调变的功用在于将讯号移动至未使用的频带做传输使用,然而当讯号在传递时通常不会在每一个时间点都把带宽完全占据,造成某些时间点带宽使用上的浪费。运用时频分析可以了解任一时间点的讯号对于带宽使用的情形,故可以在一些未使用的时间频带加入新的传输讯号,使得带宽资源的运用更加完整。
用于了解一讯号的频谱随着时间的变化情形,常用的方法有短时距傅立叶变换(STFT)、韦格纳分布(WDF)、加伯转换等。例如有一讯号x(t)在0~10秒等于cos(2*pi*t),在10~20秒等于cos(6*pi*t),在20~30秒等于cos(4*pi*t),则时频分析的结果如图。(此为方波短时距傅立叶转换(rec-STFT)的结果)
即将频谱图进行平移,又分为沿着时间轴和沿着频率轴的移动
沿着时间轴移动时,时频图的值会多一个相位,但并不影响大小。
短时距傅立叶变换、加伯转换:
韦格纳分布:
沿着频率轴移动时,讯号会多一个相位。
短时距傅立叶变换、加伯转换:
韦格纳分布:
将时频图沿着时间轴和频率轴分别放大(a>1)或缩小(a<1)、缩小或放大。
短时距傅立叶变换、加伯转换:
韦格纳分布:
将时频图沿着时间轴或频率轴做线性位移。
乘以线性调频会产生频率的线性轴位移。
短时距傅立叶变换、加伯转换:
韦格纳分布:
和线性调频做卷积会产生时间轴的线性位移。
短时距傅立叶变换、加伯转换:
韦格纳分布:
将时频图对着原点旋转。
就是分数傅立叶转换
若则此分数傅立叶转换会与傅立叶转换相等,即一信号做傅立叶转换可顺时钟旋转,且会有以下特性:
若,则:短时距傅立叶变换:
加伯转换:
韦格纳分布:
若有一已知的频率为线性变化的信号
要将其摊平成一个水平且整齐的信号,则可做以下修剪。
短时距傅立叶变换、加伯转换:
韦格纳分布: