訊號的能量譜和功率譜解析

2021-09-29 19:01:25 字數 629 閱讀 8274

訊號可以分成能量訊號與功率訊號,非週期能量訊號具有能量譜密度,是傅利葉變換的平方,功率訊號具有功率譜密度,其與自相關函式是一對傅利葉變換對,等於傅利葉變換的平方/區間長度。不能混淆。能量訊號是沒有功率譜的。

胡廣書老師的書上找到這麼一段話,「隨機訊號在時間上是無限的,在樣本上也是無窮多,因此隨機訊號的能量是無限的,它應是功率訊號。功率訊號不滿足傅利葉變換的絕對可積的條件,因此其傅利葉變換是不存在的。如確定性的正弦函式的傅利葉變換是不存在,只有引入了衝激函式才求得其傅利葉變換。因此,對隨機訊號的頻譜分析,不再簡單的是頻譜,而是功率譜。」

對於確定性訊號而言,裡面存在能量訊號,是沒有功率譜密度的,也存在功率訊號,是有功率譜密度的。所以訊號的頻譜與是否是確定性訊號沒有必然聯絡。

計算過程中,都是通過樣本資料的快速傅利葉變換來計算。但不同的是,訊號的頻譜是複數,包含幅頻響應和相頻響應,重複計算時的結果基本相同。 而隨機訊號的功率譜也可以對資料進行fft,但必須計算模值的平方,因為功率譜是實數。而且換一組樣本後,計算的結果略有不同,因為隨機訊號的樣本取值不同。要得到真實的功率譜必須進行多次平均,次數越多越好。

根據parseval定理,訊號傅氏變換模平方被定義為能量譜,即單位頻率範圍內包含的訊號能量。自然,能量跟功率有乙個時間平均的關係,所以,能量譜密度在時間上平均就得到了功率譜

關於能量譜 功率譜和時域訊號

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能量譜與功率譜

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