SonofSamlawのブログ

うひょひょ

スペクトル密度とは?

ライター:mpcsp079さん(最終更新日時:2013/8/7)投稿日:2013/8/7    

 

スペクトルはフランス語
スペクトラムは英語
です。
 英語圏では「スペクトラム」というのが正しい。

かなりおおざっぱなはなしをします。
 厳密なものではありません。


フーリエ級数はある周期(T)任意波形をその周期(T)以下の無限の正弦波の和で表すものです。この場合各値は「密度」ではありませんね。各成分の周波数は1/Tの整数倍です。

フーリエ変換は関数f(t)の基本周期Tを無限にしたときのフーリエ級数です。
フーリエ級数では、各成分の大きさは確か(^^

 an=(1/T)∫f(t)*sin(n*(2π/T)*t)*dt

      ーー積分は0~T、 n=1,2、・・・

 でしたから、
 変わらないと思います。その間隔は1/Tですから、Tを大きくすれば小さくなります。T->0の極限で連続になります。
そのとき、級数はおおざっぱに書くと(^^

 f(t)=(n=1,2、・・・)∑an*sin(n*(2π/T)*t

ここで
F(ω)=∫f(t)*sin(n*(2π/T)*t)*dt

        ーー積分は0からTまで
 とすれば、
 f(t)

=(n=1,2、・・・)∑F(ω)*sin(n*(2π/T)*t)*(1/T)
ここで2π/Tを⊿ωとおけば、
 f(t)

=(n=1,2、・・・)(1/2π)∑F(ω)*sin(n*⊿ω*t)*⊿ω
T-->0で
f(t)=(1/2π)∫F(ω)*sin(ω*t)*dω
となる。
 F(ω)はこの場合密度である。

つまり、周期Tを無限とすると、級数の係数は密度と考えなくてはいけなくなります。
 和が積分になるからですね。


周期をもたない波形はフーリエ変換で、周波数成分は密度と考えなくてはいけません。
ランダムノイズの周波数成分も密度ですね。

 密度でなく、線スペクトラムであるのは、周期的な波形の場合ですね。