在上一节,我们说到任何周期信号在满足狄义赫利条件下,可以展开为完备正交函数线性组合的无穷级数,如果正交函数集是三角函数集,则此时展成的级数称为傅里叶级数三角形式,如果正交函数集是复指数函数集,则称为傅里叶级数复指数形式。本节将引入信号频谱概念,研究信号的频域分析。
从物理意义上讲,傅里叶级数展开是周期信号在三角函数集这个完备正交函数集上进行的一种信号的正交函数分解。由于正弦信号和余弦信号都是单一频率信号,因此这种分析方法也可以看成是按频率对信号进行分解的一种方法。(这些概念是我们在本门课程的第一章中学习到的。)而如果从纯数学的意义上讲,傅里叶级数展开是周期函数用三角函数的无穷级数来表示,是数学分析的一种方法(或者说,大家不用学这门课就应知道如何做。)。
下面我们分别以三角函数和复指数函数来进行傅里叶级数的讨论。