当前位置:
首页 > 微波通信 > 傅立叶变换的复数小波——信号与系统

傅立叶变换的复数小波——信号与系统

傅立叶变换的复数小波

说的广义一点,”复数”是一个”概念”,不是一种客观存在。

什么是”概念”? 一张纸有几个面? 两个,这里”面”是一个概念,一个主观对客观存在的认知,就像”大”和”小”的概念一样,只对人的意识有意义,对客观存在本身没有意义(康德: 纯粹理性的批判)。把纸条的两边转一下相连接,变成”莫比乌斯圈”,这个纸条就只剩下一个”面”了。概念是对客观世界的加工,反映到意识中的东西。

数的概念是这样被推广的: 什么数x使得x^2=-1? 实数轴显然不行,(-1)*(-1)=1。那么如果存在一个抽象空间,它既包括真实世界的实数,也能包括想象出来的x^2=-1,那么我们称这个想象空间为”复数域”。那么实数的运算法则就是复数域的一个特例。为什么1*(-1)=-1? +-符号在复数域里面代表方向,-1就是”向后,转!”这样的命令,一个1在圆周运动180度以后变成了-1,这里,直线的数轴和圆周旋转,在复数的空间里面被统一了。

因此,(-1)*(-1)=1可以解释为”向后转”+”向后转”=回到原地。那么复数域如何表示x^2=-1呢? 很简单,”向左转”,”向左转”两次相当于”向后转”。由于单轴的实数域(直线)不包含这样的元素,所以复数域必须由两个正交的数轴表示–平面。很明显,我们可以得到复数域乘法的一个特性,就是结果的绝对值为两个复数绝对值相乘,旋转的角度=两个复数的旋转角度相加。高中时代我们就学习了迪莫弗定理。为什么有这样的乘法性质?不是因为复数域恰好具有这样的乘法性质(性质决定认识),而是发明复数域的人就是根据这样的需求去弄出了这么一个复数域(认识决定性质),是一种主观唯心主义的研究方法。为了构造x^2=-1,我们必须考虑把乘法看为两个元素构成的集合:乘积和角度旋转。

因为三角函数可以看为圆周运动的一种投影,所以,在复数域,三角函数和乘法运算(指数)被统一了。我们从实数域的傅立叶级数展开入手,立刻可以得到形式更简单的,复数域的,和实数域一一对应的傅立叶复数级数。因为复数域形式简单,所以研究起来方便—-虽然自然界不存在复数,但是由于和实数域的级数一一对应,我们做个反映射就能得到有物理意义的结果。

那么傅立叶变换,那个令人难以理解的转换公式是什么含义呢? 我们可以看一下它和复数域傅立叶级数的关系。什么是微积分,就是先微分,再积分,傅立叶级数已经作了无限微分了,对应无数个离散的频率分量冲击信号的和。傅立叶变换要解决非周期信号的分析问题,想象这个非周期信号也是一个周期信号: 只是周期为无穷大,各频率分量无穷小而已(否则积分的结果就是无穷)。那么我们看到傅立叶级数,每个分量常数的求解过程,积分的区间就是从T变成了正负无穷大。而由于每个频率分量的常数无穷小,那么让每个分量都去除以f,就得到有值的数—-所以周期函数的傅立叶变换对应一堆脉冲函数。同理,各个频率分量之间无限的接近,因为f很小,级数中的f,2f,3f之间几乎是挨着的,最后挨到了一起,和卷积一样,这个复数频率空间的级数求和最终可以变成一个积分式:傅立叶级数变成了傅立叶变换。注意有个概念的变化:离散的频率,每个频率都有一个”权”值,而连续的F域,每个频率的加权值都是无穷小(面积=0),只有一个频率范围内的”频谱”才对应一定的能量积分。频率点变成了频谱的线。

因此傅立叶变换求出来的是一个通常是一个连续函数,是复数频率域上面的可以画出图像的东西?那个根号2Pai又是什么? 它只是为了保证正变换反变换回来以后,信号不变。我们可以让正变换除以2,让反变换除以Pi,怎么都行。

傅立叶变换的复数小波——信号与系统:等您坐沙发呢!

发表评论

表情
还能输入210个字