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共轭性质 考虑 F ( m ) 和 F ( N − m ) F(m)和F(N-m) F(m)和F(N−m); F ( m ) = ∑ k = 0 N − 1 f ( k ) W N m k F(m)=\sum_{k=0}^{N-1}{f(k)}W_N^{mk} F(m)=∑k=0N−1f(k)WNmk,其中 W N m k = e − j 2 m k π N W_N^{mk}=e^{-j\frac{2m k\pi}{N}} WNmk=e−jN2mkπ; F ( N − m ) = ∑ k = 0 N − 1 f ( k ) W N ( N − m ) k F(N-m)=\sum_{k=0}^{N-1}{f(k)}W_N^{(N-m)k} F(N−m)=∑k=0N−1f(k)WN(N−m)k,其中 W N ( N − m ) k = e − j 2 π e j 2 m k π N W_N^{(N-m)k}=e^{-j{2\pi}}e^{j\frac{2mk\pi}{N}} WN(N−m)k=e−j2πejN2mkπ,其中 e − j 2 π = 1 e^{-j{2\pi}}=1 e−j2π=1,通过欧拉公式推导; F ( N − m ) = ∑ k = 0 N − 1 f ( k ) W N − m k F(N-m)=\sum_{k=0}^{N-1}{f(k)}W_N^{-mk} F(N−m)=∑k=0N−1f(k)WN−mk,所以 F ( m ) 和 F ( N − m ) F(m)和F(N-m) F(m)和F(N−m)二者共轭; 幅值 N f ( k ) = ∑ m = 0 N − 1 F ( m ) W N − m k N f(k)=\sum_{m=0}^{N-1}{F(m)}W_N^{-mk} Nf(k)=∑m=0N−1F(m)WN−mk; N f ( k ) = F ( 0 ) + F ( 1 ) W N − k + F ( 2 ) W N − 2 k + . . . + F ( c ) W N − c k + . . . + F ( N − 1 ) W N − ( N − 1 ) k Nf(k)={F(0)}+{F(1)}W_N^{-k}+{F(2)}W_N^{-2k}+...+{F(c)}W_N^{-ck}+...+{F(N-1)}W_N^{-(N-1)k} Nf(k)=F(0)+F(1)WN−k+F(2)WN−2k+...+F(c)WN−ck+...+F(N−1)WN−(N−1)k,c为中间某项; 复数可表示为: F ( c ) = a c + j b c {F(c)=a_c+jb_c} F(c)=ac+jbc, F ( N − c ) = a c − j b c {F(N-c)=a_c-jb_c} F(N−c)=ac−jbc; 欧拉公式: e j x = c o s x + j s i n x e^{jx}=cosx+jsinx ejx=cosx+jsinx,代入 W N ( N − m ) k W_N^{(N-m)k} WN(N−m)k F ( c ) W N − c k + F ( N − c ) W N − ( N − c ) k {F(c)}W_N^{-ck}+{F(N-c)}W_N^{-(N-c)k} F(c)WN−ck+F(N−c)WN−(N−c)k = 2 a c c o s 2 c k π N − 2 a c s i n 2 c k π N =2a_ccos\frac{2ck\pi}{N}-2a_csin\frac{2ck\pi}{N} =2accosN2ckπ−2acsinN2ckπ = 2 a c 2 + b c 2 c o s ( 2 c k π N + φ c ) =2\sqrt{a_c^2+b_c^2}cos(\frac{2ck\pi}{N}+\varphi_c) =2ac2+bc2 cos(N2ckπ+φc) 即如下代码所示 plot(shift_x_1,abs(2*shiftfft_signal/N));%取模、扩大2倍频率 f ( k ) ⇒ f ( k T S ) ⇒ f ( k / f S ) f(k)\Rightarrow f(kT_S)\Rightarrow f(k/f_S) f(k)⇒f(kTS)⇒f(k/fS),k表示第k个采样点,对应的时间是 k T s kT_s kTs,最终只需把k替换成 f s t f_st fst即可得到初始信号 f ( t ) f(t) f(t) f ( k ) ⇒ f ( t ) f(k)\Rightarrow f(t) f(k)⇒f(t) 根据上述幅值的推导: F ( c ) W N − c k + F ( N − c ) W N − ( N − c ) k {F(c)}W_N^{-ck}+{F(N-c)}W_N^{-(N-c)k} F(c)WN−ck+F(N−c)WN−(N−c)k = 2 a c c o s 2 c k π N − 2 a c s i n 2 c k π N =2a_ccos\frac{2ck\pi}{N}-2a_csin\frac{2ck\pi}{N} =2accosN2ckπ−2acsinN2ckπ = 2 a c 2 + b c 2 c o s ( 2 c k π N + φ c ) =2\sqrt{a_c^2+b_c^2}cos(\frac{2ck\pi}{N}+\varphi_c) =2ac2+bc2 cos(N2ckπ+φc) 即N项和式中,第c项、倒数第c项之和,可以用上式表达 那么: N f ( k ) = ∑ c = 0 N / 2 − 1 2 a c 2 + b c 2 c o s ( 2 c k π N + φ c ) N f(k)=\sum_{c=0}^{N/2-1}2\sqrt{a_c^2+b_c^2}cos(\frac{2ck\pi}{N}+\varphi_c) Nf(k)=∑c=0N/2−12ac2+bc2 cos(N2ckπ+φc) f ( k / f s ) ⇒ f ( t ) f(k/f_s)\Rightarrow f(t) f(k/fs)⇒f(t),把k替换成 f s t f_st fst N f ( t ) = ∑ c = 0 N / 2 − 1 2 a c 2 + b c 2 c o s ( c f s N ( 2 π t ) + φ c ) N f(t)=\sum_{c=0}^{N/2-1}2\sqrt{a_c^2+b_c^2}cos(\frac{cf_s}{N}(2\pi t)+\varphi_c) Nf(t)=∑c=0N/2−12ac2+bc2 cos(Ncfs(2πt)+φc) 从而得到 f = c f s N f=\frac{cf_s}{N} f=Ncfs,c取(0,1,2…N/2-1) 即如下代码所示: f=fs/N;%恢复为原始频率 x_1=(0:N-1)*f;%相当于频域上离散的采样点 x_2=(0:N-1)*f;%同上这里对每个点都进行了恢复; 事实上只需要一半,因为当c>N/2时, F ( m ) 和 F ( N − m ) F(m)和F(N-m) F(m)和F(N−m)就开始和前面(0,N/2)重复。 |
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