们在频谱图上看到垂直线的原因,因为根据傅里叶级数分解的原理,函数可以分解为正弦波的和。

但在实际的频谱分析中,时域不可能无限大,例如:

在上面无限长的信号序列中,截取中间部分进行分析,这就是所谓的 此时会出现频谱泄漏,因为积分的时域变得有限,假设为[-T,T],推导如下在余弦函数频谱推导的

部分 图一:

图二

我们看到结果其实是一个sinc函数:

我们知道当x趋于0时,极限 sinc函数为1,其图像如下:

图3

因此,图2的推导结果表明,当w趋近w0时,其值最大,但 当w0接近时,会逐渐增大,也就是说,图1中应该是震波序列的,变成了图3中的钟形函数,也就是说中频点w0的信号能量泄漏了 到它附近 f 频率。

举例说明:

f(t)=sin(2*pi*t) 0.8*sin(6*pi*t) 0.6*sin(8*pi * t)

我们可以看到每个正弦波在频谱图中都会产生一条垂直线,但是在1hz、3hz和4hz频率点附近确实存在频谱泄漏的现象。

总结如下:

1:正弦和余弦函数的傅里叶变换结果,也就是说在频谱图上,它们会以各自的频率产生一条竖线 点(冲击序列)。

2:频谱泄漏的原因是时域从理论上无限变为实际有限。

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