可以生成具有不对称功率谱密度的信号吗?

信息处理 傅里叶变换 噪音 功率谱密度
2022-02-20 06:32:20

我的问题如下。我知道,从经典角度来说,如果你有一些随时间变化的信号,它的功率谱密度将在附近对称,因为信号是真实的。这就是为什么你的频谱分析仪只显示正部分,负部分是多余的。X(t)SX(f)f=0

但是如果有一个复杂的信号(例如在量子力学中经常遇到),PSD 可能在 0 附近不对称。这例如导致原子中吸收和发射之间的不对称:原子具有自发发射(在没有光子的情况下发射)环境)但不是自发吸收。

我感兴趣的是,是否有一种方法可以用非对称 PSD 在物理上制作如此复杂的信号。也许这可以通过使用两个输出具有一定相位差的信号的通道来完成?我已经尝试寻找一些关于此的源材料,但我没有成功。

2个回答

@ user129412,有很多方法可以生成具有不对称 PSD 的连续信号和离散序列。对于离散序列,一种方法如下图所示。

在此处输入图像描述

xr(n)是窄带通信号,其频谱能量在 Hz 附近。复值输出序列是您想要的非对称序列,其频谱能量仅在 Hz 附近。(如果您的 Hilbert 变换器有 M 个抽头,其中 M 是奇数,则上部路径延迟必须为 (M-1)/2 个样本,以实现两个信号路径之间的时间同步。)如果您需要不对称频谱中心的序列零赫兹,获得此类序列的许多方法可以在以下位置找到:±fcxc(n)+fc

https://www.dsprelated.com/showarticle/153.php

您是对的,您需要两条信号路径:复信号实际上是两个(实值)信号,组合为复值信号的实部和虚部:

(1)z(t)=x(t)+jy(t)

其中是实值。x(t)y(t)

假设是联合广义平稳 (WSS) 随机过程,可以证明下式给出x(t)y(t)Szz(ω)z(t)

(2)Szz(ω)=Sxx(ω)+Syy(ω)2Im{Sxy(ω)}

其中的 PSD 是交叉功率谱密度y的。请注意,在中,是偶数函数,但是奇数,所以通常是不对称的。Sxx(ω)Syy(ω)x(t)y(t)Sxy(ω)x(t)y(t)(2)Sxx(ω)Syy(ω)Im{Sxy(ω)}Szz(ω)