في معالجة الإشارات، يصف طيف القدرة
S
x
x
(
f
)
{\displaystyle S_{xx}(f)}
لإشارة زمنية مستمرة
x
(
t
)
{\displaystyle x(t)}
كيفية توزّع القدرة على المكوّنات الترددية f التي تتكوّن منها تلك الإشارة. يبيّن تحليل فورييه أن أي إشارة فيزيائية يمكن تحليلها إلى توزيع من الترددات على مجال مستمر، حيث قد تتركّز بعض القدرة عند ترددات منفصلة. ويُطلق على المتوسط الإحصائي للطاقة أو القدرة لأي نوع من الإشارات (بما في ذلك الضوضاء)، عند تحليلها من حيث محتواها الترددي، اسم الكثافة الطيفية.
عندما تكون طاقة الإشارة متركّزة حول فترة زمنية محدودة، ولا سيما إذا كانت طاقتها الكلية محدودة، يمكن حساب كثافة طيف الطاقة. إلا أن الأكثر استخدامًا هو كثافة طيف القدرة (بالإنجليزية: power spectral density)، والتي تنطبق على الإشارات الموجودة على امتداد الزمن كله، أو خلال فترة زمنية طويلة بما يكفي (وخاصة مقارنةً بمدة القياس) بحيث يمكن اعتبارها مكافئة لوجودها خلال زمن لانهائي. في هذه الحالة تشير كثافة طيف القدرة إلى توزيع القدرة الطيفية المتوقع العثور عليه، إذ إن الطاقة الكلية لمثل هذه الإشارة عبر الزمن كله تكون عادة غير محدودة. إن جمع أو تكامل المكوّنات الطيفية يعطي القدرة الكلية (في عملية فيزيائية) أو التباين (في عملية إحصائية)، وهو ما يطابق تمامًا ما يُحصَل عليه من تكامل
x
2
(
t
)
{\displaystyle x^{2}(t)}
على المجال الزمني، وفقًا لمبرهنة بارسيفال.
غالبًا ما يحتوي طيف عملية فيزيائية
x
(
t
)
{\displaystyle x(t)}
على معلومات جوهرية عن طبيعة
x
{\displaystyle x}
. فعلى سبيل المثال، يمكن تحديد درجة الصوت والطابع الصوتي لآلة موسيقية من خلال تحليل طيفها. كما يُحدَّد لون مصدر الضوء بواسطة طيف المجال الكهربائي للموجة الكهرومغناطيسية
E
(
t
)
{\displaystyle E(t)}
أثناء تذبذبه عند تردد عالٍ للغاية. ويتطلّب الحصول على الطيف من بيانات سلسلة زمنية كهذه استخدام تحويل فورييه وتعميماته المعتمدة على تحليل فورييه. وفي كثير من الحالات لا يُلتقَط المجال الزمني مباشرةً في التطبيق العملي، كما هو الحال عند استخدام موشور مشتت للحصول على طيف الضوء في المطياف، أو عندما يُدرَك الصوت من خلال تأثيره على المستقبلات السمعية في الأذن الداخلية، حيث يكون كل منها حساسًا لتردد معيّن.
غير أن هذه المقالة تركّز على الحالات التي تكون فيها السلسلة الزمنية معروفة (على الأقل من الناحية الإحصائية) أو مقاسة مباشرةً (مثل إشارة ميكروفون جرى أخذ عينات منها بواسطة حاسوب). ويُعد طيف القدرة مهمًا في معالجة الإشارات الإحصائية وفي الدراسة الإحصائية للعمليات العشوائية، وكذلك في العديد من فروع الفيزياء والهندسة الأخرى. وعادةً ما تكون العملية دالة في الزمن، لكن يمكن على نحو مماثل مناقشة البيانات في المجال المكاني وتحليلها من حيث التردد المكاني.