如何度量信号能耗：信号能量与平均功率

既然电磁信号要消耗电磁能，再通俗点就是耗电，所以应该定义信号的能量或者功率来反映不同信号消耗的能量（耗电情况）的差异。另一方面，在所有电磁通信系统设计和系统性能分析过程中，发射信号或接收信号的能量或者功率都是最重要的因素之一。一般来说，发射信号的功率越大，接收到的信号功率也就越大，从而抗干扰和噪声的能力越强，就越容易正确地传递消息。就好比人说话，嗓门越大（如咆哮派）,既使周围还有其他人在说话，照样能被人听得清清楚楚。但为响应节能减排，奉行低碳生活理念，如果可行，尽量在保证质量的同时，还是采用能量或功率小的信号进行通信吧。下面我们就做一些基本介绍。

前面已经讲过，电磁信号在数学上，就是一个函数，后续讲解过程中，若无特别说明，信号和函数两个概念是等同的。记一个信号为

f(t)，t₀<t<t₁

其中函数值取值默认在复数域上，如果有时只在函数值取值为实数R的情况下讨论，会特别说明或称信号为实信号以指代这种情况。

定义1-1（信号能量）若如下积分

存在且有限，则称其为信号的能量。

能量的单位为焦耳（J）对于能量有限的信号，一般称为能量信号。若上述积分不存在或无限，我们则定义信号平均功率来刻画其能耗。(www.xing528.com)

定义1-2（信号功率）若

存在且有限，则称其为信号f(t)的功率。

对于功率有限的信号，一般称为功率信号。功率的单位有瓦(W)、毫瓦(mW)等，IW=lOOOmW。在通信领域，大家也经常会看到功率的另一个单位dBm，这个是什么单位呢？它既不是瓦，也不是毫瓦，它实际上是一个对数比值。x(mW)的功率换算成dBm为

例如，1W的功率对应。

按照式(1-2)的信号功率定义，如果一个信号是能量有限的信号，因为功率表达式分母趋于无穷大，那么其信号功率必然为0。但是，如此定义的信号功率只是信号平均功率的一种特殊情况，即在（-∞，∞）上做平均。而实际上平均功率之所以称为平均，必然可以任意定义其平均的范围。也就是说，不一定总是看（一∞，+∞）这个区间上的平均功率，可以根据需要，看一个更小区间上的平均功率，比如信号持续的有效时间。这种情况下，能量和平均功率可以都是有限的（且不为0）。当然，如果一个信号的能量和功率都存在，都可以用来刻画其能耗，看具体情况用哪一个方便。