姓名：武志霞? ? ? ? 學(xué)號(hào)：20021110081

轉(zhuǎn)載自：https://blog.csdn.net/obama0111/article/details/82967235

【嵌牛導(dǎo)讀】寬帶信號(hào)與窄帶信號(hào)的區(qū)別

【嵌牛鼻子】寬帶信號(hào)與窄帶信號(hào)

【嵌牛提問】我們?cè)谛盘?hào)處理中，常常提到寬帶信號(hào)、窄帶信號(hào)，其到底含義是什么。

【嵌牛正文】

信號(hào)帶寬遠(yuǎn)小于中心頻率的是窄帶信號(hào)，帶寬能和中心頻率相比擬或著是遠(yuǎn)大于中心頻率的信號(hào)是寬帶信號(hào)。

窄帶信號(hào)的功率集中在中心頻率附近，兩者的功率譜密度和頻譜密度圖有很大的差距。處理方法也有很大差距。

寬帶信號(hào)與窄帶信號(hào)是相對(duì)的，不滿足窄帶條件的信號(hào)就稱為寬帶信號(hào)。目前，窄帶信號(hào)的定義也不盡相同。若信號(hào)帶寬為B ，時(shí)寬為T，中心頻率為f0，則窄帶信號(hào)的定義有：

定義1： B << f 0，即相對(duì)帶寬B/f 0<< 1 ,一般B/f 0< 0.1。

定義2： 2v/c<<1/TB,其中v 是陣列與目標(biāo)的相對(duì)徑向運(yùn)動(dòng)速度，c 是信號(hào)在介質(zhì)中的傳播速度。

定義3：( N－1) d/c<<1/B，其中N 是陣元數(shù)目，d 是陣元間距。

定義4：2 Bτθ +1≈1 ,其中τθ是整個(gè)陣列以及延遲線的延時(shí)之和。

定義5：該信號(hào)空間協(xié)方差矩陣在沒有噪聲時(shí)的第二個(gè)特征值小于噪聲功率。

“定義1”是對(duì)窄帶信號(hào)的直觀理解,同時(shí)也是窄帶實(shí)信號(hào)可有效表示為其復(fù)解析形式的充分條件,在很多文獻(xiàn)中均以該定義來區(qū)分信號(hào)是寬帶信號(hào)還是窄帶信號(hào)。

“定義2”是指在存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)中,在信號(hào)的持續(xù)時(shí)間T 內(nèi),相對(duì)于信號(hào)的距離分辨率,目標(biāo)沒有明顯的位移,此時(shí)信號(hào)可視為窄帶信號(hào),否則信號(hào)就是寬帶信號(hào)。

“定義3”是指在陣列信號(hào)處理中,如果信號(hào)帶寬的倒數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于信號(hào)掠過陣列孔徑的最大傳播時(shí)間,就稱為窄帶信號(hào),否則為寬帶信號(hào)。

“定義4”和“定義5”是從陣列采樣數(shù)據(jù)自相關(guān)矩陣特征值的角度來定義窄帶信號(hào)的,窄帶情況下,陣列采樣數(shù)據(jù)自相關(guān)矩陣的大特征值個(gè)數(shù)等于信號(hào)個(gè)數(shù)。

可見，窄帶信號(hào)定義的非一致性決定了寬帶信號(hào)定義的非絕對(duì)性，不同的處理場合，應(yīng)使用不同的定義確定信號(hào)是否是寬帶的。

至于某些窄帶信號(hào)的分析結(jié)果與算法不適合寬帶信號(hào)，原因也是有差別的，不能給出統(tǒng)一的解釋。例如，在DOA估計(jì)中，子空間方法中的MUSIC、ESPRIT 方法以及它們的改進(jìn)算法，都是基于空間信號(hào)是窄帶這一假設(shè)推導(dǎo)出的。因?yàn)楫?dāng)信號(hào)是窄帶時(shí)，信號(hào)的延時(shí)近似等于信號(hào)的相移。當(dāng)接收到的信號(hào)為寬帶信號(hào)時(shí)，近似條件不滿足，算法性能會(huì)嚴(yán)重下降。

雖然寬帶信號(hào)沒有官方或某一組織的嚴(yán)格定義,但對(duì)于超寬帶信號(hào), FCC ( Federal Communica2tions Commission) 給出了嚴(yán)格的定義.“超寬帶”的定義是:信號(hào)的相對(duì)帶寬(信號(hào)頻譜的帶寬與其中心頻率之比) 大于等于20 % ,或者絕對(duì)帶寬大于等于500MHz。該定義沒有界定信號(hào)的時(shí)域波形特征。