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2.1.2 频域概念

《无线通信网络与系统》第2章信号传输基础,本章的目的是使没有或者具有很少数据通信背景知识的读者能够对本书所包含的内容有一个初步的认识。在本章的最后,我们为感兴趣的读者提供了参考资料以便进行更深入的学习。本节为频域概念。

作者:朱磊/许魁 译来源:机械工业出版社|2017-11-15 18:14

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2.1.2 频域概念

实际上,一个电磁波信号包含了许多频率成分。例如,信号s(t)=(4/π)×{sin(2πft)+(1/3)sin[2π(3f)t]}的图形如图2-4所示。这个信号仅仅是由频率f和频率3f的正弦波组成。图2-4a和b分别表示这两个信号成分。由该图可以得出以下有趣的两点:

●第二个频率是第一个频率的整数倍。当一个信号的所有频率成分是其中一个频率的整数倍时,这个频率称为基频率,其他的频率成分称为谐波频率。

●整个信号的周期等于基频率的周期。从图2-4c可以看出,sin(2πft)分量的周期T=1/f,信号s(t)的周期也是T。

根据傅里叶分析理论可以知道,任何信号都是由多个分量组成,这里每一个分量都是一个正弦波。如果每一个正弦信号都选择合适的振幅、频率和相位,那么叠加足够多的正弦信号就可以构造出任何一个电磁波信号。换句话说,任何电磁信号都可以由具有不同振幅、频率和相位的周期模拟信号(正弦波)构成。从前面的讨论我们可以更清楚地认识到,与从时间角度(时域)观察一个信号相比,从频率角度(频域)观察一个信号的重要性。有兴趣的读者可以在附录B中在线获取关于傅里叶变换分析的介绍。

一个信号的频谱是指它所包含的频率范围。对于图2-4c的信号,频谱从f延伸到3f。信号的绝对带宽是指频谱的宽度。图2-4c中信号带宽为3f-f=2f。许多信号的带宽是无限的,但是它所包含的大部分能量在一个相对窄的频率宽度内。这个宽度称为有效带宽或者带宽。


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