- 方波的傅里叶级数展开 - 周期信号的傅里叶级数回顾 - 周期为T的信号展开为三角傅里叶级数 - 直流分量:二分之A0 - 正弦分量与余弦分量 - 基波分量与谐波分量 - 角频率:Omega = 2π/T - 系数计算:A0, An, Bn通过积分运算得到 - 第二种形式的三角傅里叶级数 - 只含直流分量和余弦分量 - 表达简化,系数计算简单 - 狄利克雷条件 - 信号满足绝对可积、有限间断点、有限极值点 - 收敛性保证:右边展开式收敛于左边信号FT - 方波信号的傅里叶级数展开 - 方波信号的特点 - 绝对可积,有限间断点,有限极值点 - 满足狄利克雷条件 - 系数计算结果 - A0 = 0, An = 0 - Bn仅在n为奇数时有值 - 展开式特点 - 只含正弦分量,无余弦分量 - 只含奇次谐波分量,无偶次谐波分量 - 与函数奇偶性相关 - 有限次谐波逼近的影响 - 实际工程中无法取无穷多项 - 随着谐波次数增加,均方误差减小 - 蓝色曲线逐渐接近红色曲线 - 边沿陡峭,顶部起伏趋于平缓 - 吉布斯现象 - 间断点处始终存在过冲 - 过冲幅度约为9%的偏差 - N趋近无穷大时仍存在 - 收敛概念的区别 - 方均收敛与逐点收敛 - 狄利克雷条件指方均收敛 - 吉布斯现象满足方均收敛但不满足一致收敛 - 三角波信号的分析 - 无间断点,展开式简单 - 只含直流分量和余弦分量 - 随谐波次数增加,蓝色曲线与红色曲线完全重合 - 不存在吉布斯现象 - 小结 - 方波信号的傅里叶级数展开引出吉布斯现象 - 吉布斯现象与狄利克雷条件不矛盾 - 实际工程中严格方波信号不存在,无需担心 - 思考问题 - 方波信号为何只含正弦分量和奇次谐波分量 - 三角波信号为何只含余弦分量和奇次谐波分量 - 非周期信号如何处理