在讨论何种信号是功率信号时,首先需要明确功率信号和能量信号的区别。
一般而言,功率信号是指信号在时间上存在无限时间长,但在幅值上存在有限值的信号;而能量信号则是指信号在时间上存在有限时间长,但在幅值上存在无限值的信号。
因此,可以认为功率信号具有有限的能量,但能量密度是无限的;而能量信号则具有无限的能量,但能量密度是有限的。
对于周期信号而言,其周期为T,频率为f=1/T。关于周期信号,有一个重要的定理:狄利克雷定理。狄利克雷定理指出了周期信号可以分解为基波及其谐波(即频率为基波频率整数倍的正弦波),并且这些频率分量的系数是有限的。
对于周期信号f(t),其幅度一般用复数形式表示为Fω。那么,当一个周期信号满足其系数有限的情况时,这个周期信号也就成为了功率信号。
宽带信号指的是频谱带宽较宽的信号。对于宽带信号,其频率分量是连续分布的。通常来说,只有去掉其中一些频率分量,使得频谱成为一个有限信号,这个宽带信号才可能成为功率信号。
那么,何种频率分量可以被去掉,使得宽带信号成为功率信号呢?这与信号的谱密度函数有关。如果宽带信号的谱密度函数在无穷远处趋近于零,那么这个宽带信号就可以成为功率信号。
由于功率信号幅值在有限范围内,因此它可以用一个高斯函数或方波函数进行表达。以高斯函数为例,一个功率信号可以表示为:
f(t)=aexp(-bt²)
其中,a和b为常数。这个函数在时间上是无限长的,但其幅值在有限范围内。
除了高斯函数,方波函数也可以用来表示功率信号。对于一个周期为T的方波信号,其幅度在±A之间,那么在去掉无限多个谐波之后,这个方波信号就可以成为一个功率信号。