宽带随机信号和窄带随机信号,窄带信号和宽带信号的区别和联系

信号的带宽远远小于中心频率的是窄带信号,而带宽能量与中心频率相比模拟的或远大于中心频率的信号是宽带信号。

窄带信号的功率集中在中心频率附近,两者的功率谱密度和谱密度图存在较大差异。 处理方法也有很大的差异。

宽带信号和窄带信号是相对的,不满足窄带条件的信号称为宽带信号。 目前,窄带信号的定义也不同。 假设信号带宽为b,时间宽度为t,中心频率为f0,则窄带信号的定义如下。

定义1: B f 0,即相对带宽B/f 0 1,通常为B/f 0 1。

定义2: 2v/c1/TB。 其中,v是阵列和目标的相对径向运动速度,c是信号在介质中的传播速度。

定义3(n-1 ) d/c1/B。 这里,n是数组元素的数量,d是数组元素的间隔。

定义4:2 B 11,其中是整个阵列和延迟线的延迟之和。

定义5 :该信号空间协方差矩阵无噪声时的第二特征值小于噪声功率。

“定义1”是对窄带信号的直观理解,同时也是窄带实信号可以有效表达为其复分析形式的充分条件,许多文献在该定义中区分是宽带信号还是窄带信号。

术语“定义2”表示在存在相对运动的系统中,如果在信号持续时间t内目标相对于信号的距离分辨率没有明显位移,则信号可以视为窄带信号,否则信号为宽带信号。

“定义3”在阵列信号处理中,当信号带宽的倒数远大于通过阵列孔径的信号的最大传播时间时称为窄带信号,否则称为宽带信号。

“定义4”和“定义5”从阵列样本的数据自相关矩阵的特征量的角度定义窄带信号,其中对于窄带,阵列样本的数据自相关矩阵的较大特征量的数量等于信号的数量。

可见,窄带信号定义的非一致性决定了宽带信号定义的非绝对性,在不同的处理情况下,应该使用不同的定义来决定信号是否为宽带。

部分窄带信号的分析结果和算法不适用于宽带信号时,原因也不同,无法统一说明。 例如,在DOA估计中,子空间方法中的MUSIC、ESPRIT方法及其改进算法是基于空间信号为窄带的假设而导出的。 因为在信号为窄带的情况下,信号的延迟与信号的相移大致相等。 接收到的信号是宽带信号的情况不满足近似条件,并且算法性能显着降低。

宽带信号没有官方或组织的严格定义,而对于超宽带信号,联邦通信协议(FCC )给出了严格的定义。 “超宽带”的定义没有在:信号的相对带宽(信号频谱的带宽与其中心频率之比(为20 )以上,或者绝对带宽为500MHz以上)的该定义中定义信号的时域波形特性。

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风君子

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