الكثافة الطيفية

The spectral density of a fluorescent light as a function of optical wavelength shows peaks at atomic transitions, indicated by the numbered arrows.

The voice waveform over time (left) has a broad audio power spectrum (right).

The power spectrum $S_{xx}(f)$ of a time series $x(t)$ describes the distribution of power into frequency components composing that signal. According to Fourier analysis, any physical signal can be decomposed into a number of discrete frequencies, or a spectrum of frequencies over a continuous range. The statistical average of a certain signal or sort of signal (including noise) as analyzed in terms of its frequency content, is called its spectrum.

When the energy of the signal is concentrated around a finite time interval, especially if its total energy is finite, one may compute the energy spectral density. More commonly used is the power spectral density (or simply power spectrum), which applies to signals existing over all time, or over a time period large enough (especially in relation to the duration of a measurement) that it could as well have been over an infinite time interval. The power spectral density (PSD) then refers to the spectral energy distribution that would be found per unit time, since the total energy of such a signal over all time would generally be infinite. Summation or integration of the spectral components yields the total power (for a physical process) or variance (in a statistical process), identical to what would be obtained by integrating $x^{2}(t)$ over the time domain, as dictated by Parseval's theorem.

The spectrum of a physical process $x(t)$ often contains essential information about the nature of $x$. For instance, the pitch and timbre of a musical instrument are immediately determined from a spectral analysis. The color of a light source is determined by the spectrum of the electromagnetic wave's electric field $E(t)$ as it fluctuates at an extremely high frequency. Obtaining a spectrum from time series such as these involves the Fourier transform, and generalizations based on Fourier analysis. In many cases the time domain is not specifically employed in practice, such as when a dispersive prism is used to obtain a spectrum of light in a spectrograph, or when a sound is perceived through its effect on the auditory receptors of the inner ear, each of which is sensitive to a particular frequency.

However this article concentrates on situations in which the time series is known (at least in a statistical sense) or directly measured (such as by a microphone sampled by a computer). The power spectrum is important in statistical signal processing and in the statistical study of stochastic processes, as well as in many other branches of physics and engineering. Typically the process is a function of time, but one can similarly discuss data in the spatial domain being decomposed in terms of spatial frequency.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 التفسير

للمزيد من المعلومات: مطيافية

 التعريف

 كثافة مطيافية الطاقة

يجب ألا يـُخلـَط بينها وبين توزيع الطاقة الطيفية.

 كثافة مطيافية الطاقة المتقاطعة

انظر أيضاً: Coherence (signal processing)

 الطيف الترددي

الطيف الترددي هو مورد طبيعي محدود. ويبدأ الطيف الترددي عملياً من التردد 9 كيلوهيرتز إلى الحد الأعلى الذي يمتد إلى 3000 جيجاهيرتز، وترجع محدودية الطيف الترددي إلى توفر التقنيات التي تتيح استخدام النطاقات الترددية المختلفة في خدمات وتطبيقات كثيرة ومتنوعة.

ويقسم الطيف الترددي الطبيعي الى مجموعات وأجزاء، تحدد الصفات العامة وسلوك الترددات في كل مجموعة فيه وكل جزء منه بما يتوافق مع كل خدمة، لذا فإن اختيار التردد الملائم لاستعمال خدمة ما، من أهم الأمور التي يجب توفرها أولاً ولأجل توفير تلك المتطلبات جمعاء،.

 إدارة الطيف الترددي

إدارة الطيف الترددي هي مجموعة الإجراءات الفنية والإدارية اللازمة لضمان الأداء المنظم والفعال للخدمات اللاسلكية المختلفة في دولة ما، ودون حدوث تداخلات ضارة. ونظراً لأن الترددات اللاسلكية لا تحدها الحدود الجغرافية للدول، لذا فإن أنشطة إدارة الطيف الترددي تتسم بالعالمية وتتم وفقاً لأنظمة الراديو الدولية الصادرة عن الاتحاد الدولي للاتصالات وهو إحدى الوكالات المتخصصة التابعة للأمم المتحدة ويختص بشتى أمور الاتصالات على المستوى العالمي. ويمثل تخصيص الترددات المناسبة لجميع الخدمات الراديوية الوظيفة الأساسية لإدارة الطيف الترددي وفقاً للقوانين والمعايير التي حددت من قبل الاتحاد الدولي للاتصالات، ويشمل ذلك أنشطة متعددة منها: دراسة وتحليل طلبات تخصيص الترددات، إصدار التراخيص اللاسلكية، الاحتفاظ بقاعدة معلومات فعالة للمخصصات الترددية مع كافة البيانات الفنية لها، والتخطيط للاستخدامات المستقبلية للطيف الترددي، وتنسيق استخدامات الطيف الترددي على المستويين المحلي والدولي. وتمثل المراقبة اللاسلكية مهمة ضمان الأداء المنظم والفعال للاستخدامات اللاسلكية وحماية المخصصات الترددية على المستويين المحلي والدولي من التداخلات الصادرة عن استخدامات لانظمة لاسلكية أخرى وأيضاً لضمان عدم تسبب بعض المخصصات في حدوث تداخلات على مستخدمين آخرين.

على المستوى الدولي يتم الاتفاق على الجدول الدولي لتوزيع الترددات (المادة 5 من لوائح الراديو الدولية) في المؤتمرات العالمية للاتصالات الراديوية لجميع الأقاليم الثلاث للاتحاد الدولي للاتصالات.

 التقدير

المقالة الرئيسية: تقدير الكثافة الطيفية

 مفاهيم متعلقة

يجب ألا يـُخلـَط بينها وبين الكثافة الطيفية (العلوم الفيزيائية).

 التطبيقات

 الهندسة الكهربائية

Spectrogram of an FM radio signal with frequency on the horizontal axis and time increasing upwards on the vertical axis.

 انظر أيضاً

• Noise spectral density
• Spectral density estimation
• Spectral efficiency
• Spectral power distribution
• Brightness temperature
• Colors of noise
• Spectral leakage
• Window function
• Bispectrum
• Whittle likelihood

 المصادر

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 وصلات خارجية

• Power Spectral Density Matlab scripts