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【讨论】谐波与方波的本质

什么是谐波?

为什么说正弦波是单一频率而方波确不是?

这是个困惑很多人的问题,我们来探讨一下。

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sumomo
LV.1
2
2010-08-01 19:21

这个不是数学问题吗?

方波是周期函数,

周期函数用傅立叶展开就可以看出来了

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diweo
LV.4
3
2010-08-02 09:03

不妨看看《信号与系统》了解一下

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nk6108
LV.8
4
2010-12-20 01:58

理想方波﹐也许为自然规律所允﹐但只能存在于量子世界! 
傅利叶级数只能截断基线,跳变沿是无法消除的。

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nk6108
LV.8
5
2010-12-20 02:05

正弦,对应于圆。

参数就 半径与角速度 那么两项,且皆固定!

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光店
LV.4
6
2010-12-20 12:15
根据傅里叶分析就可以得出结论了。
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2010-12-20 12:18

信号与系统

傅里叶变换

 

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nk6108
LV.8
8
2010-12-20 18:22
@powercheng
信号与系统傅里叶变换 
呵呵,那当然,正统方法确是如此,
但从图形或意像入手也许较为合符菜鸟的需要。
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2010-12-20 19:04

因为规定,正弦波是基波。而n次基波都被叫做谐波

你可以把方波做下傅里叶变换。。。

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holyfaith
LV.8
10
2010-12-20 20:05
大家都认识到了方波的缺点,我就说说方波的优点,在做逆变器的时候有方波的正弦波的,方波的好处就是电压利用率高!
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LV.1
11
2010-12-20 21:09
@holyfaith
大家都认识到了方波的缺点,我就说说方波的优点,在做逆变器的时候有方波的正弦波的,方波的好处就是电压利用率高!

谁不想用正弦波?

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bode
LV.9
12
2010-12-21 09:09
@
谁不想用正弦波?

方波有方波的好处,正弦波有正弦波的用处。

驱动波形,哪个用正弦波呢?

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hourdown
LV.6
13
2010-12-21 09:28

方波是单一频率 这个貌似没啥好说的。

只是在傅立叶基中,他的各项谐波系数不为零。

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holyfaith
LV.8
14
2010-12-21 10:17
@bode
方波有方波的好处,正弦波有正弦波的用处。驱动波形,哪个用正弦波呢?
呵呵 这个例子太具有说服力了
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holyfaith
LV.8
15
2010-12-21 10:18
@bode
方波有方波的好处,正弦波有正弦波的用处。驱动波形,哪个用正弦波呢?
如果是正弦的,也要调制成SPWM
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bode
LV.9
16
2010-12-21 19:02
@hourdown
方波是单一频率这个貌似没啥好说的。只是在傅立叶基中,他的各项谐波系数不为零。
方波可以分解为一个直流分量和同频率正弦信号及其谐波频率的叠加~
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hourdown
LV.6
17
2010-12-21 19:25
@bode
方波可以分解为一个直流分量和同频率正弦信号及其谐波频率的叠加~

这是标准傅立叶级数的变换结果.也就是频域.

所以楼主所说在频域上是成立的.

但是频率这个东西是有广义定义的;

一个正弦波同样可以轻松分解成各种频率基波的组合,

比如你就可以选方波做基波

在这个域上正弦是多频率的,方波是单频率的.

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nk6108
LV.8
18
2010-12-21 19:33
@holyfaith
大家都认识到了方波的缺点,我就说说方波的优点,在做逆变器的时候有方波的正弦波的,方波的好处就是电压利用率高!
方波逆变,只需把纯直流斩断,
方波整流,一整就已是纯直流!
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nk6108
LV.8
19
2010-12-21 19:50
@hourdown
这是标准傅立叶级数的变换结果.也就是频域.所以楼主所说在频域上是成立的.但是频率这个东西是有广义定义的;一个正弦波同样可以轻松分解成各种频率基波的组合,比如你就可以选方波做基波在这个域上正弦是多频率的,方波是单频率的.
渐 与 突 之别!
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bode
LV.9
20
2010-12-21 20:09
@hourdown
这是标准傅立叶级数的变换结果.也就是频域.所以楼主所说在频域上是成立的.但是频率这个东西是有广义定义的;一个正弦波同样可以轻松分解成各种频率基波的组合,比如你就可以选方波做基波在这个域上正弦是多频率的,方波是单频率的.
兄台这段话精辟,虽然暂时不能推导 一个正弦波同样可以轻松分解成各种频率基波的组合,但不怀疑这段话的正确性。
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nk6108
LV.8
21
2010-12-22 01:17
@bode
兄台这段话精辟,虽然暂时不能推导一个正弦波同样可以轻松分解成各种频率基波的组合,但不怀疑这段话的正确性。
咱们所看到的波,是往复运动,但其实质,为矢量函数,此乃频谱纯度关乎半径与角速的根由!
换个角度,以微积分观之,波形愈近正弦,受微积処理的影响愈小,正弦波只相移而形与幅皆不变。
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nk6108
LV.8
22
2010-12-22 01:50
@bode
方波有方波的好处,正弦波有正弦波的用处。驱动波形,哪个用正弦波呢?
那视乎你驱的是啥系统吧。
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nk6108
LV.8
23
2010-12-22 02:00
@bode
方波可以分解为一个直流分量和同频率正弦信号及其谐波频率的叠加~

