功率谱密度计算和单位

信息处理 转换 傅立叶
2022-02-10 21:44:26

我想对信号的功率谱密度进行一些计算。例如一个真实的电压信号(物理单位:V) 及时g(t), 其傅里叶变换G(f)Sg(f). 据我所知,g(t) 的功率谱密度单位是V2/Hz. 但是,我在各种来源中找到了以下公式来计算功率谱密度: Sg(f)=|G(f)|2=G(f)G(f)

我不理解这个“定义”(当然,PSD 的最基本定义是由 Wienner-Kintchine 定理给出的),因为它导致频谱密度V2/Hz2.

问候,迈克

3个回答

我不知道我是否得到你的问题,但这里有一些你可以研究的东西。

傅里叶变换基本上是将时域函数转换为频域。话虽如此,傅里叶变换基本公式为您提供了频域中给定信号的各种分量的幅度。注意幅度这个词。这就是傅里叶变换为您提供的,幅度。当然,这些幅度是频率的函数。通过指数傅里叶变换公式,我们将这些幅度作为复数。那可能是你的g(t)G(f), 在哪里g(t)给出信号的幅度与时间的关系,以及G(f)给出信号不同分量的幅度与它们各自的频率。

现在你对PSD感兴趣。这就是力量。所以现在你不想要幅度与频率,你想要功率与频率,对吧?功率与幅度的平方成正比。那么如何将幅度转换为功率呢?您将幅度平方。

但是,幅度在指数公式中以复数形式出现,记得吗?因此,如果您将一个复数与其共轭相乘,您将得到其幅度的平方。这就是为什么你可以使用

Sg(f)=|G(f)|2=G(f)G(f)

这里,G(f)是复数的共轭G(f). f=0,你当然会得到一个真实的数量。在这种情况下,你有,

G(f)G(f)=G(f)G(f)=|G(f)|2

希望有帮助。

感谢您的回答。我可能还不够清楚,问题是没有转换HzT1... 表达的物理维度|G(f)2|V2T2(注意后面的正方形T) 因为G(f)是电压时间信号的傅立叶变换。然而,功率谱密度单位应该是V2T. 是因为,|G(f)2|不可能是一个很好的计算公式Sg(f). 但是,我发现了各种参考资料,其中Sg(f)定义为|G(f)2|. 那么PSD估计有什么问题呢?

功率谱密度 (PSD) 表示作为频率函数的能量强度。换句话说,它显示了在哪些频率上能量变化很强,在哪些频率上它们很弱。PSD 的单位是每带宽的能量,您可以通过在该频率范围内积分 PSD 来获得特定频率范围内的能量。PSD的计算直接通过FFT或计算自相关函数然后对其进行变换来完成。

这里有详细解释它是如何计算的。