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

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。正弦波是频域中唯一存在的波形，这是频域中最重要的规则，即正弦波是对频域的描述，因为时域中的任何波形都可用正弦波合成。这是正弦波的一个非常重要的性质。然而，它并不是正弦波的独有特性，还有许多其他的波形也有这样的性质。正弦波有四个性质使它可以有效地描述其他任一波形：（1）时域中的任何波形都可以由正弦波的组合完全且惟一地描述。（2）任何两个频率不同的正弦波都是正交的。如果将两个正弦波相乘并在整个时间轴上求积分，则积分值为零。这说明可以将不同的频率分量相互分离开。（3）正弦波有精确的数学定义。（4）正弦波及其微分值处处存在，没有上下边界。使用正弦波作为频域中的函数形式有它特别的地方。若使用正弦波，则与互连线的电气效应相关的一些问题将变得更容易理解和解决。如果变换到频域并使用正弦波描述，有时会比仅仅在时域中能更快地得到答案。而在实际中，首先建立包含电阻，电感和电容的电路，并输入任意波形。一般情况下，就会得到一个类似正弦波的波形。而且，用几个正弦波的组合就能很容易地描述这些波形，如下图2.2所示：时域频域图2.2理想RLC电路相互作用的时域行为时域频域的关系时域分析与频域分析是对模拟信号的两个观察面。时域分析是以时间轴为坐标表示动态信号的关系；频域分析是把信号变为以频率轴为坐标表示出来。一般来说，时域的表示较为形象与直观，频域分析则更为简练，剖析问题更为深刻和方便。目前，信号分析的趋势是从时域向频域发展。然而，它们是互相联系，缺一不可，相辅相成的。信号频域和时域的关系？我在有些书上看到含糊的一些说法，比方说时域无限的信号在频域内是一定是带限的，频域无限的信号在时域内是有限的，时域上复杂的信号在频域上会比较简单等等。时域频域的关系到底是怎样的，它们有多少类似这种的带有哲学性质的关系？时域与频率的信号关系是傅立叶变换公式来表示的，包括连续信号和离散信号下面的是离散信号的傅立叶变化表示。X（k）是频率信号，x(n)是时域信号。根据这个关系可以推导出有限的时域信号（频率信号）对应着无限的频域信号（时域信号）。但是无限的频域信号并不一定对应着有限的时域信号。关于这个可以参看奥本海姆的信号与系统,希望能够有所帮助先说物理意义。一个函数（一般指随时间变化的函数，因此称它的定义域为时域，后来这个定义扩展到任意类型的实域），它可以表述为一系列正弦波的叠加,也就是对于函数f(t)，可以表示为f(t)=sum(An(w)sin(nwt)+Bn(w)cos(nwt))一个周期可积函数总可以找到对应的唯一的An(w)和Bn(w)来表达它。我们称呼f(t)为函数在时域内的响应，An(w)和Bn(w)为它在频率内的响应。这个响应的函数是：对于一个系统的输入，如果我们输入不同频率的波，这个系统随频率的不同的变化情况上面是数学上的意义，对于实际应用中，频率反应了原始信息的波动情况。原始信息波动越厉害，它的高频组成就越多。例如：一个图像的图形边界处变化剧烈，因此对应高频部分一般情况下，噪声是高频信号，如果我们让普通的带噪声信号通过一个只让低频通过的系统，噪声的能量就大大降低，达到降噪的目的.