關於譜能量的解釋

說明:

以下內容爲ilovematlab的一個帖子中看到的,覺得總結的的不錯,摘抄過來,供自己學習使用。

原貼內容: http://www.ilovematlab.cn/thread-59497-1-1.html


關於譜能量,有這樣一種解釋,你可以試着去算一算


信號可以分成能量信號與功率信號,非週期能量信號具有能量譜密度,是傅立葉變換的平方,功率信號具有功率譜密度,其與自相關函數是一對傅立葉變換對,等於傅立葉變換的平方/區間長度。不能混淆。能量信號是沒有功率譜的。

胡廣書老師的書上找到這麼一段話,“隨機信號在時間上是無限的,在樣本上也是無窮多,因此隨機信號的能量是無限的,它應是功率信號。功率信號不滿足付裏葉變換的絕對可積的條件,因此其付裏葉變換是不存在的。如確定性的正弦函數的付裏葉變換是不存在,只有引入了衝激函數才求得其付裏葉變換。因此,對隨機信號的頻譜分析,不再簡單的是頻譜,而是功率譜。”


對於確定性信號而言,裏面存在能量信號,是沒有功率譜密度的,也存在功率信號,是有功率譜密度的。所以信號的頻譜與是否是確定性信號沒有必然聯繫。

以下論點來源於研學論壇:
頻譜是信號的傅立葉變換。它描述了信號在各個頻率上的分佈大小。頻譜的平方(當能量有限,平均功率爲0時稱爲能量譜)描述了信號能量在各個頻率上的分佈大小。

計算過程中,都是通過樣本數據的快速傅立葉變換來計算。但不同的是,信號的頻譜是複數,包含幅頻響應和相頻響應,重複計算時的結果基本相同。 而隨機信號的功率譜也可以對數據進行FFT,但必須計算模值的平方,因爲功率譜是實數。而且換一組樣本後,計算的結果略有不同,因爲隨機信號的樣本取值不同。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,信號傅氏變換模平方被定義爲能量譜,即單位頻率範圍內包含的信號能量。自然,能量跟功率有一個時間平均的關係,所以,能量譜密度在時間上平均就得到了功率譜。
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