訊號的頻譜,頻譜密度,能力譜區別

2021-09-21 01:21:03 字數 1243 閱讀 9726

訊號的頻譜,頻譜密度,能力譜區別

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。

「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。功率訊號不滿足付里葉變換的絕對可積的條件,因此其付裡葉變換是不存在的。如確定性的正弦函式的付里葉變換是不存在,只有引入了衝激函式才求得其付裡葉變換。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。」

週期訊號是功率訊號,但是週期訊號可能是確定性訊號,也可能是隨機訊號,但是週期訊號是存在功率譜密度的。對於持續時間無限長的隨機訊號來說,也是存在功率譜密度的。

一般來講,對於隨機訊號,由於持續期時間無限長,不滿足絕對可積與能量可積的條件,因此不存在傅利葉變換,所以我們只能研究其功率譜,因為樣本函式的功率畢竟是有限哦。

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。

週期訊號和非週期訊號頻譜區別:

1、週期訊號的頻譜是離散的,非週期訊號的頻譜是連續的。

2、因週期訊號可以用一組整數倍頻率的三角函式表示,所以在頻域裡是離散的頻率點。非週期訊號做fourier變換的時候,n趨向於無窮,所以在頻譜上就變成連續的了。

頻譜是訊號的傅利葉變換。它描述了訊號在各個頻率上的分布大小。頻譜的平方(當能量有限,平均功率為0時稱為能量譜)描述了訊號能量在各個頻率上的分布大小。

功率譜是針對隨機訊號而言,是隨機訊號的自相關函式的離散傅利葉變換(注意自相關函式是確定性序列,離散訊號本身是不存在離散傅利葉變換的)。它描述了隨機訊號的功率在各個頻率上的分布大小,而不是能量分布大小。

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。

功率譜可以從兩方面來定義,乙個是樓主說的自相關函式的傅利葉變換,另乙個是時域訊號傅氏變換模平方然後除以時間長度。第一種定義就是常說的維納辛欽定理,而第二種其實從能量譜密度來的。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。(這種說法不準確)

頻譜 頻譜密度 功率譜密度 能量譜密度

對於確知訊號而言,按照能量是否有限,可以分為能量訊號和功率訊號,能量訊號是指能量有限 功率趨近於0的訊號,比如單個矩形脈衝。功率訊號是指功率有限 能量趨於無窮的訊號,比如週期訊號 直流訊號 隨機訊號等。對於週期性的功率訊號s t 週期為t0t t0 其頻譜函式的定義為 其中,f0 1 t0 f 0 ...

功率譜和頻譜的區別

生活中很多東西之間都依靠訊號的傳播,訊號的傳播都是看不見的,但是它以波的形式存在著,這類訊號會產生功率,單位頻帶的訊號功率就被稱之為功率譜。它可以顯示在一定的區域中訊號功率隨著頻率變化的分布情況。而頻譜也是相似的一種訊號變化曲線,在科學的領域裡,功率譜和頻譜有著一定的聯絡,但是它們之間還是不一樣的,...

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