一、信号的分类
1、从信号描述上分:确定性信号(可以用明确数学关系来描述)、非确定性信号
2、从分析域上分:时域信号、频域信号
3、从信号波形分:连续时间信号、离散时间信号
4、连续时间信号又可以分为 :动态信号(信号的幅值、相位、周期等特征参数随时间的变化而变化的信号)、静态信号
动态信号又可以分为:确定性信号、非确定性信号
确定性信号可以分为:周期信号(经过一定时间可以重复出现的信号)、非周期信号
非确定性信号可以分为:平稳随机信号、非平稳随机信号
周期信号分为:简单周期信号(单一频率)、复杂周期信号(多个频率)
非周期信号分为:准周期信号(由多个周期信号合成,但各信号频率不成公倍数)、瞬态信号
二、时域分析与频域分析的概念
1、时域描述:信号用幅值随时间的变化来表示,通常称为时域分析(波形分析)。
时域分析只能反映信号的幅值随时间的变化情况,除单频率分量的简谐波外,很难明确揭示信号的频率组成和各频率分量大小。
2、频域分析:以频率为横坐标描述信号的频率结构和频率成分的幅值、相位关系。
3、频域分析的目的:为了研究信号的频率结构和各频率成分的幅值、相位关系,应对信号进行频谱分析,把信号的时域描述通过适当方法变成信号的频域描述,以频率为独立变量来表示信号。
如图所示,对复杂信号进行频域分析,可以活得各频率分量的幅值和相位关系。
三、频域分析实例
1、方波信号
2、用傅立叶级数展开该周期方波信号
w0处的幅值为 4*A/(Π),相位为0,
3*w0处的幅值为 4*A/(3*Π),相位为0,
……
7*w0处的幅值为 4*A/(7*Π),相位为0,
根据傅里叶级数展开表达式可得不同频率下的幅值和相位角,并绘制出幅频图(右上)和相频图(中下)。
3、方波信号波德图
4、周期信号的频谱分析
定义:信号频谱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。
对于任何一个周期为T、且定义在区间(- T/2, T/2)内的周期信号f(t),都可以用上述区间内的三角傅立叶级数表示:
式中的系数为:
将方波信号按照傅里叶级数展开可得,
根据计算结果,可画出方波信号的幅频图和相频图
工程上习惯将计算结果用图形方式表示,以ωn为横坐标,幅值、相位角为纵坐标画图,则称为幅值-相位谱。