spektralinnehåll

Spektralinnehåll beskriver hur en signals energi är fördelad över frekvenserna. Det visar vilka frekvenser som bidrar mest till signalens form och hur stor del av energin som finns vid olika frekvenser. För kontinuerliga signaler används ofta Fouriertransformen X(f) för att omvandla x(t) till dess frekvensinnehåll. För diskreta signaler används i stället den diskreta Fouriertransformen (DFT) eller snabb-Fouriertransformen (FFT).

Representationen består vanligtvis av amplitudspektrumet, som anger storleken av varje frekvenskomponent, faspektrumet, som anger fasvinkeln, och kraftspektrumet, som visar hur mycket effekt som finns vid varje frekvens (ofta som |X(f)|^2). För reella signaler är spektrumet vanligtvis symmetriskt kring noll. I praktiken används ofta kraftspektral densitet (PSD) för att beskriva hur energin sprids i frekvens, särskilt i brusiga eller icke-stationära signaler.

Praktiska hänsyn inkluderar spektral upplösning, som påverkas av samplingfrekvens, observationens längd och fönsterfunktioner. Fenomen som spektral läckage uppstår när frekvenskomponenter inte passar exakt i observationens längd. Vanliga åtgärder är användning av lämpliga fönster och att följa Nyquistkriteriet för att undvika aliasing. PSD-estimering använder metoder som periodogram, Welch eller multitaper.

Användningsområden inkluderar ljud- och musiksignalbehandling, telekommunikation, vibration- och maskindiagnostik samt optik och spektroskopi. Spektralinnehåll används för att identifiera frekvenskomponenter, analysera trender och bedöma systemets dynamik utan att behöva analyseras i tid Domänen.