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% C; B' C% c3 ^+ V7 F0 m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:
' [4 S4 Q( h# l0 w% }, h3 u5 j( j* Z# G- R) @4 I5 {5 y/ Z+ x1 z8 m
(1)% M4 n, L6 ]! Z& z% X' `1 m
7 l b5 [. v* X$ x- m" N5 Y0 v8 V
(2)
5 [6 a E4 L) ^$ h1 l7 s8 F
8 H6 Y- k% |. S" ?
2 X: B, e$ k) H( O$ q& [! H) E* r( s( W9 d' S8 a2 G% N d
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。, a1 t2 e4 A4 [! h. p
9 [' _6 M3 T! X$ u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
。
% r& g9 x- v: v! A P8 u/ J: \+ s- k$ e9 X9 O: |
这个有限长序列
称为离散傅里叶变换(DFT)。6 s4 \6 X4 ?3 |8 X& k
! ^) x4 O" x, G' }1 t6 b
因此DFT,
与DFS系数
有如下的关系:5 ?' F$ ^3 n: |# C
7 `+ x: C" _9 K# I |. G/ `3 E
(3)
& S1 |: ^4 N& ]- o" G; C5 O& y3 n
2 @1 J" v. W( k& `$ h4 n
(4)
7 k6 K7 }% w& [3 f9 ~' O3 F) y6 y4 y! h, e1 ~2 a
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:
" ?, r' j5 K# c C( ?9 I! H( v8 s; \1 g+ {3 e
(5)
; @3 S/ `0 R! l2 | x' d
" l" E/ m: Y( y- W# n7 \4 z" M [/ X
(6)
. B! i& o: C- K4 n) {9 [1 U
1 ~% E( A1 g2 w8 V. N. I7 q- a% Q在上式中,
(7)$ d5 R! u5 B3 L3 o8 p
/ B# d5 d" A6 w0 w; n+ u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:
7 x5 R3 V) b+ @1 B; |0 v4 S
. H: C% Y) A$ j) w) F3 H+ Y1 L分析式:: @1 g+ w" O) q; n& ]4 K
$ V+ W; P4 h9 R) E% q' j& x+ s9 j
(8)
: L) u) Q8 t/ g# m
q$ _5 R, ~* H2 A2 g& J! m8 p合成式:
( N' f. q4 O$ U9 \0 M4 c7 L6 x4 k6 N! p
: |% C/ W. W: P8 G# b8 g
(9)2 o0 `, g( S4 R; J! z
+ x9 J5 P' l! \
也就是说,这意味着一个事实,对于在区间
之外的k,
等于0。
+ K# u& i1 U) a% E2 f
! ~; ^+ X8 d2 a; R综上内容,这里有一个简短的总结:
/ e# X/ R X4 `
7 O2 l9 l0 t7 j6 DDFT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。
2 T1 `, C; P" Z- a* k, f" O! Y
2 r5 D) b( e+ b' t9 {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。/ u1 n# u0 I2 H2 A1 A+ @! m8 t
& K2 f7 F2 {: U* H
5 u5 n5 t. {. ?) s$ Q9 W) k% d% Y; Q [. S" |$ B
我们一起来理解下这段话: z+ f) r( q ^$ Y: Y) `
3 x8 H4 ?! H+ i/ ^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。4 _, U6 u- L; o- K, B
+ W% p0 |1 }, w& E2 T3 v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。; }2 ]7 L n# z3 K5 ^
2 }# z+ \6 j+ ^- b, L
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。& |; \/ c. w' O& f" J
/ O# f2 ^, S6 G `; e
# F4 h& j: f: M0 L
1 }/ z* v' g* ~; d: Z |
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