时域与频域的认识 点击:187 | 回复:0



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发表于:2020-12-31 15:06:39
楼主

时域是描述数学函数或物理信号对时间的关系。例如一个信号的时域波形可以表达信号随着时间的变化。 若考虑离散时间,时域中的函数或信号,在各个离散时间点的数值均为已知。若考虑连续时间,则函数或信号在任意时间的数值均为已知。 在研究时域的信号时,常会用示波器将信号转换为其时域的波形。

频域是描述信号在频率方面特性时用到的一种坐标系。对任何一个事物的描述都需要从多个方面进行,每一方面的描述仅为我们认识这个事物提供部分的信息。例如,眼前有一辆汽车,我可以这样描述它方面1:颜色,长度,高度。方面2:排量,品牌,价格。而对于一个信号来说,它也有很多方面的特性。如信号强度随时间的变化规律(时域特性),信号是由哪些单一频率的信号合成的(频域特性)

时域time domain

在分析研究问题时,以时间作基本变量的范围。是描述数学函数或物理信号对时间的关系。例如一个信号的时域波形可以表达信号随着时间的变化。若考虑离散时间,时域中的函数或信号,在各个离散时间点的数值均为已知。若考虑连续时间,则函数或信号在任意时间的数值均为已知。在研究时域的信号时,常会用示波器将信号转换为其时域的波形。

时域是真实世界,是惟一实际存在的域。因为我们的经历都是在时域中发展和验证的,已经习惯于事件按时间的先后顺序地发生。而评估数字产品的性能时,通常在时域中进行分析,因为产品的性能最终就是在时域中测量的。

频域frequency domain

在分析问题时,以频率作为基本变量。描述信号在频率方面特性时用到的一种坐标系。对任何一个事物的描述都需要从多个方面进行,每一方面的描述仅为我们认识这个事物提供部分的信息。例如,眼前有一辆汽车,我可以这样描述它方面1:颜色,长度,高度。方面2:排量,品牌,价格。而对于一个信号来说,它也有很多方面的特性。如信号强度随时间的变化规律(时域特性),信号是由哪些单一频率的信号合成的(频域特性)

频域分析

频域(频率域)——自变量是频率,即横轴是频率,纵轴是该频率信号的幅度,也就是通常说的频谱图。频谱图描述了信号的频率结构及频率与该频率信号幅度的关系。

对信号进行时域分析时,有时一些信号的时域参数相同,但并不能说明信号就完全相同。因为信号不仅随时间变化,还与频率、相位等信息有关,这就需要进一步分析信号的频率结构,并在频率域中对信号进行描述。动态信号从时间域变换到频率域主要通过傅立叶级数和傅立叶变换实现。周期信号靠傅立叶级数,非周期信号靠傅立叶变换。

信号频域分析

是采用傅立叶变换将时域信号x(t)变换为频域信号X(f),从而帮助人们从另一个角度来了解信号的特征。信号频谱X(f)代表了信号在不同频率分量成分的大小,能够提供比时域信号波形更直观,丰富的信息。

频域分析是以输入信号的频率为变量,在频率域,研究系统的结构参数与性能的关系, 揭示了信号内在的频率特性以及信号时间特性与其频率特性之间的密切关系,从而导出了信号的频谱、带宽以及滤波、调制和频分复用等重要概念。

频域分析的优点

频域分析具有明显的优点:无需求解微分方程,图解(频率特性图)法,间接揭示系统性能并指明改进性能的方向和易于实验分析.可推广应用于某些非线性系统(如含有延迟环节的系统)以及可方便设计出能有效抑制噪声的系统。

频域分析法包括分析系统的

1、频率响应,它指系统对正弦输入信号的稳态响应。

2、频率特性,它指系统在不同频率的正弦信号输入时,其稳态输出随频率而变化(ω由0变到∞)的特性。

3、幅频特性与相频特性一起构成系统的频率特性。

4、幅频特性,它指的是当ω由0到∞变化时,|G(jω)|的变化特性,记为A(ω)。

5、相频特性, 它指的是当ω由0到∞变化时,∠G(jω)的变化特性称为相频特性,记为ϕ(ω)。



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