1.首先介紹一下實訊號與覆信號的相關內容
首先,實際中的訊號都是實訊號,透過正交取樣可以構造覆信號實部和虛部( 或用hilbert濾波器構造正交通道)。就訊號處理本身而言,由於實訊號的頻譜是共軛對稱的,知其一則可知另一半,差別僅在相位,這是採用覆信號的理論依據。就雷達訊號處理而言,採用正交雙通道處理可以解決MTI中的盲相問題,並可提高3dB的增益。
覆信號是實訊號的一種表示形式。通常構造實訊號的解析訊號作為實訊號的唯一復表示(實訊號的頻譜的共軛對稱性決定)。
解析訊號的實部和虛部是正交的,是希爾伯特變換對,實部就是原訊號或者說是實際存在的訊號。由此我們可以利用希爾伯特變換得到解析訊號。
但是由於對於寬頻訊號,希爾伯特濾波器設計起來比較困難,不能做到完全的90度希爾伯特移相(正頻移相-90度,負頻移相90度),所以在實際中經常採用其他的方法來實現。在雷達訊號中,對於中頻訊號需要變換成零中頻的覆信號,稱為影片訊號(不一定解析,但是實部和虛部是正交的),有正交變換法,希爾伯特變換法,多項濾波法,插值法等多種方法,可以根據具體要求選取適當的方法。這些方法在雷達原理、軟體無線電、通訊理論等書籍和文獻中都能找到很多。
2.實訊號與覆信號的傅立葉變換
由傅立葉變換可知:
實訊號x(t)的傅立葉變換X(w)同時存在正負頻率分量,且互為共軛。
覆信號則只有單邊頻率分量。
正餘弦和覆信號的的傅立葉變換頻率分量:
四種訊號的頻譜圖如下:
3.接下來來介紹訊號進行希爾伯特變換
首先來講一個概念,就是非平穩訊號,平穩訊號是指頻率不隨時間變化的訊號,非平穩訊號就是指頻率隨時間變畫的訊號,所以對非平穩訊號進行分析時,求解
瞬時頻率
是必要的過程,就像一個平穩訊號可以用傅立葉變換來進行頻譜分析一樣,可以讓我們瞭解一個訊號的頻率成分。
如何求解瞬時頻率呢?
對於訊號
#FormatImgID_5##FormatImgID_6#
瞬時頻率
#FormatImgID_7##FormatImgID_8#
這些與希爾伯特變換又有什麼關係呢?我們知道,
實訊號
的幅頻響應是偶對稱的,這時求出的訊號的平均頻率將為0,而平均頻率是瞬時頻率的加權積分(這裡不理解的話我一會在下面放個公式,可以先跳過),平均頻率為0也必然導致瞬時頻率為0,顯然這是不正確的。實際上,我們只關心0到∞的頻率就可以(因為偶對稱),這樣說來有沒有一種方法可以讓我們只分析正頻率,當然有的,
就是將實訊號轉化覆信號。
吼吼吼,希爾伯特變換要出場啦,Gabor提出了將實訊號轉化為覆信號的方法,給出公式
對於訊號
#FormatImgID_9##FormatImgID_10#
轉化為覆信號
公式中x(t)上面帶了一個小三角的那個就是
x(t)的希爾伯特變換
啦,這樣我們能夠得到訊號的相位φ(t)和幅度a(t),對相位求導即可以得到瞬時頻率啦)
4.訊號進行希爾伯特變換的物理意義
(1)由2可知,訊號進行希爾伯特變換,可以把訊號從實訊號轉化為覆信號,即訊號的頻譜從雙邊譜變成單邊譜,避免頻譜浪費;
(2)希爾伯特變換可以用來做解調器,調幅、調頻都能解;
PS:主要參考部落格
https://www。
zhihu。com/question/3037
2795/answer/201191877