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提到“负频率”教科书和老师都说它只有数学含义没有物理意义。就这一句话把“负频率”Kill了,这话等同于“负频率”是个男的但是阉了。看了西电陈怀琛老师的文章后,发现原来“负频率”是纯爷们! 先来看看频率是什么,最通俗的理解就是事件在单位时间内重复的次数。在这个意义上,“负频率”显得漏洞百出。单位时间内怎么会发生负的次数。于是大家都认为“负频率”没有物理意义,只是为了方便研究提出的数学中的一个名词。 但是进入三维空间,情况就发生了变化。 还是从二维切入吧,旋转运动中的旋转角度可以是负数不?当然可以,只要你规定了正方向(一般是逆时针方向),反着转就是负的角度了。那角度对时间求导是什么?角频率。那这样角频率也可以是负数喽。 电信号可以表示为一个旋转量:u=e^jθ=e^j(wt+θ0)这里的w也可以取负数喽,理由同上。 一般我们研究信号为了简便,直接用另外一种形式:u=cos(wt)或者是u=sin(wt)。这掩盖了一些真相。信号的完整表示应该是上面旋转量的表示方法。但是两者又是有联系的。伟大的欧拉公式就是他们之间的桥梁。u=e^(jwt)=cos(wt)+jsin(wt) “负频率”的真面目就隐藏于此! 我们一般用的u=cos(wt)只是这个三维曲线在y-t平面上的一个投影。无论逆时针还是顺时针旋转这个投影不会改变。u=sin(wt)就是x-t平面上的投影,也于旋转方向无关。 但是在三维空间可以看出,顺时针和逆时针的区别。“正频率”就是逆时针旋转,“负频率”是顺时针旋转。 这下“负频率”的几何意义就有了,也就是物理意义有了。 参考论文:http://chen.matlabedu.cn/a/paper/20100806/paper-3.pdf
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