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什么是信号的时域和频域?

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  • 发布时间:2019/6/30 14:41:54
  • 作者:银河电气

  时域和频域是信号的基本性质,用来分析信号的不同角度称为域,一般来说,时域的表示较为形象与直观,频域分析则更为简练,剖析问题更为深刻和方便。目前,信号分析的趋势是从时域向频域发展。然而,它们是互相联系,缺一不可,相辅相成的。

什么是信号的时域和频域?

  时域即时间域,自变量是时间,即横轴是时间,纵轴是信号的变化。其动态信号是描述信号在不同时刻取值的函数。时域分析是以时间轴为坐标表示动态信号的关系。

  频域即频率域,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。频域是把时域波形的表达式作傅立叶变化得到复频域的表达式,所画出的波形就是频谱图。

时频域的关系是什么?

  时域分析与频域分析是对模拟信号的两个观察面。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。周期信号的变换采用傅立叶级数,非周期信号的变换采用傅立叶变换。

  一般来说,时域的表示较为形象与直观,频域分析则更为简练,剖析问题更为深刻和方便。目前,信号分析的趋势是从时域向频域发展。然而,它们是互相联系,缺一不可,相辅相成的。

信号的时域和频域表达方式各有什么特点?

  我们描述信号的方式有时域和频域两种方式,时域是描述数学函数或物理信号对时间的关系,而频域是描述信号在频率方面特性时用到的一种坐标系,简单来说,横坐标一个是时间,一个是频率。时域表达的特点是简单、直观,也是我们最常用的一种方式,如信号的实时波形,一般正弦信号可由幅值、频率、相位三个基本特征值就可以唯一确定。但对于两个形状相似的非正弦波形,从时域角度,很难看出两个信号之间的本质区别,这就需要用到时域表达方式。由傅里叶变换可知,任意周期信号通过傅里叶变换可分解为直流分量、基波分量和各次谐波分量的线性组合,因此,两个非正弦波信号也可以进行分解,从频域坐标系上可以清晰地反映其信号的构成及相互区别,因此非正弦信号必须通过各次谐波幅值、各次谐波频率和各次谐波相位三组基本特征值才能完整表达。