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

73968. СРАВНИТЕЛЬНО-ИСТОРИЧЕСКОЕ ЛИТЕРАТУРОВЕДЕНИЕ 67.5 KB
  Сопоставляя современные произведения с произведениями античной литературы эстетическая критика стремилась разграничить художественную и нехудожественную литературу постичь эстетику поэзии. Неофилологическое направление базирующееся на опыте сравнительноисторической лингвистики широко использовало сравнительный подход к изучению произведения. Таким образом братья Гримм Бенфей Тейлор разрабатывая генетический принцип изучения произведения стремились решить вопрос о происхождении словесного искусства и расширить границы сравнительного...
73969. Давні слов’яни 183.5 KB
  Хронологічні межі курсу: з найдавніших часів до сьогодення. Історія слов’янських народів є невід’ємною частиною всесвітньої історії, в той же час має свої особливості, охоплює періоди: найдавніші часи, добу середньовіччя, нову та новітню історію, у т. ч. на початку ХХІ ст.
73970. ПОЛАБСЬКО-ПОМОРСЬКІ СЛОВЯНИ (УІІІ-ХІІ СТ.) 326.5 KB
  Розселення полабськопоморських племен Франкословянське протистояння Вендська держава словян Підкорення німцями полабських словян РОЗСЕЛЕННЯ ПОЛАБСЬКОПОМОРСЬКИХ ПЛЕМЕН Помітну роль в історії середньовічної Європи відігравали найзахідніші словянські племена які займали територію між річками Лаба Ельба та її притоками Салою Зааном на заході та Одрою Одером на сході.
73973. Українсько – болгарські відносини в 90-х роках ХХ століття 109 KB
  Обґрунтовується висновок що реалізація сучасної української державної політики щодо національних меншин відбувається в руслі демократичного визнання рівних політичних соціальних економічних та культурних прав і свобод усіх громадян України незалежно від їх етнічної приналежності. У досліджуваний період було закладено основи системи реґіональної співпраці України та Болгарії. Матеріали та висновки які містяться в роботі можуть бути використані для підготовки узагальнюючої роботи з історії українськоболгарських відносин у курсах історії...
73974. НАЦІОНАЛЬНЕ ВІДРОДЖЕННЯ ТА СПРОБИ ВІДНОВЛЕННЯ ЧЕСЬКОЇ ДЕРЖАВНОСТІ (КІНЕЦЬ XVIII - ПЕРША ПОЛОВИНА XIX ст.) 224.5 KB
  Освічений абсолютизм майже повністю знищив рештки чеської державності. Вважаючись осібним королівством, що мало власного монарха, увінчаного короною Св. Вацлава, Чехія фактично опинилася в становищі однієї з багатьох провінцій Габсбурзької монархії. Нею керували центральні австрійські інституції та місцеві чиновники, яких призначав уряд.
73976. ВЕЛИКОМОРАВСЬКА ДЕРЖАВА 1.87 MB
  У процесі переселення племен родоплемінні звязки порушувались, і на нових місцях виникали територіальні обєднання, а не родові общини.