75611

РАЗЛОЖЕНИЕ ФУНКЦИЙ В КОМПЛЕКСНЫЙ РЯД ФУРЬЕ

Лекция

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Это и есть разложение в комплексный ряд Фурье. Коэффициенты Сk называются комплексными коэффициентами Фурье и, подобно действительным коэффициентам Фурье, вычисляются как скалярные произведения

Русский

2015-01-15

60.5 KB

1 чел.

ОС. Лекция 5.

РАЗЛОЖЕНИЕ ФУНКЦИЙ В КОМПЛЕКСНЫЙ РЯД ФУРЬЕ

Система функций на отрезке  образует ортонормированную систему функций. Значит, произвольная функция f(t) может быть представлена по этой системе следующим образом:

Это и есть разложение в комплексный ряд Фурье. Коэффициенты Сk называются комплексными коэффициентами Фурье и, подобно действительным коэффициентам Фурье, вычисляются как скалярные произведения f(t) и ejkt:

Если период функции не равен , а, например, равен Т, то получим следующее общее выражение для комплексных коэффициентов:

Коэффициенты Фурье являются комплексными числами, но f(t) является действительной функцией, а значит правая часть  последнего выражения должна быть действительной. Так оно и есть на самом деле, потому что коэффициенты Ck и C-k являются сопряженными. Если взяты целые положительные значения k, то функцию f(t) можно записать в виде:

Но, учитывая то, что Ck и C-k являются сопряженными, получим:

Ниже приведена программа разложения дискретизированной функции y=x2 содержащего N значений в комплексный ряд Фурье на интервале [-T,T] с М членами разложения, M<N, и  последующего восстановления. Для сравнения приведены результаты, полученные с помощью стандартных функций fft (БПФ) и ifft (ОБПФ) MATLAB.

%Разложение функции t^2 в комплексный ряд Фурье

%в дискретизированном виде на интервале [0,T]

%Восстановление функции производится по формуле

% fв(i)=y(i)=sum(ck*exp(j*2*pi*0*i/N)), k=[1,M],

% i= [0,N-1]

%Чем больше М, тем точнее восстановление

 

T=4;%Значение T (произвольное)

N=128;%количество значений функции на интервале [0,T](произвольное)

M=8;

for i=1:N

   f(i)=2*T*(i-1)^2/N;  %исходная дискретизированная функция      

end

for k=1:M

  C(k)=0;

for i=1:N

   C(k)=C(k)+f(i)*exp(-j*2*pi*k*(i-1)/N);   

end

C(k)=C(k)*(1/N);

end

 

for i=1:N

   y(i)=0;

   f3(i)=0;

   for k=1:M    

   y(i)=y(i)+C(k)*exp(j*2*pi*k*(i-1)/N);   

   end

end

for k=1:M

   koef(k)=C(k);

   koef2(k)= exp(j*2*pi*k*(i-1)/N);

end    

   f3(1)=C(1);

   f3(2)=C(2);

   f3(3)=C(3);

   f3(4)=C(4);

   f3(5)=C(5);

   f3(5)=C(6);

 

   

   i=1:N;

   f3=f3/max(f3);

 

%2. ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЕ (БПФ)

i=1:N;

bpfy=fft(f,N);%БПФ

bpf=(bpfy.*conj(bpfy));%БПФ

bpf=bpf/max(bpf);%%%%%%%

f2=ifft(bpfy);

figure

hold on;

plot(i(1:10),bpf(1:10));

plot(i(1:10),f3(1:10));

axis tight;

title('Frequency domain')

xlabel('Количество периодов')

 

hold off;

figure

plot(i,f2);

axis tight;

%нахождение макс. знач. функции БПФ для массива Y

C=max(bpf);

for i=1:N %поиск количества периодов, соответствующих максимуму БПФ

   if (bpf(i)==C)          

       kpbpf=(i-1);         

       break

   end

end

kp_bpf=kpbpf

i=1:N;

figure

%plot(i(1:N),y(1:N));%отображение графика y линией красного цвета

plot(i,y,'r-');

axis tight;

title('Time domain. Восст. Y  и f2')

xlabel('Points number')

