首先要明确一点,这两种信号概念是建立在无穷大的时间积分的基础上的。
一.能量与功率
判断一个信号是能量信号还是功率信号,首先需要计算其能量和功率。
对于信号f(t),其能量为:
f(t)信号的能量
其功率为:
f(t)信号的功率
为什么要这样定义呢?
可以借助物理上的概念辅助理解一下。对于电阻R,施加电压f(t),在区间(-∞,+∞)上,其能量就是:
式中的R为常数,抛弃物理场景后,取R的值为1,就能得到能量的表达式。
能量的公式建立有功率就很容易了,就是能量除以时间。
换句话说:
能量就是信号的平方在区间(-∞,+∞)上的积分。
功率就是能量与“无穷长的时间”的比值。(零功率仅表示趋于0)
存在即合理,许多信号的能量都是无穷大,如何衡量?
这个时候,平均功率的引入就很有必要了。
其中如果是虚数,即取模值
二.能量信号与功率信号
知道能量和功率的概念之后,就会发现有三种组合存在:
有限能量+零功率
无穷能量+有限功率
无穷能量+无穷功率
(不要问为什么没有“零能量+有限功率”、“有限能量+无穷功率”等组合,因为“能量=功率*无穷时间”,所以能量是不会比功率“小”的)
这三种组合分别代表三种信号:
①有限能量+零功率 ----->能量信号
代表波形一:一个孤零零的方波。
代表波形二:一个极限值为0的波形
常见的例如:门函数,三角脉冲,单边或双边指数衰减信号等
②无穷能量+有限功率 ----->功率信号
代表波形一:一个无限延伸的正弦波
代表波形二:无限长的白噪声
③无穷能量+无穷功率----->非功非能信号
代表波形:一个无限延伸的单调波形
概括一下:
能量有限、功率为零的信号为能量信号。
能量无限、功率有限的信号为功率信号。
所有周期信号都是功率信号;所有有限数量的脉冲信号都是能量信号。