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频谱和频谱密度在概念和适用方向上有哪些区分?

频谱和频谱密度在概念和适用方向上有哪些区分?确实在实际中,频谱很多场合被用于指代频谱密度。因为狭义的频谱应用范围太窄了。狭义的频谱可类比于概率分布中的离散随机变量的概率分布,相对应地

确实在实际中,频谱很多场合被用于指代频谱密度。因为狭义的频谱应用范围太窄了。

狭义的频谱可类比于概率分布中的离散随机变量的概率分布,相对应地,频谱密度类比于连续随机变量的概率密度分布。

『密度』通常的意义是物理量的某种连续分布的集度,所以,『谱密度』意味着,频谱首先应该是连续的。连续的频谱意味着基频为0,也就是说时域上不存在周期性(或者说周期是无穷大),所以,『谱密度』天然地与『周期性』是绝缘的。

能量信号必然不可能具有周期性(否则能量必然是无限的,违背定义),因而也不可能具有严格意义上的频谱,只能分析其谱密度,所以,即便应用中谱和谱密度相互指代也不会引起混淆。

那问题来了,为什么周期信号也会有谱密度呢??

周期功率信号的功率只集中分布在基频的倍频上,因而,功率在频域是离散分布的,如果严格地套用谱密度的意义,其谱密度应该是一连串冲击函数,这类包含无穷的特殊函数对应用而言是没有意义的。有时为了与非周期信号统一表示,会将集中分布的功率近似平均到相邻倍频的区间内,形式上也就变成频谱密度,但应当了解,这是近似的,并不是周期信号原始的属性。

非周期功率信号就是功率谱密度最常应用的对象,无论从哪一点看,功率谱密度都是这类信号的黄金搭档。

还有需要了解的是,对能量信号和功率信号的分析中,虽然有时两者的分析中都称谱密度,但能量信号的谱密度是能量的谱密度,而功率信号的谱密度指的是功率的谱密度,二者在计算上有区别的,相差了一个时间平均,不应混淆。

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