功率谱密度（Power Spectral Density, PSD）是信号处理领域中的一个重要概念，用于描述信号在频域上的能量分布情况。具体来说，它表示单位频率范围内的信号功率，通常以功率/Hz或功率/（Hz·rad）为单位表示连续时间信号，在离散时间信号中则以功率/样本为单位。
定义
功率谱密度是信号自相关函数的傅里叶变换的模的平方，反映了信号的功率在频域随频率的变化。
应用
信号分析：用于分析信号的频率成分和噪声水平。
通信系统：在通信原理与基本技术中，用于描述信号的频带宽度、频率成分及信号强度。
光学：在光学中，光功率谱密度描述单位频率（或波长）间隔的光功率。
计算方法
周期图法：通过对信号进行周期延拓和傅里叶变换得到信号的频谱表示，然后求模的平方得到功率谱密度。
自相关法：利用信号的自相关函数，通过傅里叶变换和模的平方运算得到功率谱密度。
Welch方法：一种非参数估计方法，通过对信号分段的傅里叶变换和平均得到功率谱密度。
单位
瓦特数/赫兹 （W/Hz）：用于连续时间信号。
瓦特数/样本：用于离散时间信号。
注意事项
功率谱密度与谱功率分布（SPD）不同，后者使用波长而不是频率作为单位。
在物理学中，信号通常是波的形式，如电磁波、随机振动或声波。
功率谱密度是信号处理和分析中不可或缺的工具，它帮助研究者从频域角度理解信号特性，对信号的频带宽度、频率成分及信号强度提供了有价值的信息