完全对称的交变波是没有直流分量的。

另外,理想方波只能存在于 量子世界,常态领域是无法实现的!

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hourdown
LV.6
24
2010-12-22 14:14
@bode
兄台这段话精辟,虽然暂时不能推导一个正弦波同样可以轻松分解成各种频率基波的组合,但不怀疑这段话的正确性。

老大过奖了,

正弦波分解我也没推倒过,

不过抛弃掉-无穷到+无穷定义域的束缚,

分解应该不会太难,估计跟非周期傅立叶分解差不多.

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hourdown
LV.6
25
2010-12-22 14:23
@nk6108
咱们所看到的波,是往复运动,但其实质,为矢量函数,此乃频谱纯度关乎半径与角速的根由!换个角度,以微积分观之,波形愈近正弦,受微积処理的影响愈小,正弦波只相移而形与幅皆不变。

老大是想说从向量空间角度考虑,正弦波有其特殊性?

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holyfaith
LV.8
26
2010-12-23 10:56
@nk6108
那视乎你驱的是啥系统吧。

那有驱动信号用正弦的吗?有的话请举例,谢谢

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2010-12-23 15:39

这要看你从那个角度去理解了。

所谓方波可以由傅立叶展开得到多个正弦谐波,频率最低的那个叫基波,其他的高频的叫谐波。这纯粹是人们用数学工具来解决物理问题的一个手段。

只不过大家发现这个分析方法挺好,用的人多了,就习惯用这个方法解决问题了。

如果你愿意,貌似用各种各样的矩形波去组合出正弦波,也未必没有可能吧。只不过这样是否有意义?或者说是否可以为大多数人接受并最终命名为football变换。实际中的D类功放,或者正弦波逆变器,似乎就有点像是此类应用,但这是物理意义上的,并不是数学上的,数学上的需要你自己去搞了,貌似也不是唯一解。

呵呵,本人理论功底比较差,不敢深入探讨。别拍砖啊。

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nk6108
LV.8
28
2010-12-23 18:43
@holyfaith
那有驱动信号用正弦的吗?有的话请举例,谢谢
我以为,驱动 就是泛指 讯号源对系统的策励 吧,
而其有异于放大之处,是允许失真,丙类射频功放 就是以纯正弦波驱动的例子。
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hourdown
LV.6
29
2010-12-23 19:05
@nk6108
我以为,驱动就是泛指讯号源对系统的策励吧,而其有异于放大之处,是允许失真,丙类射频功放就是以纯正弦波驱动的例子。

团长果然见多识广啊 ,

文采再进一步能写文言文了

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diweo
LV.4
30
2011-01-12 13:47
@让你记得我的好
这要看你从那个角度去理解了。所谓方波可以由傅立叶展开得到多个正弦谐波,频率最低的那个叫基波,其他的高频的叫谐波。这纯粹是人们用数学工具来解决物理问题的一个手段。只不过大家发现这个分析方法挺好,用的人多了,就习惯用这个方法解决问题了。如果你愿意,貌似用各种各样的矩形波去组合出正弦波,也未必没有可能吧。只不过这样是否有意义?或者说是否可以为大多数人接受并最终命名为football变换。实际中的D类功放,或者正弦波逆变器,似乎就有点像是此类应用,但这是物理意义上的,并不是数学上的,数学上的需要你自己去搞了,貌似也不是唯一解。呵呵,本人理论功底比较差,不敢深入探讨。别拍砖啊。

微积分中求面积的时候,把图形分割成许多小矩形,然后叠加。

这里面是不是蕴含了正弦波(也可以其他任何波形)可以由方波合成的道理呢?

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hourdown
LV.6
31
2011-01-12 16:14
@diweo
微积分中求面积的时候,把图形分割成许多小矩形,然后叠加。这里面是不是蕴含了正弦波(也可以其他任何波形)可以由方波合成的道理呢?

没蕴含这个道理

微积分及基础是极限,

方波脉宽到极限下就不是方波了,是冲击

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