窄带信号和宽带信号的区别和联系

86 阅读 0 评论 57 点赞

我是靠谱客的博主酷酷枫叶，最近开发中收集的这篇文章主要介绍窄带信号和宽带信号的区别和联系，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

这个问题首先需要讨论宽带信号与窄带信号的定义。然而，没有文献或组织对宽带信号给出的严格定义，业内一般认为宽带信号与窄带信号是相对的，不满足窄带条件的信号就称为宽带信号。目前，窄带信号的定义也不尽相同。若信号带宽为B ，时宽为T，中心频率为f0，则窄带信号的定义有：

定义1： B << f 0，即相对带宽B/f 0<< 1 ,一般B/f 0< 0.1。
定义2： 2v/c<<1/TB,其中v 是阵列与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/c<<1/B，其中N 是阵元数目，d 是阵元间距。
定义4：2 Bτθ +1≈1 ,其中τθ是整个阵列以及延迟线的延时之和。
定义5：该信号空间协方差矩阵在没有噪声时的第二个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有效表示为其复解析形式的充分条件,在很多文献中均以该定义来区分信号是宽带信号还是窄带信号。
“定义2”是指在存在相对运动的系统中,在信号的持续时间T 内,相对于信号的距离分辨率,目标没有明显的位移,此时信号可视为窄带信号,否则信号就是宽带信号。
“定义3”是指在阵列信号处理中,如果信号带宽的倒数远远大于信号掠过阵列孔径的最大传播时间,就称为窄带信号,否则为宽带信号。
“定义4”和“定义5”是从阵列采样数据自相关矩阵特征值的角度来定义窄带信号的,窄带情况下,阵列采样数据自相关矩阵的大特征值个数等于信号个数。

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，不同的处理场合，应使用不同的定义确定信号是否是宽带的。

至于某些窄带信号的分析结果与算法不适合宽带信号，原因也是有差别的，不能给出统一的解释。例如，在DOA估计中，子空间方法中的MUSIC、ESPRIT 方法以及它们的改进算法，都是基于空间信号是窄带这一假设推导出的。因为当信号是窄带时，信号的延时近似等于信号的相移。当接收到的信号为宽带信号时，近似条件不满足，算法性能会严重下降。

虽然宽带信号没有官方或某一组织的严格定义,但对于超宽带信号, FCC ( Federal Communica2tions Commission) 给出了严格的定义.“超宽带”的定义是:信号的相对带宽(信号频谱的带宽与其中心频率之比) 大于等于20 % ,或者绝对带宽大于等于500MHz。该定义没有界定信号的时域波形特征。