時(shí)域和頻域是信號(hào)的基本性質(zhì)，用來(lái)分析信號(hào)的不同角度稱(chēng)為域，一般來(lái)說(shuō)，時(shí)域的表示較為形象與直觀，頻域分析則更為簡(jiǎn)練，剖析問(wèn)題更為深刻和方便。目前，信號(hào)分析的趨勢(shì)是從時(shí)域向頻域發(fā)展。然而，它們是互相聯(lián)系，缺一不可，相輔相成的。

一什么是信號(hào)的時(shí)域和頻域？

時(shí)域即時(shí)間域，自變量是時(shí)間，即橫軸是時(shí)間，縱軸是信號(hào)的變化。其動(dòng)態(tài)信號(hào)是描述信號(hào)在不同時(shí)刻取值的函數(shù)。時(shí)域分析是以時(shí)間軸為坐標(biāo)表示動(dòng)態(tài)信號(hào)的關(guān)系。

頻域即頻率域，自變量是頻率，即橫軸是頻率，縱軸是該頻率信號(hào)的幅度，也就是通常說(shuō)的頻譜圖。頻譜圖描述了信號(hào)的頻率結(jié)構(gòu)及頻率與該頻率信號(hào)幅度的關(guān)系。頻域是把時(shí)域波形的表達(dá)式作傅立葉變化得到復(fù)頻域的表達(dá)式，所畫(huà)出的波形就是頻譜圖。

二時(shí)頻域的關(guān)系是什么？

時(shí)域分析與頻域分析是對(duì)模擬信號(hào)的兩個(gè)觀察面。對(duì)信號(hào)進(jìn)行時(shí)域分析時(shí)，有時(shí)一些信號(hào)的時(shí)域參數(shù)相同，但并不能說(shuō)明信號(hào)就完全相同。因?yàn)樾盘?hào)不僅隨時(shí)間變化，還與頻率、相位等信息有關(guān)，這就需要進(jìn)一步分析信號(hào)的頻率結(jié)構(gòu)，并在頻率域中對(duì)信號(hào)進(jìn)行描述。動(dòng)態(tài)信號(hào)從時(shí)間域變換到頻率域主要通過(guò)傅立葉級(jí)數(shù)和傅立葉變換實(shí)現(xiàn)。周期信號(hào)的變換采用傅立葉級(jí)數(shù)，非周期信號(hào)的變換采用傅立葉變換。

一般來(lái)說(shuō)，時(shí)域的表示較為形象與直觀，頻域分析則更為簡(jiǎn)練，剖析問(wèn)題更為深刻和方便。目前，信號(hào)分析的趨勢(shì)是從時(shí)域向頻域發(fā)展。然而，它們是互相聯(lián)系，缺一不可，相輔相成的。

三信號(hào)的時(shí)域和頻域表達(dá)方式各有什么特點(diǎn)？

我們描述信號(hào)的方式有時(shí)域和頻域兩種方式，時(shí)域是描述數(shù)學(xué)函數(shù)或物理信號(hào)對(duì)時(shí)間的關(guān)系，而頻域是描述信號(hào)在頻率方面特性時(shí)用到的一種坐標(biāo)系，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，橫坐標(biāo)一個(gè)是時(shí)間，一個(gè)是頻率。時(shí)域表達(dá)的特點(diǎn)是簡(jiǎn)單、直觀，也是我們最常用的一種方式，如信號(hào)的實(shí)時(shí)波形，一般正弦信號(hào)可由幅值、頻率、相位三個(gè)基本特征值就可以唯一確定。但對(duì)于兩個(gè)形狀相似的非正弦波形，從時(shí)域角度，很難看出兩個(gè)信號(hào)之間的本質(zhì)區(qū)別，這就需要用到時(shí)域表達(dá)方式。由傅里葉變換可知，任意周期信號(hào)通過(guò)傅里葉變換可分解為直流分量、基波分量和各次諧波分量的線性組合，因此，兩個(gè)非正弦波信號(hào)也可以進(jìn)行分解，從頻域坐標(biāo)系上可以清晰地反映其信號(hào)的構(gòu)成及相互區(qū)別，因此非正弦信號(hào)必須通過(guò)各次諧波幅值、各次諧波頻率和各次諧波相位三組基本特征值才能完整表達(dá)。

審核編輯 黃宇