什么是信号的时域?什么是信号的频域?为什么要从信号的频域来理解信号?
时域中X轴是时间,反映的是信号随时间变化的情况;
频域中X轴是频率,反映的是信号在不同频率上的分布;
从频域中可以看到信号的成分:包含了哪些不同频率的信号类型?每种类型信号的幅值是多少?对于随机信号,则可以看出信号包含的能量在不同频率的分布情况。
而这些是无法从时域信号中看出来的。
时域(时间域)——自变量是时间,即横轴是时间,纵轴是信号的变化。
其动态信号x(t)是描述信号在不同时刻取值的函数。
频域(频率域)——自变量是频率,即横轴是频率,纵轴是该频率信号的幅度,也就是通常说的频谱图。
频谱图描述了信号的频率结构及频率与该频率信号幅度的关系。
对信号进行时域分析时,有时一些信号的时域参数相同,但并不能说明信号就完全相同。
因为信号不仅随时间变化,还与频率、相位等信息有关,这就需要进一步分析信号的频率结构,并在频率域中对信号进行描述。
动态信号从时间域变换到频率域主要通过傅立叶级数和傅立叶变换实现。
周期信号靠傅立叶级数,非周期信号靠傅立叶变换。
时域和频域只是指分析信号的方法,而不是说某个信号有时域信号和频域信号之分。
一个信号即可以时域信号,也可以频域信号,根据需求做换算,傅里叶变换什么的。
例子:一个持续的基本信号 cos(wt),频域上是一个竖线(频率固定),时域上无限。
一个冲击信号,时域上无限小(=0),频域无限(指分布在频域的各个频段上),所以脉冲干扰影响大。
时域频域
时域和频域是信号的基本性质,这样可以用多种方式来分析信号,每种方式提供了不同的角度。
解决问题的最快方式不一定是最明显的方式,用来分析信号的不同角度称为域。
时域频域可清楚反应信号与互连线之间的相互影响。
目录
1 时域
时域是真实世界,是惟一实际存在的域。
因为我们的经历都是在时域中发展和验证的,已经习惯于事件按时间的先后顺序地发生。
而评估数字产品的性能时,通常在时域中进行分析,因为产品的性能最终就是在时域中测量的。
时钟波形的两个重要参数是时钟周期和上升时间。
图中标明了1GHz时钟信号的时钟周期和10-90上升时间。
下降时间一般要比上升时间短一些,有时会出现更多的噪声。
时钟周期就是时钟循环重复一次的时间间隔,通产用ns度量。
时钟频率Fclock,即1秒钟内时钟循环的次数,是时钟周期Tclock的倒数。
Fclock=1/Tclock
上升时间与信号从低电平跳变到高电平所经历的时间有关,通常有两种定义。
一种是10-90上升时间,指信号从终值的10%跳变到90%所经历的时间。
这通常是一种默认的表达方式,可以从波形的时域图上直接读出。
第二种定义方式是20-80上升时间,这是指从终值的20%跳变到80%所经历的时间。
时域波形的下降时间也有一个相应的值。
根据逻辑系列可知,下降时间通常要比上升时间短一些,这是由典型CMOS输出驱动器的设计造成的。
在典型的输出驱动器中,p管和n管在电源轨道Vcc和Vss间是串联的,输出连在这个两个管子的中间。
在任一时间,只有一个晶体管导通,至于是哪一个管子导通取决于输出的高或低状态。
2 频域
频域,尤其在射频和通信系统中运用较多,在高速数字应用中也会遇到频域。
频域最重要的性质是:它不是真实的,而是一个数学构造。
时域是惟一客观存在的域,而频域是一个遵循特定规则的数学范畴。