フーリエ級数ビジュアライザー  シミュレーター集
Signal Processing

フーリエ級数 インタラクティブビジュアライザー

任意の波形を正弦波の重ね合わせで分解・合成。エピサイクルアニメーションでフーリエ変換の本質を体験。

预设
速度 ×1.0
t = 0.000 s
周波数スペクトル
高調波パラメータ(n = 1 〜 9)
n 振幅 An 位相 φn 有効
フーリエ級数の原理

フーリエ級数展開

周期 T の任意の波形は正弦波の無限和で表現できます: f(t) = Σ Aₙ sin(2πnt/T + φₙ)。 n 次成分は基本周波数の n 倍(n 次高調波)で振動し、振幅 Aₙ と位相 φₙ がスペクトルを決定します。 エピサイクルは各高調波を角速度 2πn/T で回転する回転ベクトルとして可視化し、 先端の y 座標の時間変化が合成波形に一致します。 不連続点近傍に現れる過剰オーバーシュートはギブス現象(約 9%)です。

相关工具

计算示例

计算示例:矩形波の高調波構成と収束

デューティ比50%の矩形波(振幅±1)を9次高調波まで展開する場合:

不連続点でのギブス現象:打ち切り次数 N での過振動は約±8.9%(N に依存しない)。

設計基準:電力変換回路では IEC 61000-3-2 で高調波電流制限規定。音響では THD < 1% が Hi-Fi基準(IEC 60268)。