我們將一個信號進行傅裏葉變換時候,你會發現會出現負頻率。針對實信號,正負頻率都存在,幅度譜是偶函數,相位譜是奇函數,那麼負頻率到底意味著什麼呢?我們在日常生活中,會說到交流電頻率是50Hz,如果有人說-50Hz,你肯定覺得這人腦子有病吧。

但這裡,我們的確遇到了負頻率,只好冒著「腦子有病」的風險,來探究一二了。解開謎底的關鍵是如何理解

先用歐拉公式展開:

表示一個初始相位為零的單位旋轉向量,模為1,在實數軸上的投影為 cosomega t ,虛數軸上投影為 sinomega t

在向量旋轉起來後,分別在右側畫出餘弦和正弦分量隨著時間變換的圖形(紅色是正弦,綠色是餘弦)。

逆時針旋轉時:

順時針旋轉時:

比較逆時針和順時針,可以看到對餘弦函數形態沒有影響,因為餘弦負角度等於它自身,正弦波形反相。

對於實數信號,傅裏葉變換正負頻率對稱,因為順時針和逆時針旋轉的向量合成總是會在實數軸上。我們拿餘弦函數做一個簡單的示範,可以看得很清晰。

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