頻譜泄漏

DFT 和 FFT 都是通過“加窗” 的方法來對信號進行分析處理的 , 由于信號被窗口所截斷 , 這將引起信號在頻域的頻譜泄漏 。 本來信號的真實頻譜為一個單一的脈沖信號 , 現(xiàn)在頻域的能量不集中 ,而是泄漏到每個頻率點上。采樣非同步情況下, 各次諧波成分之間、諧波和間諧波之間 、各間諧波之間的頻譜之間都會發(fā)生相互干擾。即使采樣同步, 間諧波對諧波的干擾依然存在 。

設(shè)信號的頻率范圍為( 0 , ω max),其中 ω max 對應(yīng)信號中的最大數(shù)字角頻率 。 在此區(qū)間內(nèi)信號有無窮多個的頻率成分 ,而離散傅里葉變換只計算有限個頻率點上的值 , 它把( 0 , ω max)的區(qū)間分為 N 等分 ,每等分之間的頻率間隔為 Δω , Δω= ω max/ N , 只取其離散頻率點{ 0 , Δω , 2Δω , … , ( N -1) Δω }的值 ,其余頻率點就好像是被柵欄擋住一樣 , 無法看見 。而通過離散傅里葉變換得到的每一個離散頻譜值都是信號中各個分量在那點值的疊加 , 在非同步采樣下 ,其他頻率成分的頻譜泄漏使得測量得到的結(jié)果不是信號各頻率分量的真實結(jié)果 。

頻譜光學(xué)頻譜

模擬的自然光光譜圖案光譜，全稱為光學(xué)頻譜，是復(fù)色光通過色散系統(tǒng)（如光柵、棱鏡）進行分光后，依照光的頻率（或波長）的大小順次排列形成的圖案。光譜中最大的一部分可見光譜是電磁波譜中人眼可見的一部分，在這個頻率范圍內(nèi)的電磁輻射被稱作可見光。光譜并沒有包含人類大腦視覺所能區(qū)別的所有顏色，譬如褐色和灰色。

原理

復(fù)色光中有著各種頻率（或波長）的光，這些光在介質(zhì)中有著不同的折射率。因此，當復(fù)色光通過具有一定幾何外形的介質(zhì)（如三棱鏡）之后，頻率不同的光線會因出射角的不同而發(fā)生色散現(xiàn)象，投映出連續(xù)的或不連續(xù)的彩色光帶。

日光被三棱鏡分色這個原理亦被應(yīng)用于著名的太陽光的色散實驗。太陽光呈現(xiàn)白色，當它通過三棱鏡折射后，將形成由紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫順次連續(xù)分布的彩色光譜，覆蓋了大約在300~750THz的可見光區(qū)。歷史上，這一實驗由英國科學(xué)家艾薩克·牛頓爵士于1665年完成，使得人們第一次接觸到了光的客觀的和定量的特征。

光譜分類

1.按頻率區(qū)域

在一些可見光譜的紅端之外，存在著頻率更低的紅外線；同樣，在紫端之外，則存在有頻率更高的紫外線。對于紅外線和紫外線，我們視神經(jīng)的共振頻率達不到這兩個極限，所以紅外線和紫外線都不能為肉眼所覺察，但可通過儀器加以記錄。因此，除可見光譜，光譜還包括有紅外光譜與紫外光譜。

2.按產(chǎn)生方式

按產(chǎn)生方式，光譜可分為發(fā)射光譜、吸收光譜和散射光譜。

有的物體能自行發(fā)光，由它直接產(chǎn)生的光形成的光譜叫做發(fā)射光譜。

發(fā)射光譜可分為三種不同類別的光譜：線狀光譜、帶狀光譜和連續(xù)光譜。線狀光譜主要產(chǎn)生于原子，由一些不連續(xù)的亮線組成；帶狀光譜主要產(chǎn)生于分子由一些密集的某個頻率范圍內(nèi)的光組成；連續(xù)光譜則主要產(chǎn)生于白熾的固體、液體或高壓氣體受激發(fā)發(fā)射電磁輻射，由連續(xù)分布的一切頻率的光組成。

太陽光光譜是典型的吸收光譜。因為太陽內(nèi)部發(fā)出的強光經(jīng)過溫度較低的太陽大氣層時，太陽大氣層中的各種原子會吸收某些頻率的光而使產(chǎn)生的光譜出現(xiàn)暗線。在白光通過氣體時，氣體將從通過它的白光中吸收與其特征譜線頻率相同的光，使白光形成的連續(xù)譜中出現(xiàn)暗線。此時，這種在連續(xù)光譜中某些頻率的光被物質(zhì)吸收后產(chǎn)生的光譜被稱作吸收光譜。通常情況下，在吸收光譜中看到的特征譜線會少于線狀光譜。

當光照射到物質(zhì)上時，會發(fā)生非彈性散射，在散射光中除有與激發(fā)光頻率相同的彈性成分（瑞利散射）外，還有比激發(fā)光頻率高和低的成分，后一現(xiàn)象統(tǒng)稱為拉曼效應(yīng)。這種現(xiàn)象于1928年由印度科學(xué)家拉曼所發(fā)現(xiàn)，因此這種產(chǎn)生新頻率的光的散射被稱為拉曼散射，所產(chǎn)生的光譜被稱為拉曼光譜或拉曼散射光譜。

3.按產(chǎn)生本質(zhì)

按產(chǎn)生本質(zhì)，光譜可分為分子光譜與原子光譜。

在分子中，電子態(tài)的能量比振動態(tài)的能量大50～100倍，而振動態(tài)的能量又比轉(zhuǎn)動態(tài)的能量大50～100倍。因此在分子的電子態(tài)之間的躍遷中，總是伴隨著振動躍遷和轉(zhuǎn)動躍遷的，因而許多光譜線就密集在一起而形成分子光譜。因此，分子光譜又叫做帶狀光譜。

在原子中，當原子以某種方式從基態(tài)提升到較高的能態(tài)時，原子內(nèi)部的能量增加了，這些多余的能量將被以光的形式發(fā)射出來，于是產(chǎn)生了原子的發(fā)射光譜，亦即原子光譜。因為這種原子能態(tài)的變化是非連續(xù)量子性的，所產(chǎn)生的光譜也由一些不連續(xù)的亮線所組成，所以原子光譜又被稱作線狀光譜。

頻譜無線電頻譜

無線電的頻譜資源也稱為頻率資源，通常指長波、中波、短波、超短波和微波。一般指9KHz－3000GHz頻率范圍內(nèi)發(fā)射無線電波的無線電頻率的總稱。無線電頻率以Hz（赫茲）為單位，其表達方式為：

―― 3 000kHz以下（包括3 000kHz），以kHz(千赫茲)表示；

―― 3MHz以上至3 000MHz（包括3 000MHz），以MHz(兆赫茲)表示；

―― 3GHz以上至3 000GHz（包括3 000GHz），以GHz(吉赫茲)表示。

無線電頻譜劃分