信号的时域频域与数据域测试技术.pptx

2018/9/19
第三章信号的时域、频域与数据域测试技术
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信号时域与频域的关系一、信号的时域分析与频域分析
信号是信息的载体和具体表现形式,信息需转化为传输媒质能够接受的信号形式方能传输。广义的说,信号是随着时间变化的某种物理量。只有变化的量中,才可能含有信息。
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信号的描述通常以时间为自变量,表示为随时间变化的函数。
信号可分为连续信号和离散信号两种结构。
在实际的物理系统中,信号还可以分为确定性信号和随机信号。
1、信号
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对信号的传统分析方法是波形分析。
表示信号的时间函数,包含了信号的全部信息量,信号的特性首先表现为它的时间特性。
可以显示,例如信号幅值对应的时间;同一形状的波形重复出现的周期长短;信号波形本身变化的速率(如脉冲信号的脉冲持续时间及脉冲上升和下降边沿陡直的程度)。
以时间函数描述信号的图象称为时域图,在时域上分析信号称为时域分析。
2、时域分析
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3、频域分析
频域分析也称为频谱分析,是指对信号在频率域内进行分析。分析的结果是以频率为坐标的各种物理量的谱线和曲线,可得到各种幅值谱、相位谱、功率谱和各种谱密度等。
f0
2f0
3f0
4f0
An
f
频率成分
频率幅值
图一个周期信号的频谱
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时域分析与频域分析是对模拟信号的两个观察面。时域分析是以时间轴为坐标表示动态信号的关系;频域分析是把信号变为以频率轴为坐标表示出来。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。
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信号的时域分析与频域分析既相互独立又密切相关。可以通过傅里叶变换把它们联系起来并互相转换。
二、信号的时域分析与频域分析的关系
频域平面
时域平面
频域
(不显示负向变换)
时域
频域
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三、时域和频域下的信号分析
时域分析
信号时域分析(线性系统叠加原理)
卷积积分的应用及其数学描述
频域分析
周期信号的频域分析(三角与指数傅立叶级数)
非周期信号的频域分析(傅立叶积分)
信号在频域与时域之间的变换(正反傅立叶变换式)
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周期信号f(t)=f(t+kT),T:信号周期,展开为傅立叶级数:
C0=A0
或:
满足狄里赫利条件:
①在一个周期里连续或只有有限个第一类间断点
②在一个周期里只有有限个极大值和极小值
③积分    存在
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物理意义:
一个周期信号可以分解为直流分量和一系列谐波分量。或者说,一个周期信号由一个直流分量和一系列谐波分量叠加成。
一般的电信号都可以展开为傅立叶级数。
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常见信号波形图及频谱书p56 表3-1