帕塞瓦爾定理(能量守恆定理)

P帕塞瓦爾定理指出,一個信號所含有的能量(功率)恆等於此信號在完備正交函數集中各分量能量(功率)之和。它表明信號在時域的總能量等於信號在頻域的總能量,即信號經傅里葉變換後其總能量保持不變,符合能量守恆定律。







Plancherel's theorem編輯

假定A(x)和B(x)都是平方可積的(參照勒貝格測度)複變函數,且定義在R上週期爲2π的區間上,分別寫成傅里葉級數的形式:
則有:

物理學和工程學上使用的記號

在 物理學 和 工程學 中, 帕塞瓦爾定理通常描述如下:

\int_{-\infty}^\infty | x(t) |^2 \, dt   =   \int_{-\infty}^\infty | X(f) |^2 \, df

其中X(f) = \mathcal{F} \{ x(t) \} 爲 x(t) 的連續傅立葉變換(以歸一化酉形式),而f代表x的頻率分量(非角頻率

帕塞瓦爾定理的此表達形式解釋了波形x(t)依時間域t累積的總能量與該波形的傅立葉變換X(f)在頻域域f累積的總能量相等。

對於離散時間信號,該理論表達式變換爲:

\sum_{n=-\infty}^\infty | x[n] |^2 = \frac{1}{2\pi} \int_{-\pi}^\pi | X(e^{i\phi}) |^2 d\phi

其中,Xx離散時間傅立葉變換(DTFT),而Φ爲x角頻率每樣本)。

此外,對於離散傅立葉變換 (DFT),表達式變換爲:

\sum_{n=0}^{N-1} | x[n] |^2  =   \frac{1}{N} \sum_{k=0}^{N-1} | X[k] |^2

其中,X[k]爲x[n]的DFT變換,變換前後樣本長度皆爲N



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