Período fundamental de una señal de tiempo discreto

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Esta pregunta sale directamente de la sección de problemas de Señales & Systems 2ed libro de texto. No entiendo la solución al problema.

(problema # 1.35) Si una sinusoide compleja de tiempo discreto se expresa mediante \ $ x [n] = \ exp (jmn2 \ pi / N) \ $ (m es cualquier número entero), demuestre que la frecuencia fundamental es N < sub> 0 = N / gcd (N, m).

Solución : para que una señal de tiempo discreto sea periódica \ $ x [n] = x [n + N_0] \ $. Sustituir n + N0 en n y expandir esa expresión significa que \ $ m (2 \ pi / N) N_0 = 2 \ pi {} k \ $, donde k es algunos (no ninguno) entero. Al reorganizar obtenemos la expresión N 0 = N / (m / k) . de alguna manera ( m / k ) = gcd ( N, m ).

No lo veo.

    
pregunta adiles

1 respuesta

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Vamos a escribir la solución del libro con más detalle.

Primero, por definición, una señal de tiempo discreto es periódica con el período N 0 si para todos n , \ $ x [n + N_0] = x [n] \ $.

Por eso nos interesan los casos en los que

\ $ \ exp (j2 \ pi {} mn / N) = \ exp (j2 \ pi {} m (n + N_0) / N) \ $.

Sabemos que el complejo exponencial, considerado como una función continua, se repite cada vez que su argumento avanza por \ $ 2 \ pi \ $. Por lo tanto, nuestra igualdad se mantiene siempre que la diferencia de fase entre los argumentos aumenta en algún múltiplo de \ $ 2 \ pi \ $, es decir, cuando hay un k tal que

\ $ 2 \ pi {} mn / N + 2 \ pi {} k = 2 \ pi {} m (n + N_0) / N \ $.

Podemos eliminar los términos aquí para obtener

\ $ mn / N + k = mn / N + mN_0 / N \ $

y más allá

\ $ k = mN_0 / N \ $

Por lo tanto, el período de nuestra función de tiempo discreto es

\ $ N_0 = Nk / m \ $

Pero N 0 debe ser un número entero, y también queremos el menor valor posible de N 0 para obtener la frecuencia fundamental . Eso significa que queremos el k más pequeño que hace que Nk / m sea un entero.

Permite escribir esto en términos de los factores primos de N y m :

\ $ N_0 = \ dfrac {k \ Pi_p n_p} {\ Pi_q m_q} \ $

Para que este sea un número entero, necesitamos que k esté formado por todos los factores de m , excepto los que se tienen en común con N .

\ $ k = \ dfrac {\ Pi_q m_q} {\ Pi _ {\ mathrm {common \ factors}} m_q} \ $

Pero el numerador aquí es solo m , y el denominador aquí es solo el gcd de N y m , así que tenemos

\ $ m / k = \ gcd (N, m) \ $

que es lo que intentábamos mostrar.

TL; DR: es para que funcione de manera que N 0 sea un entero.

    
respondido por el The Photon

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