DSP 101
M5 · L2
الوحدة 5 — تحويل فورييه المتقطع
تعريف DFT
وتفسيره

معادلة DFT، وخانات التردد، وDFT بوصفه عملية مصفوفية، والطابع الدوري الذي يستلزم إضافة الأصفار وترشيح overlap-add.

1 / 9
DSP 101
M5 · L2
المعادلة
تعريف DFT

N عينة زمنية تدخل. N قيمة ترددية مركبة X[k] تخرج. كل خانة تحمل سعة ومرحلة التردد المقابل لها.

DFT
X[k] = \sum_{n=0}^{N-1} x[n]\,e^{-j2\pi kn/N}
2 / 9
DSP 101
M5 · L2
التحويل العكسي
IDFT — استعادة
مثالية

يستعيد IDFT x[n] بدقة تامة. الفارق الوحيد: إشارة الأس تنعكس إلى +j ويظهر عامل تطبيع 1/N.

IDFT
x[n] = \frac{1}{N}\sum_{k=0}^{N-1} X[k]\,e^{j2\pi kn/N}
3 / 9
DSP 101
M5 · L2
ربط التردد
ماذا تعني كل خانة

الخانة k ← التردد f = k · fs/N هرتز. دقة التردد Δf = fs/N.

k = 0
تيار مستمر (0 هرتز)
k = N/2
تردد نايكويست fs/2
السعة والمرحلة
|X[k]| = السعة، ∠X[k] = المرحلة عند f = k·fs/N
4 / 9
DSP 101
M5 · L2
المنظور الجبري
DFT كـمصفوفة

X = WN x — DFT هو تغيير أساس. كل صف في WN جيب تمام مركب. الحساب المباشر: O(N²). FFT يستغل التماثل ليصل إلى O(N log N).

عامل التدوير
W_N = e^{-j2\pi/N}, \quad [\mathbf{W}_N]_{k,n} = W_N^{kn}
5 / 9
DSP 101
M5 · L2
خاصية جوهرية
DFT دوري

يعامل DFT x[n] على أنه دوري بفترة N. الحساب بالتقسيم على N. نتيجة لذلك: ضرب الأطياف يعطي التواء دائري لا خطي.

الحل
أضف أصفاراً حتى N ≥ Lx + Lh − 1 قبل ضرب الأطياف للحصول على التواء خطي.
6 / 9
DSP 101
M5 · L2
الدقة مقابل النعومة
إضافة الأصفار: نعومة
لا حدة

إضافة الأصفار تستكمل الطيف فيبدو أكثر نعومة. لكن الدقة الفعلية تستلزم مزيداً من البيانات، لا مزيداً من الأصفار. لتمييز تردديْن يفصل بينهما Δf هرتز تحتاج T ≥ 1/Δf ثانية.

  • أصفار أكثر ← أخذ عينات أدق من DTFT ← منحنى أكثر نعومة
  • عينات أكثر ← معلومات ترددية حقيقية إضافية
  • جيبيتان تفصلهما Δf هرتز تتطلبان T ≥ 1/Δf ثانية من البيانات
7 / 9
DSP 101
اختبار سريع

تحقّق ممّا ثبت

أربعة أسئلة من هذا الدرس. أجب لترى السبب — يظهر الشرح سواء أصبتَ أم أخطأت. ولا شيء يُسجَّل أو يُحفَظ.

السؤال 1 من 0
النتيجة 0/0

8 / 9
DSP 101
M5 · L2
أبرز ما تعلمته
ما تعلمته
  • DFT: X[k] = Σ x[n] e−j2πkn/N؛ IDFT له +j وعامل 1/N
  • الخانة k ↔ تردد k·f_s/N هرتز؛ الدقة Δf = f_s/N
  • |X[k]| سعة، ∠X[k] مرحلة؛ الإشارات الحقيقية لها تماثل مرافق
  • DFT = ضرب مصفوفي X = WNx؛ O(N²) مباشرة، O(N log N) بـ FFT
  • DFT دوري — الحساب بالتقسيم على N دائماً
  • ضرب الأطياف ← التواء دائري؛ أضف أصفاراً للتواء خطي
  • إضافة الأصفار تنعّم الطيف لكن لا تحسّن الدقة الفعلية
اقرأ المقال كاملاً ←
9 / 9
1 / 8 كتم