离散傅里叶变换(DFT)
目录
一、研究的意义
DTFT计算公式,中的w取值是连续的而且从负无穷大到正无穷大,对于计算机处理是不可能的,需要无限细分无限区间。即使在DTFT小节中用matlab实现计算,也只是将(-pi,pi)区间划分成1600份来逼近DTFT的效果。
实际上真正用的是DFT,离散傅里叶变换。离散傅里叶变换可以将连续的频谱转化成离散的频谱去计算,这样就易于计算机编程实现傅里叶变换的计算。FFT算法的出现,使得DFT的计算速度更快。
二、DFT的定义
由上边的定义可知,w=(2*pi/N)*k ,k=0,1,......,N-1,所以w的范围为[0,(N-1/N)*2*pi]。因为是离散取值,实际的区间长度为N,但不含第N个点,w的范围就是[0,2*pi)。
也就是说DFT变换的频谱范围是在竖轴的右侧(>0),而且取了FT变换的一个周期(0,2*pi)。
三、DFT与傅里叶变换和Z变换的关系
四、DFT的周期性
以下的四个式子,在程序设计和理解程序中经常用到,wd、wa分别为数字角频率和其对应的模拟角频率。
(1),描述了模拟角频率、数字角频率以及DFT变换的k之间的对应关系
(2),描述了数字角频率与模拟角频率之间的关系
(3),描述了数字角频率和DFT变换的k之间的关系
(4),描述了模拟角频率和DFT变换的k之间的关系
五、matlab实验
1、程序
M=; %原离散信号有4点
n=[::M-]; %原信号是1行4列的矩阵
xn=[ ]; %构建原始信号
subplot(,,);
stem(n,xn); %画图
title('原始信号'); N=; %16点DFT变换
k=[::N-]; %k取值为0,,,···,
Wn=exp(-j**pi/N); %求Wn
X=xn*(Wn.^(n'*k)); %求DFT变换,原始定义的方法,对复指数分量求和而得
subplot(,,);
stem(k,abs(X));
title('原信号的16点DFT变换'); N1=; %8点DFT变换
k1=[::N1-]; %k取值为0,,,···,
Wn1=exp(-j**pi/N1); %求Wn1
X1=xn*(Wn1.^(n'*k1)); %求DFT变换,采用原始定义的方法,对复指数分量求和而得
subplot(,,);
stem(k1,abs(X1));
title('原信号的8点DFT变换');
说明:
(1)DFT的计算利用的是定义法
(2)程序第10行
程序第11行计算过程
2、实验结果
说明:上图结果证明了离散傅里叶变化是对FT变化在区间(0,2*pi)的等间距N点采样。
参考:西电《数字信号处理》第三版
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