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

5359. Проектирование столовой общедоступной на 100 мест 1.17 MB
  Предприятия общественного питания - это предприятия, предназначенные для производства кулинарной продукции, мучных кондитерских и булочных изделий, их реализации и организации питания. Индустрия общественного питания находится еще в ...
5360. Принципы работы с элементами управления 238 KB
  Принципы работы с элементами управления Любое стандартное приложение Windows использует различные элементы управления, такие, как кнопки, полосы просмотра, редакторы текстов и т.д, реализованные в виде дочерних окон. Дочерние окна управления Так как...
5361. Пример решения задачи по разделу Переходные процессы 184 KB
  Пример решения задачи по разделу Переходные процессы Задача. Дана электрическая цепь, в которой происходит коммутация В цепи действует постоянная ЭДС Е. Требуется определить закон изменения во времени токов и напряжений посл...
5362. Экономическая теория. Микроэкономика. Макроэкономика. Конспект лекций 1.05 MB
  Общетеоретические вопросы экономики Предмет и метод экономической теории Предмет экономической теории. Задачи экономической теории. Экономические блага, их классификация. Граница производственных возможностей. Экономическая...
5363. Вымогательство и его криминалистическая характеристика 146 KB
  Вымогательство и его криминалистическая характеристика Одним из наиболее опасных посягательств на государственную или общественную собственность, а также на личные интересы граждан, является вымогательство (как основная статья доходов организованной...
5364. Основы синергетики 78.5 KB
  В последние годы наблюдается стремительный и бурный рост интереса к междисциплинарному направлению, получившему название синергетика. Издаются солидные монографии, учебники, выходят сотни статей, проводятся национальные и международные ко...
5365. Уровни познания. Эмпирическое и теоретическое исследование 67 KB
  Уровни естественнонаучного познания Изучение естествознания нужно не только для того, чтобы мы как культурные люди знали и разбирались в его результатах, но и для понимания самой структуры нашего мышления. Итак, мы отправляемся в безбрежное море поз...
5366. Механизм излучения. Виды спектральных анализов 34.44 KB
  Спектр - это разложение света на составные части, лучи разных цветов. Метод исследования химического состава различных веществ по их линейчатым спектрам испускания или поглощения называют спектральным анализом. Для спектрального анализ...
5367. Составление гидравлической схемы и рассчет привода волочно-пакетирущей машины 159.5 KB
  Исходные данные для проектирования Валочно-пакетирующая машина. Поворот платформы. Нагрузка на штоке гидроцилиндра - Т=130 (кН) Скорость движения штока цилиндра – V=24 (м/с) Температура окружающей среды...