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要理解傅立叶变换,
确实需要一定的耐心,
别一下子想着傅立叶变换是怎么变换的,
当
然,
也需要定的高等数学基础,
最基本的是级数变换,
其中傅立叶级数变换是傅立叶变换的
基础公式。
一、傅立叶变换的提出
让我们先看看为什么会有傅立叶变换?傅立叶是一位法国数学家和物理学家的名字,
英
语原名是
Jean Baptiste Joseph Fourier(1768-1830), Fourier
对热传递很感兴趣,
于
1807
年在法
国科学学会上发表了一篇论文,
运用正弦曲线来描述温度分布,
论文里有个在当时具有争议
性的决断:
任何连续周期信号可以由一组适当的正弦曲线组合而成。
当时审查这个论文的人,
其中有两位是历史上著名的数学家拉格朗日
(Joseph Louis Lagrange, 1736-1813)
和拉普拉斯
(Pierre Simon de Laplace, 1749-1827)
,当拉普拉斯和其它审查者投票通过并要发表这个论文
时,拉格朗日坚决反对,在近
50
年的时间里,拉格朗日坚持认为傅立叶的方法无法表示带
有棱角的信号,
如在方波中出现非连续变化斜率。
法国科学学会屈服于拉格朗日的威望,
拒
绝了傅立叶的工作,幸运的是,傅立叶还有其它事情可忙,他参加了政治运动,随拿破仑远
征埃及,法国大革命后因会被推上断头台而一直在逃避。直到拉格朗日死后
15
年这个论文
才被发表出来。
谁是对的呢?拉格朗日是对的:
正弦曲线无法组合成一个带有棱角的信号。
但是,
我们
可以用正弦曲线来非常逼近地表示它,
逼近到两种表示方法不存在能量差别,
基于此,
傅立
叶是对的。
为什么我们要用正弦曲线来代替原来的曲线呢?如我们也还可以用方波或三角波来代
替呀,
分解信号的方法是无穷的,
但分解信号的目的是为了更加简单地处理原来的信号。
用
正余弦来表示原信号会更加简单,
因为正余弦拥有原信号所不具有的性质:
正弦曲线保真度。
一个正弦曲线信号输入后,
输出的仍是正弦曲线,
只有幅度和相位可能发生变化,
但是频率
和波的形状仍是一样的。
且只有正弦曲线才拥有这样的性质,
正因如此我们才不用方波或三
角波来表示。
二、傅立叶变换分类