%hold on;

figure

plot(i,f2);

axis tight;

%hold off;

pause;

close all;


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

58064. Психічна і духовна складові здоров’я 96.5 KB
  11 Конфлікти і здоров’я. Види конфліктів. Вплив конфліктів на здоров’я. 1 МЕТА: надати учням поняття про конфлікти їх види вплив конфліктів на здоров’я; формувати в учнів вміння адекватного оцінювання життєвих ситуацій; вміння обирати шляхи вирішення спільних проблем; вчити учнів запобігати конфліктних ситуацій та при їх виникненні вміти розв’язувати конфліктні ситуації; розвивати в учнів розуміння почуттів і потреб інших людей; виховувати в учнів толерантне ставлення до чужих поглядів і переконань товариські стосунки.
58065. Формування здорового способу життя 2.02 MB
  Мета: сформувати поняття про здоровий спосіб життя як умову збереження і зміцнення здоров’я. Обладнання та матеріали: фотографії й плакати які дають змогу ілюструвати різний спосіб життя формування здорового способу життя. Базові поняття й терміни: здоров’я спосіб життя.
58066. Сприйняття мистецтва. Імпресіонізм. Відтворення дійсності у стилі імпресіонізм. Зображення на площині. Відтворення святкового настрою. Творча робота «Ялинка на майдані» 91.5 KB
  Мета: ознайомити учнів зі стилем мистецтва імпресіонізм з творчістю художників імпресіоністів; учити спостерігати вплив світла на зміну кольорів; формувати вміння передавати світло тіньові явища відповідно до змін часу доби та пори року...
58067. Доброта творит чудеса 72.5 KB
  Цель урока: Способствовать воспитанию в детях добрых человеческих взаимоотношений, отзывчивости и милосердия к окружающим, друг к другу.
58068. Анімалістичний жанр у живопису. Знайомство з творчістю М.Приймаченко. Створення етюду-малюнку пташки на кольоровому тлі: «Снігур» 126.5 KB
  Мета: Навчальна: розширювати знання учнів про анімалістичний жанр, продовжувати вчити малювати птахів, ознайомити учнів з творчістю видатної української художниці М.Приймаченко. Розвивальна: розвивати творчі здібності, фантазію, мислення, уяву.
58069. Формування корисних і шкідливих звичок 75 KB
  Учні повинні: Знати: різницю між корисними та шкідливими звичками; вплив корисних шкідливих звичок на здоров’я. Уміти: наводити приклади впливу шкідливих звичок підлітків на здоров’я; сказати Ні і відмовитися від пропозиції випитизакурити тощо.
58070. Види архітектури за призначенням. Житлова архітектура. “Ескіз власного будинку” 49 KB
  Види архітектури за призначенням. Основні поняття: стилі архітектури: античний середньовічний мусульманський китайський та японський новітніх часів; елементи архітектури: фасад колона арка дах вікно балкон сходи.
58071. Вивчення маленьких прелюдій Й.С. Баха як обовязкова частина поліфонічного репертуару в молодших і середніх класах ДМШ 90.5 KB
  Серед багатьох сотень, створених композитором вокальних, вокально-інструментальних, інструментальних творів, є дуже великі, масштабні твори, такі як: меси, хорали, оркестрові сюїти, органні токати, клавірні концерти, цикл ДТК...
58072. музичний образ поліфонія фуга; зосередити увагу учнів на особливостях будови й розвитку поліфонічног. 39 KB
  Мета: розширити та поглибити знання учнів про творчість Й.С.Баха; закріпити визначення термінів і понять: «музичний образ», «поліфонія», «фуга»; зосередити увагу учнів на особливостях будови й розвитку поліфонічного твору; надати уявлення про інструмент-оркестр – орган...