Гармонический анализ периодических сигналов

При разложении периодического сигнала Гармонический анализ периодических сигналов - student2.ru в ряд Фурье по тригонометрическим функциям в качестве ортогональной системы берут:

Гармонический анализ периодических сигналов - student2.ru

(1.10)

или

Гармонический анализ периодических сигналов - student2.ru

(1.11)

Интервал ортогональности в обоих случаях совпадает с периодом

Гармонический анализ периодических сигналов - student2.ru функции Гармонический анализ периодических сигналов - student2.ru .

Система функций (1.10) приводит к тригонометрической форме ряда Фурье, а система (1.11)- к комплексной форме.

Ряд Фурье можно записать в форме ( используем выражение (1.11):

Гармонический анализ периодических сигналов - student2.ru (1.12)

Совокупность коэффициентов Гармонический анализ периодических сигналов - student2.ru ряда Фурье в базисе тригонометрических функций называется частотным спектром периодического сигнала. Коэффициенты ряда (1.12) Гармонический анализ периодических сигналов - student2.ru легко определяются с помощью формул (1.9).

Норма базиса:

Гармонический анализ периодических сигналов - student2.ru

(1.13)

Таким образом независимо от Гармонический анализ периодических сигналов - student2.ru Гармонический анализ периодических сигналов - student2.ru .

Используя (1.9) получаем:

Гармонический анализ периодических сигналов - student2.ru

(1.14)

В выражениях (1.13) и (1.14) учтем, что функции Гармонический анализ периодических сигналов - student2.ru соответствует комплексно-сопряженная функция Гармонический анализ периодических сигналов - student2.ru

Коэффициенты Гармонический анализ периодических сигналов - student2.ru в общем случае являются комплексными величинами. Подставив в (1.14) Гармонический анализ периодических сигналов - student2.ru получим:

Гармонический анализ периодических сигналов - student2.ru

(1.15)

Косинусная (действительная) и синусная (мнимая) части коэффициента Гармонический анализ периодических сигналов - student2.ru определяются формулами:

Гармонический анализ периодических сигналов - student2.ru

(1.16)

Гармонический анализ периодических сигналов - student2.ru

Коэффициенты Гармонический анализ периодических сигналов - student2.ru часто бывает удобно записать в форме

Гармонический анализ периодических сигналов - student2.ru

(1.17)

где

Гармонический анализ периодических сигналов - student2.ru Гармонический анализ периодических сигналов - student2.ru

(1.18)

Общее выражение (1.12) можно привести к виду

Гармонический анализ периодических сигналов - student2.ru

(1.19)

Перейдем к тригонометрической форме ряда Фурье:

Гармонический анализ периодических сигналов - student2.ru

Гармонический анализ периодических сигналов - student2.ru

(1.20)

Отсюда видно, что при переходе к тригонометрической форме ряд (1.19) необходимо записать следующим образом:

Гармонический анализ периодических сигналов - student2.ru

(1.21)

Вместо выражения (1.21) часто встречается следующая форма записи:

Гармонический анализ периодических сигналов - student2.ru

(1.22)

причем Гармонический анализ периодических сигналов - student2.ru

Из сопоставления выражений (1.22) и (1.21) видно, что амплитуда Гармонический анализ периодических сигналов - student2.ru -й гармоники Гармонический анализ периодических сигналов - student2.ru связана с коэффициентом ряда (1.19) соотношением Гармонический анализ периодических сигналов - student2.ru а Гармонический анализ периодических сигналов - student2.ru

Таким образом, для всех положительных значений (включая и Гармонический анализ периодических сигналов - student2.ru )

Гармонический анализ периодических сигналов - student2.ru

(1.23)

Две характеристики - амплитудная и фазовая, т.е. модули и аргументы комплексных коэффициентов ряда Фурье, полностью определяют структуру частотного спектра периодического колебания.

Спектр периодической функции называется линейчатым или дискретным, т.к. состоит из отдельных линий, соответствующих дискретным частотам Гармонический анализ периодических сигналов - student2.ru и т.д.

рис.1.2

Использование для гармонического анализа сложных периодических колебаний рядов Фурье в сочетании с принципом наполнения представляет собой эффективное средство для изучения влияния линейных цепей на прохождение сигналов.

Наши рекомендации