Frekvensinnehåll

Frekvensinnehåll beskriver hur en signals energi eller kraft är fördelad över olika frekvenser. Det används för att säga vilka frekvenser som finns närvarande i signalen och i vilket amplitud- eller kraftnivå. Frekvensinnehållet kan ses i olika representationer, till exempel magnitudspektrumet, fassar i fas i en Fouriertransform eller i ett kraft- eller effekt-spektrum.

För kontinuerliga signaler används Fouriertransformen för att få frekvensinnehållet, där F(ω) anger hur mycket varje frekvens bidrar till signalen. För digitala signaler används ofta den numeriska diskreta Fouriertransformen (DFT) eller dess snabbare variant FFT. Magnitudspektrumet |F(ω)| eller det kvadrerade spektrumet |F(ω)|^2 ger information om hur energi fordlar sig över frekvenserna. Vid statistiska signaler beskriver man frekvensinnehållet med power spectral density S_x(f). Observationer begränsas av bandbredd och samplingsfrekvens, vilket innebär att f_Nyquist = f_s/2 sätter högsta möjliga frekvens utan aliasering.

Praktiska aspekter innefattar fönstertekniker, såsom Hann-, Hamming- eller Blackman-fönster, som påverkar frekvensupplösning och spektral läckage. Det finns en inneboende tids-frekvens-precision i analysen, där längre observationer ger bättre frekvensupplösning men sämre tidsupplösning. Frekvensinnehåll används vid filtrering i frekvensdomänen, ljud- och bildbehandling, samt inom vibrationer och kommunikation för att identifiera dominerande frekvenser eller band och för att designa lämpliga filter. Bevakning av stationäritet och tillräcklig provtagning är viktiga i uppskattningen av frekvensinnehåll.