Стационарные и нестационарные сигналы: разница и сравнение

Сигналы — это измеряемые величины в физической системе, которые производятся внутри системы. Они могут быть представлены в виде цифровых графиков.

Классификацию сигналов можно проводить с разных точек зрения. Это может быть сделано с точки зрения непрерывности (непрерывный или дискретный), периодичности (периодический или апериодический), вероятности (детерминированный или случайный), стационарности (стационарный или нестационарный) и т. д.

Основные выводы

1. Стационарные сигналы имеют статистические свойства, которые не меняются со временем, в то время как свойства нестационарных сигналов меняются.
2. Стационарные сигналы более предсказуемы и их легче анализировать, тогда как нестационарные сигналы требуют расширенных методов анализа.
3. Стационарные сигналы подходят для линейных стационарных систем, тогда как нестационарные сигналы более распространены в реальных приложениях.

Стационарные и нестационарные сигналы

Разница между стационарными и нестационарными сигналами заключается в том, что свойства статического сигнала процесса не меняются со временем. Напротив, нестационарный сигнал представляет собой процесс, несовместимый со временем.

Речь можно рассматривать как форму нестационарного сигнала. Другими синтетическими формами знаков являются треугольные, волнообразные и т. д.

---

 

Сравнительная таблица

Параметр сравнения	Стационарные сигналы	Нестационарный
Время	Период статического сигнала всегда остается постоянным.	Период нестационарного сигнала меняется со временем и не является постоянным.
частота	Частота стационарного сигнала остается постоянной в течение всего процесса.	Частота нестационарной волны постоянно изменяется в процессе.
Спектральное содержание	Спектральный состав для стационарных сигналов постоянен	Спектральные диапазоны являются динамическими и постоянно меняются в случае нестационарных вызовов.
Уравнение Фурье	Преобразование Фурье хорошо для представления стационарных сигналов	Преобразование Фурье плохо подходит для представления нестационарных сигналов.
Примеры	Однотональная синусоида постоянной частоты, Многотональная синусоида постоянной частоты	Речевые сигналы, Многотональная синусоида различной частоты

---

 

Что такое стационарные сигналы?

Стационарный сигнал представляет собой волну, генерируемую при сохранении постоянного значения периода и спектрального состава. Фиксированный сигнал может быть сгенерирован программным обеспечением или функциональным генератором в виде синусоидальной волны.

Стационарность объясняет поведение сигнальной волны с точки зрения ее частоты и соотношения времени. Здесь, если частота синусоидальной волны изменяется, создается совершенно новая волна; следовательно, он больше не будет оставаться неподвижным.

Таким образом, как однотональные, так и многотональные синусоидальные волны постоянной частоты являются примерами стационарных сигналов. Оба могут быть представлены через два разных уравнения.

Другими примерами стационарных сигналов являются;

1. Белый шум– В случае белого шума любое значение сигнала равновероятно относительно любого другого значения сигнала в разнесенных контрольных точках.
2. Температура– недолго можно считать стационарным синглом.

 

Что такое нестационарные сигналы?

Нестационарный сигнал - это когда основные предположения, определяющие стационарный вызов, больше не действительны.

Таким образом, синусоидальное представление нестационарного уравнения постоянно меняется. Спектральный состав таких сигналов также непостоянен.

Во-первых, речевые сигналы могут иметь несколько частотных составляющих в течение заданного интервала времени.

Во-вторых, сам интервал может быть очень коротким, менее 10-30 мс по сравнению с 250 мс.

Следовательно, в речевом сигнале будет несколько наборов частотного содержимого, которые, вероятно, будут динамически изменяться во времени.

---

Основные различия между стационарными и нестационарными сигналами

1. Преобразование Фурье дает хорошие результаты для стационарных сигналов, в то время как оно не является хорошим представлением для нестационарных сигналов.
2. Примеры стационарных сигналов включают белый шум, одиночныетон синусоидальная волна с постоянной частотой и многотональная синусоида с постоянной частотой. Напротив, примеры нестационарных сигналов включают речевые сигналы и многотональные синусоидальные волны с различными частотами.

---

Рекомендации

1. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0888327004001517
2. https://royalsocietypublishing.org/doi/abs/10.1098/rspa.2006.1761